Sommerpost: Luftige Grüße aus den USA

Bereits im Sommer 2018 starteten Bernadett Weinzierl und ihr Team mit den Vorbereitungen für das Projekt CARE-Payload: Das Cloud, Aerosol, and Refractive Index Experiment. Nachdem wir bereits im Mai 2019 in Palmdale (Kalifornien) die CARE-Instrumente eingebaut hatten, fanden im Juli 2019 in Boise (Idaho) die ersten wissenschaftlichen Messflüge statt. Noch bis November 2019 fliegen wir über Salina (Kansas) und Palmdale (Kalifornien) weiter und untersuchen dort die Luft.

Warum wir fliegen

Die Messflüge sind Teil der NOAA-NASA-Forschungsmission FIREX-AQ und haben das Ziel, den Einfluss von Waldbränden auf die Luftqualität und das Klima zu untersuchen. Dafür fliegen wir in der Nähe von Waldbränden und landwirtschaftlichen Feuern.

Dabei interessiert uns vor allem die Frage, wie viele große Partikel (größer als ein Mikrometer) in den Abgasen der Feuer vorhanden sind, wie weit die Partikel transportiert werden und wie diese die Luftqualität, die Eigenschaften von Wolken sowie die Strahlungsbilanz der Atmosphäre beeinflussen. Mithilfe unserer Messungen bestimmen wir außerdem den Brechungsindex von einzelnen Partikeln: Das ist ein wichtiger Parameter, um den Einfluss der Partikel auf den Strahlungshaushalt der Erde zu berechnen.

Unser Reisegepäck ...

... ist auf jeden Fall sehr schwer und besteht aus rund einer halben Tonne Equipment, darunter unzählige Instrumente, Ersatzteile, die Kalibrierausrüstung und vieles mehr...

Ein typischer Flugtag

Zu Beginn steht das Wetterbriefing. Etwa drei Stunden vor Abflug schalten wir die Instrumente für letzte Checks an und nehmen – falls notwendig – Wartungen und letzte Einstellungen an den Instrumenten vor. Eineinhalb Stunden später gibt es ein Flugbriefing mit einem kurzen Wetterüberblick, der Besprechung des Flugwegs, der "Mission Objectives", dem Instrumenten- und Flugzeugstatus sowie einer Sicherheitsunterweisung. Eine Stunde vor Abflug heißt es dann: Hochfahren der Instrumente anhand einer Checkliste. Spätestens 30 Minuten vor Start verlassen schließlich alle Nicht-Mitflieger das Flugzeug, während 43 InstrumentenoperatorInnen sowie die Flugzeugcrew bleiben. Nach dem Messflug, der etwa sieben bis acht Stunden dauert, sichern wir die Daten von den Messrechnern, laden sie auf den Server hoch und machen ein After-Flight Briefing.

Es gibt aber nicht nur Flugtage, sondern auch Wartungstage! Aktuell haben wir vier Messflüge und zwei Wartungstage pro Woche.

Wie uns eine Messkampagne herausfordert

Im Vorfeld der Messkampagne müssen wir die neu entwickelten Instrumente und die fernsteuerbare Stromversorgung für das Messequipment rechtzeitig vor dem Verschicken in die USA fertigstellen, testen und umfassend charakterisieren.

Während der Messkampagne sind vor allem der immense Zeitdruck und die langen Arbeitstage – die Messflüge dauern meist weit in den Abend hinein – herausfordernd. Gehen Instrumente kaputt, so müssen wir die Arbeitsschritte aufgrund des beschränkten Flugzeugzugangs genau planen und die Arbeiten im Team gut verteilen. Denn an einem Wartungstag haben wir nur acht Stunden Zeit, um für den kommenden Messflug wieder alles hinzubekommen. Klappt das nicht, so gibt es beim nächsten Flug möglicherweise keine Daten.

Besondere Momente der Reise

Viele entdeckte Partikel waren größer als ein Millimeter! Das hätte niemand in diesen Feuern erwartet. Außerdem haben wir – unseres Wissens nach – die allererste Messung mit einem Forschungsflugzeug im Nahfeld eines sogenannten Pyrocumulonimbus (kurz pyroCb), der drei Tage im Voraus von den Meteorologen vorhergesagt wurde, durchgeführt (mehr dazu im Beitrag "Flying through a Fire Cloud" auf der Website NASA Earth Observatory). Ein PyroCb ist ein mit Rauch durchzogenes Gewitter, das große Mengen von Aerosolpartikeln in kurzer Zeit vom Boden in große Höhen (über zehn Kilometer) transportieren kann.

Nun geht es weiter nach Salina, Kansas – wir hoffen auf gutes Wetter und spannende Ergebnisse!