GLORIA: weltweit einzigartiges Experiment für die Klimaforschung

07.12.2011: Präzise Messungen der Atmosphäre sind für Vorhersagen des Klimawandels und seiner Folgen, wie sie zurzeit auf der Weltklimakonferenz in Durban diskutiert werden, unentbehrlich. Eine Forschergruppe der Helmholtz-Gemeinschaft aus Jülich und Karlsruhe startet daher am 6. Dezember im nordschwedischen Kiruna ein weltweit einzigartiges Experiment: Das von ihnen entwickelte neue Instrument GLORIA fliegt zum ersten Mal an Bord des russischen Forschungsflugzeugs "Geophysica" in über 20 Kilometern Höhe und beobachtet von dort aus klimarelevante Gase und atmosphärische Bewegungen mit bisher unerreichter Genauigkeit. Diese Messungen tragen in Zukunft zu wesentlich verbesserten Klimamodellen bei.

GLORIA ist die Abkürzung für "Gimballed Limb Observer for Radiance Imaging of the Atmosphere". Hinter dem komplizierten Namen verbirgt sich eine neuartige Infrarot-Kamera. Sie zerlegt die von den atmosphärischen Gasen ausgesandte Wärmestrahlung in ihre Spektralfarben. Dadurch können diese Gase und ihre großräumigen Bewegungen sehr genau abgebildet werden. GLORIA wurde am Forschungszentrum Jülich und dem Karlsruher Institut für Technologie im Rahmen einer Ausbauinvestition der Helmholtz-Gemeinschaft gemeinsam entwickelt. Es ist weltweit das erste einer neuen Generation von Messinstrumenten, die in Zukunft auch auf Satelliten, zum Beispiel zur Wetterbeobachtung, eingesetzt werden sollen.

GLORIA registriert in zehn bis 20 Kilometern Höhe zahlreiche klimarelevante Spurengase, die hier durch atmosphärische Austauschprozesse vertikal und horizontal vermischt werden: beispielsweise Kohlendioxid, Methan, Ozon und Wasserdampf sowie viele Stickstoff- und Chlorverbindungen. Das neue Gerät wird diese Prozesse erstmals mit einer sehr hohen räumlichen Auflösung messen. "So wird es für uns möglich, aktuelle Klimamodelle zu testen und zu verbessern", freut sich der Jülicher Physiker Dr. Martin Kaufmann. "Zudem ist die von GLORIA beobachtete Höhenregion für das Klima enorm wichtig: Hier strahlt die Atmosphäre am meisten Wärme in den Weltraum ab, und deshalb sind in diesem Bereich Treibhausgase und Wolken besonders belastend für den Energiehaushalt der Erde", fügt er an.

Das neue Spektrometer ist weltweit einzigartig. Es arbeitet mit einer schwenkbaren und präzise stabilisierten Infrarot-Kamera. Sie bildet Luftschichten unterhalb und seitlich des Flugzeugs ab. Bei der späteren Datenanalyse werden diese Bilder in eine Vielzahl von Farben zerlegt. Durch ihren "spektralen Fingerabdruck" lassen sich dann die verschiedenen Spurengase unterscheiden und ihre Konzentrationen sehr genau bestimmen.