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Vulkanasche - Dr. Bernhard Vogel

Vulkanasche - Dr. Bernhard Vogel
   

Nach dem Vulkanausbruch des Eyjafjallajökull 2010 hat der KIT-Klimaforscher intensiv an Verfahren zur besseren Beobachtung und Vorhersage der Ausbreitung von Aschewolken gearbeitet und konnte so dazu beitragen, dass beim Ausbruch des Grimsvötn 2011 der Flugverkehr nur kurzzeitig ausgesetzt werden musste.

Wenn Aschewolken den Flugverkehr lahmlegen

Dr. Bernhard Vogel, KIT
Dr. Bernhard Vogel, KIT

Nach dem Ausbruch des isländischen Vulkans Grimsvötn im Mai 2011 strichen die deutschen Fluggesellschaften nur kurzzeitig Flüge. Zum einen war der Ausbruch weniger heftig als der des Eyjafjallajökull ein Jahr zuvor, nach dem der europäische Luftraum wochenlang gestört war. Zum anderen haben Wissenschaftler intensiv an Verfahren zur besseren Beobachtung und Vorhersage der Ausbreitung von Aschewolken gearbeitet: So kommt das Simulationsmodell COSMO-ART*, das Forscherinnen und Forscher des KIT-Instituts für Meteorologie und Klimaforschung – Bereich Troposphäre (IMK-TRO) in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Wetterdienst (DWD) entwickelt haben, inzwischen standardmäßig zum Einsatz. Der DWD berechnet mit diesem Modell die Ausbreitung der Aschewolken – und damit ihre Auswirkungen auf den Luftverkehr – über einen Zeitraum von 72 Stunden.

Die Planung von Flugbewegungen erfordert schon wegen der langen Flugdauer einen gewissen zeitlichen Vorlauf. So greifen Fluglinien seit vielen Jahren auf die numerische Wettervorhersage zurück, wenn es um die Flugroutenplanung geht. „Im Falle eines Vulkanausbruchs sind zusätzlich Vorhersagen der Aschekonzentration erforderlich“, erklärt Dr. Bernhard Vogel vom IMK-TRO. „Die Anwendung von numerischen Vorhersagemodellen ist hierbei das einzige mögliche Instrumentarium. Es sei denn man stellt generell das Fliegen ein, solange ein Vulkan tätig ist.“

Entwickelt haben Forscherinnen und Forscher das Modell, als sie die Aschewolke nach dem Eyjafjallajökull-Ausbruch im März 2010 untersuchten: in Fernmessungen vom Boden aus mit einem Netzwerk von optischen Verfahren wie Ceilometern und Lidar-Geräten untersuchten. Ihre Ergebnisse überprüften sie unter anderem mit Aerosolmessungen. Um die Auswirkungen auf den Flugverkehr beurteilen zu können, sind auch Kenntnisse über die Eigenschaften der Asche- und Rußpartikel – Größe, Masse, Schmelzpunkt... – erforderlich.

Auch beim aktuellen Ausbruch des Grimsvötn berechneten die Forscher quantitative Konzentrationsvorhersagen. Dazu hatten sie das Modellsystem mit Beobachtungen des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) von 2010 kalibriert. „Die Quellstärke und die Quellhöhe der Freisetzung von Vulkanasche sind wesentliche Eingabegrößen, die das Modell zur Vorhersage benötigt“, so Vogel. „Folglich müssen wir für sie auch Annahmen bezüglich ihrer zeitlichen Entwicklung machen“. Hier liege die größte Unsicherheit bei den quantitativen Vorhersagen. „So mussten wir zunächst annehmen, dass das Quellverhalten des aktuellen Vulkans ähnlich dem des letztjährigen Ausbruchs war.“

Für die Bewertung der teilweise geübten Kritik, die Aschekonzentration sei deutlich niedriger gewesen als vorhergesagt, sei es jedoch noch zu früh, so Vogel. Schaue man sich die Vorhersage für den Norddeutschen Raum für 6 Uhr am 25. Mai an, werde schnell deutlich, dass mit hoher Wahrscheinlichkeit  starke räumliche Gradienten – also starke Änderungen der Messgröße mit horizontaler oder vertikaler Richtung – vorlagen. „Je nachdem, wo das Messgerät steht, würde es also einmal keine Asche sehen oder sehr viel.“

Ziel sei jedoch, die Methoden zukünftig gemeinsam mit Messgruppen und unter Einbeziehen aktueller Beobachtungen der Aschekonzentration (Datenassimilation) in Zusammenarbeit mit den Partnern an Universitäten, in der Helmholtz-Gemeinschaft sowie mit dem DWD weiter zu verbessern.

*COSMO-ART*  ist eine online-Kopplung des operationellen DWD-Wettervorhersagemodells COSMO mit den am KIT entwickelten ART-Modulen zur Behandlung von Aerosolprozessen und Gasphasenchemie.

sk

 

Die Abteilung Presse stellt gerne den Kontakt zwischen Journalisten und Dr. Bernhard Vogel her.

 

Fotonachweis:
Grafik Aschewolke: DWD
Foto Dr. Bernhard Vogel: Privat