Unser Wissen über den energetischen Zustand eines Sturmsystems / starken Tiefdruckgebietes ist v.a. vor dem Hintergrund der Vorhersage seiner Zugbahn und Intensität von Bedeutung. Kontinuierliche Informationen über diesen energetischen Zustand zu erhalten, ist aber beinahe unmöglich. Im Rahmen des Projektes CESAR ("Charakterisierung des differentiellen Energiegehaltes von Vb-Zyklonen über die Quantifizierung abgestrahlter Schwere- und Infraschallwellen in der Atmosphäre2) wird deswegen am DLR ein neuer Ansatz untersucht: Sturmsysteme sind eine Quelle atmosphärischer Wellen (Schwerewellen und Infraschall). Der reinen Lehre folgend ist die Änderung der Energie dieser atmosphärischen Wellen ein direktes Maß für die Änderung der Energie des zugrunde liegenden Tiefdruckgebietes. Im Rahmen des Projektes CESAR wird untersucht, ob dieser sich ändernde Energieinhalt eines Zyklons mithilfe der von ihm in die Atmosphäre emittierten Wellen hinreichend genau bestimmt werden kann. Obwohl es sich bei einem Sturmsystem um ein troposphärisches System handelt, liegt der Schwerpunkt von CESAR auf der Strato- und Mesosphäre (ca. 15-85km Höhe). Dies liegt in der besseren Nachweisbarkeit der atmosphärischen Wellenphänomene in diesen Höhenbereichen begründet.
Als Datengrundlage werden Messungen von fünf so genannten GRIPS-Spektrometern (“Ground-based infrared P-branch spectrometer”) an verschiedenen Standorten (Mallora, Catania, Oberpfaffenhofen, Hohenpeißenberg, Schneefernerhaus, siehe Abbildung 1) verwendet. Hinzu kommen Radiosondenaufstiege (Mallorca, Hohenpeißenberg) sowie Satellitenüberflüge. Die GRIPS-Daten sind tagesaktuell im Weltdatenzentrum für Fernerkundung der Atmosphäre (WDC-RSAT) zu finden (siehe rechts: WDC - Data Products).
Während das GRIPS-Instrument nur für den Zeitraum der Kampagne (Oktober 2011 bis voraussichtlich Dezember 2011) auf Mallorca bleiben wird (siehe Abbildung 2), handelt es sich bei Sizilien um einen langfristigen Standort (siehe Abbildung 3). Nach der Kampagne dient das Gerät v.a. der Untersuchung von Infraschall, der vom Ätna produziert wird. Diese Analysen sollen helfen, die verschiedenen Quellen von Infraschall in der Atmosphäre zu unterscheiden. Damit wird Catania Teil des NDMC (Network for the Detection of Mesopause Change).
Das NDMC ist ein weltweites Programm zur Förderung der internationalen Zusammenarbeit verschiedener Forschergruppe, die sich mit der Mesopause beschäftigen (80-100km Höhe). Ziel ist u.a. die Früherkennung von Klimasignalen. Hierzu werden koordinierte Studien atmosphärischer Wellenphänomene auf allen zeitlichen Skalen durchgeführt, vorhandenes Wissen ausgetauscht und die gemeinsame Entwicklung verbesserter Beobachtungs- und Analysetechniken sowie der Modellierung vorangetrieben. Die anfängliche Betonung liegt auf Airglow beobachtenden Techniken und satellitenbasierten Messungen der Mesopausenregion.
CESAR wird vom Bayerischen Ministerium für Umwelt und Gesundheit gefördert und vom DLR in Kooperation mit der Universität Augsburg durchgeführt. Das Projekt begann im Jahr 2009 und hat eine Dauer von drei Jahren. Kooperationspartner im Rahmen der Kampagne sind Agència Estatal de Meteorologia (AEMET, Spanien), Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV, Italien), der Deutsche Wetterdienst (DWD), die Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG, Österreich) und das Applied Physics Laboratory (APL, USA).
Unser ganz besonderer Dank gilt den Mitarbeitern von AEMET Mallorca und INGV Sizilien. Ohne ihre Hilfsbereitschaft und Unterstützung während der letzten vier Wochen wäre die Installation unserer Spektrometer nicht möglich gewesen.