Dem Jülicher „Wetterauge” entgeht nichts

Von: hfs.
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Im Labor haben Forscher gar wunderliche Dinge über die Fähigkeiten von Bäumen erfahren. Zum Beispiel, dass Kiefern einen Stoff absondern, der im Sommer die Luft kühlt. Foto: hfs.

Jülich. Exakt 34 Meter hoch ragt der Wetterradarturm des Forschungszentrums Jülich auf der Sophienhöhe in den Himmel. Seit gut einem Jahr liefert er Daten über die Auswirkungen des Klimawandels auf lokale Ökosysteme und dient als Frühwarnsystem für Hochwasser und Unwetter.

Schwere Unwetter und riesige Feuersbrünste haben in den ersten neun Monaten des Jahres über 20.000 Menschen weltweit das Leben gekostet. Bis zum September registrierte die Munich RE, weltgrößter Rückversicherer, insgesamt 725 Katastrophen. Der gesamtwirtschaftliche Schaden wird auf rund 48 Milliarden Euro geschätzt. Das Jahr 2010 sei bisher das wärmste Jahr seit Beginn der Wetteraufzeichnungen vor 130 Jahren gewesen, allein die zehn wärmsten Jahre habe es in den letzten zwölf Jahren gegeben.

Mehr Hagel und Starkregen

„Aber die Erwärmung betrug nur 0,8 Grad”, sagte vor wenigen Wochen Sven Plöger, der Wetterexperte. Laut Plöger sind sich weltweit die Experten einig, dass die Erderwärmung global schneller voranschreitet. Er legte sich auch dahingehend fest, „dass die Starkregen-Ereignisse und Hagelstürme zunehmen werden.”

Herauszufinden, welche Folgen der Klimawandel hierzulande hat, ist das Ziel von Tereno, einem Netzwerk zur Erdbeobachtung, in dessen Mittelpunkt das Wetterradar auf der Sophienhöhe steht. Sechs Zentren der Helmholtz-Gemeinschaft haben dieses Langzeitprojekt aufgebaut. In vier Regionen Deutschlands - neben Jülich in Norddeutschland, im Harz und in den Bayerischen Alpen - sollen mindestens 15 Jahre lang Boden, Grundwasser, Pflanzen und Atmosphäre intensiv beobachtet werden.

Jahrestagung in der Eifel

„Zum ersten Mal werden derart große und vielfältige Landschaftsräume langfristig und disziplin-übergreifend untersucht”, sagt Professor Harry Vereecken vom Forschungszentrum. Er ist der Koordinator des Langzeitprojektes, „überwacht” mit der neuen Wetterstation die „Eifel-niederrheinische Bucht”.

Erste Erkenntnisse und Auswertungen werden die Wissenschaftler am 8. Dezember auf der ersten Tereno-Jahrestagung im Nationalpark Eifel erörtern. „Ob es um den Jahresniederschlag, Oberflächenwasser, Boden-Fauna-Ressourcen oder aber zum Beispiel das Wetterportal der Eifel geht, wir werden ein großes Themenfeld erörtern und zur Sprache bringen”, sagt Vereecken. Dass überhaupt solche Forschungs-Ergebnisse erzielt werden konnten, verdanken die Jülicher Wissenschaftler dem so genannten polarimetrischen Radar, das auf dem 34 Meter hohen Turm angebracht ist. Es misst, wieviel Regen, Schnee oder Hagel fällt.

„Wir können nun den Ort des Niederschlags auf etwa 200 Meter genau eingrenzen und außerdem vorhersagen, ob es regnen oder hageln wird”, erklärt Dr. Heye Bogena vom Jülicher Institut für Chemie und Dynamik der Geosphäre (ICG) den großen Unterschied zu den herkömmlichen Wetterradaren.

Wettervorhersagen

Von dem hiesigen Radar, das die Jülicher Wissenschaftler gemeinsam mit Experten der Universität Bonn nutzen, profitiert nicht nur die Forschung. Sondern auch der Deutsche Wetterdienst und die lokalen Wasserverbände, da es zum Beispiel verbesserte Hochwasserwarnungen möglich macht.

Harry Vereecken: „Von solchen lokalen Prognosen bis zur Erforschung globaler Prozesse trägt die Jülicher Klimaforschung dazu bei, die vielfältigen Wechselwirkungen zu verstehen, die den Klimawandel beeinflussen. Das gemeinsame Ziel der Tereno-Forschung: Strategien für den Erhalt unserer Umwelt zu entwickeln. „Und vielleicht die mögliche Nebenwirkung, in Zukunft noch verlässlichere Wettervorhersagen zu machen”, erhofft sich Harry Vereecken.

Ob Wälder, Wolken oder Wetter, dass Klima steht unter Beobachtung. Was die Wissenschaftler in der Tereno-Arbeitsgruppe sozusagen von der Sophienhöhe aus beobachten, dies untersucht eine andere Arbeitsgruppe im ICG im Labor. Genau gesagt in den Pflanzenkammern, die sie mit Birken, Buchen, Fichten und Kiefern bepflanzt haben. „Wie Bäume Wolkenbildung und Klima beeinflussen können, dies versuchen wir hier zu ergründen”, sagt die Physikerin Dr. Astrid Kiendler-Scharr. Denn Wolken sind ein wichtiger Gegenspieler der globalen Erwärmung. Sie reflektieren die Sonnenstrahlung in den Weltraum und verhindern so, dass sich die Atmosphäre noch stärker aufheizt, als es durch die Zunahme der Treibhausgase ohnehin schon geschieht. So untersucht die Physikerin, welche Stoffe Pflanzen an die Luft abgeben und wie diese mit anderen Bestandteilen der Atmosphäre reagieren.

Schützende Schleier

Wolken entstehen, wenn genug Feuchtigkeit in der Luft liegt. Außerdem müssen ganz feine Schwebeteilchen, so genannte Aerosole, vorhanden sein, die als Kondensationskeime für die Wassertröpfchen dienen. Gerade den Aerosolen ist man deshalb in den Klimakammern auf der Spur. Welche organischen Substanzen werden von den Bäumen in die Luft abgegeben? Eine zentrale Frage, die den Jülicher Geosphärenforschern helfen soll, die Wechselwirkungen zwischen Aerosolen, Wolkenbildung und Klimaveränderung zu ergründen.

„Wer einmal im Sommer in einem Kiefernwald spazieren gegangen ist, hat solche organischen Stoffe schon wahrgenommen”, umschreibt Astrid Kiendler-Scharr den würzigen Duft, der dann in der Luft liegt. Der wird von Kohlenwasserstoffen hervorgerufen, die als Terpene bezeichnet werden. Hauptbestandteil von ätherischen Ölen, die von Bäumen abgesondert werden. Wie kommt es zur Entstehung der Aerosole?

Die heimliche Macht der Bäume

Was auf den ersten Blick recht einfach erscheint - je höher die Temperatur, desto mehr Aerosole sondern die Bäume ab, um so größer ist dann die Wolkenbildung über den Wäldern - erweist sich aber in der Praxis als nicht richtig. Denn die meisten Schwebeteilchen sind über Waldgebieten nicht im Sommer zu messen, sondern im Frühjahr und im Herbst. Um diesem Phänomen auf den Grund zu gehen, sperrten die Jülicher Wissenschaftler Bäume wie Birken, Buchen, Fichten und Kiefern in riesige Glaszylinder, stellten darin das Geschehen in der sommerlichen Atmosphäre nach. So wurde aus einem zweiten Glasbehälter den Bäumen die flüchtigen Substanzen zugeführt, zugleich wurde dieses Gemisch mit UV-Licht bestrahlt, außerdem pumpte man Ozon in die Glaszylinder. Die Bedingungen in der künstlichen Atmosphäre der Glaszylinder wurde dabei genau kontrolliert. So fand man dann des Rätsels Lösung.

Wunderlich: Was Bäume alles können

„Bei sommerlichen Temperaturen geben viele Laubbäume neben den Terpenen eine Substanz namens Isopren ab”, erläutert Astrid Kiendler-Scharr in wenigen Worten einen hochsensiblen Komplex im pflanzlichen Stoffwechsel. Wenn im Sommer das Verhältnis von Isopren zu Terpenen hoch ist, schnappen die Isopren-Moleküle den Terpenen den Reaktionspartner weg, die kühlende Bewölkung nimmt ab. Erstaunlich war auch für die Wissenschaft die Tatsache, dass Eichenbäume die Aerosolproduktion stark beeinflussen. Eine Mini-Eiche in der Pflanzenkammer brachte so die Produktion der Schwebeteilchen völlig zum Erliegen. Die Klimaerwärmung wird also nicht einfach durch mehr organische Aerosole und dadurch vermehrte Wolkenbildung über den Wäldern von Nord-und Mitteleuropa gebremst.

Im Gegenteil, es wird nicht ausgeschlossen, dass steigende Temperaturen die Isoprenproduktion fördern und damit die kühlende Bewölkung abnimmt. Und je nach Vegetationszone dürfte sich dieser Effekt unterschiedlich stark auswirken.
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