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Göttingen Wolken-Forschung mit Ballon-Drachen
Campus Göttingen Wolken-Forschung mit Ballon-Drachen
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00:23 11.02.2019
Der Helikite des MPI für Dynamik und Selbstorganisation steigt am Freitagmittag in die Luft. Der mit Helium gefüllte und mit einer Messsonde ausgestattete Ballon-Drachen soll künftig bis in die Wolkenregion auf 1000 bis 1200 Meter Höhe gebracht werden. Quelle: Christina Hinzmann / GT
Göttingen

In die Lüfte erhob sich das Fluggerät, ein Zwitter aus Ballon und Flugdrachen, kurz vor 14 Uhr am Institut am Fassberg bei Nikolausberg. Zunächst stieg der rot-weiße Instrumententräger auf eine Höhe von etwa 30 Metern.

Doch diese Ballonversuche des Göttinger Instituts am Fassberg zur Grundlagenforschung zur Mikrophysik in Wolken waren nur ein Testlauf, ob und wie der Ballon funktioniert.

Einen Ballon-Flugdrachen hat das Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation am Freitag in den Himmel geschickt.

Ernst wird es für den „Cloud Kite“ im April: Dann soll der Ballon, ausgerüstet mit einer Vielzahl hochempfindlicher Messgeräte, vom Deck des deutschen Forschungsschiffes „Maria S. Merian“ aufsteigen, erklärt Prof. Eberhard Bodenschatz, Direktor des Max-Planck-Instituts. Das Schiff wird in Montevideo/Uruguay ablegen und quer über den Atlantik nach Las Palmas auf der Kanareninsel Fuerteventura fahren.

Wolken verstehen

Ziel der Operation: „das Verständnis von Wolken, insbesondere nasser Wolken erweitern“, sagt Bodenschatz. Damit Regen entstehen kann, müssten sich unterschiedlich große Tröpfchen im Bereich von 100 bis 200 Mikrometer (Millionstel Meter) bilden, erläutert der Wissenschaftler. Bei gleich großen Tröpfchen senke sich nur eine Art Nebel herab.

Wie genau sich diese Tröpfchen in Wolken bildeten, sei noch nicht vollständig klar. Besondere Forschungsbedarf bestehe bei der Größenentwicklung von Tröpfchen von fünf bis 100 Mikrometern. Die Messgeräte des Ballons können holografische Bilder von einzelnen Niederschlagsteilchen speichern. Mit den Aufnahmen können die Forscher die Größenverteilung der Teilchen messen und bestimmen, ob es sich um flüssige Tröpfchen oder um kleine Eispartikel handelt.

Für solche Untersuchungen, wie sich Wolken und Regen zueinander verhalten, aber auch, was in jedem einzelnen Tropfen geschieht, ist die Route von Uruguay auf der Südhalbkugel der Erde bis Fuerteventura auf der Nordhalbkugel ideal: Auf der Fahrt über den Atlantik seien sehr große Wolkenformationen zu erwarten, hofft Bodenschatz.

Schneller Regen

Mit derartigen Forschungen lassen sich derzeit heiß diskutierte Wetterphänomene besser verstehen. Beispiel Starkregen: Wolken regnen etwa zehnmal schneller ab, als es die bisherigen wissenschaftliche Erklärungsmodelle erwarten lassen. Warum dies so ist, könnten Messungen im Inneren der Wolken klären, sagt Bodenschatz.

Auch könnten die Ballonmessungen Licht in das Dunkel der Frage bringen, wie genau sich Eiskristalle in den Wolken bilden. Und außerdem könnten die Messungen mit dem „Cloud Kite“ helfen, die Klimaentwicklung besser vorherzusagen, erläutert Bodenschatz.

Zweimal Auftrieb

Der „Cloud Kite“, vom britischen Hersteller Allsopp als „Heli Kite“ vertrieben, erhält seinen Auftrieb aus zwei Quellen: Zum einen enthält die Hülle etwa 250 Kubikmeter Helium, ähnlich wie ein herkömmlicher Ballon. Zum anderen ist er wie ein Flugdrachen geformt, so dass er durch den Wind weiteren Auftrieb erhält. Damit ist der Heli Kite der einzige Ballon, der auf See zuverlässig betrieben werden kann – normale Ballone werden durch den Wind nach unten gedrückt. Bei den meisten Windverhältnissen ist der durch Wind generierte Auftrieb größer als der durch das Helium verursachte.

Diese Kombination verleiht dem Fluggerät eine vergleichsweise hohe Tragfähigkeit. Die ist auch notwendig, weil der „Cloud Kite“ ein komplexes Messgerät tragen muss. 70 Kilogramm muss das Fluggerät in die Lüfte befördern können. Gehalten wird der „Cloud Kite“ von einer Schnur.

„Cloud Kite“ auf Barbados

Doch das ganz große wissenschaftliche Besteck wird erst im kommenden Jahr ausgefahren: 2020 geht es mit gleich zwei Forschungsschiffen von der Karibikinsel Barbados aus in See. Daran beteiligt, sagt Bodenschatz, sind mehrere Forschungseinrichtungen aus vielen Ländern. Weil dann parallel zwei Ballons aufsteigen, könnten aus den Differenzen aus den Messwerten beider Fluggeräte weitere Erkenntnisse über die teils noch geheimnisvollen mikrophysikalischen Vorgänge in den Wolken gewonnen werden.

Das Wolken-Forschungsprojekt des MPIDS auf Youtube hier.

Von Matthias Heinzel

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