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10.06.2013

Erstmalig räumliche Schwankungen der Sonneneinstrahlung erfassen

Je höher die Sonne am Himmel steht, desto stärker spüren wir ihre wärmende Kraft. Doch nicht nur der Stand der Sonne beeinflusst die Intensität der Sonneneinstrahlung. Schwebeteilchen in der Atmosphäre und insbesondere Wolken können sie sowohl verstärken als auch abschwächen. Dadurch schwankt die solare Einstrahlung, die auf den Boden trifft, erheblich. Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich und des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung erfassen bei gemeinsamen Untersuchungen im Juni und Juli in Jülich erstmalig in Deutschland die durch Wolken verursachten räumlichen Schwankungen einer Region.

Wolken sind alles andere als ein konstanter Faktor bei der Sonneneinstrahlung: Jede dieser unregelmäßig geformten Gebilde sieht anders aus, sie ziehen mal schneller, mal langsamer über den Himmel hinweg und ändern dabei auch noch ihre Gestalt und Größe. Das bedeutet, dass die Sonneneinstrahlung auf den Boden innerhalb weniger Meter ganz unterschiedlich ausfallen und sich innerhalb kurzer Zeit verändern kann. Das ist deshalb wichtig, weil die Sonneneinstrahlung die treibende Kraft hinter Prozessen wie der Verdunstung und der allmorgendlichen Erwärmung des Erdbodens und der Luft ist. Um neben der Sonneneinstrahlung Daten dieser Flüsse und Zustandsgrößen zu erfassen, benötigen die Forscherinnen und Forscher ein dichtes Netzwerk an Messgeräten. Dafür nutzen sie die gut ausgestattete Infrastruktur des TERENO-Observatoriums „Eifel/Niederrheinische Bucht“ der Helmholtz-Gemeinschaft und des Sonderforschungsbereiches Transregio 32, den die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert. 

Im Rahmen dieser beiden Projekte wurde das Einzugsgebiet des Flusses Rur dauerhaft mit verschiedener Bodenfeuchte- und Wettermesstechnik ausgerüstet. Für den Zeitraum der Untersuchungen kommen 100 sogenannte Pyranometer des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung hinzu. Diese Messgeräte erfassen mit Hilfe eines Sensors die Menge an solarer Einstrahlung auf eine horizontale Fläche über dem Boden. Die Geräte sind autark, haben eine eigene Stromversorgung und Datenerfassung. Nach etwa sieben Tagen müssen die Daten manuell ausgelesen und die Batterien ersetzt werden.

Die Pyranometer decken eine Fläche von etwa zehn mal zehn Kilometern südöstlich von Jülich ab. Darüber hinaus sind Geräte im Wald am Wüstebach im Nationalpark Eifel, einem wichtigen Standort des TERENO-Observatoriums und des Transregio 32, installiert worden. Die Messungen dort sind noch einmal etwas Besonderes, denn anders als auf einem freien Feld geben Bäume zusätzlich Schatten und beeinflussen so die Sonneneinstrahlung auf den Boden. Dabei spielt auch Wind eine wichtige Rolle: Er bewegt das Blätterwerk und verändert damit den Schattenbereich. Entsprechend müssen die Messungen zeitlich sehr hoch aufgelöst sein. Die Untersuchungen in dem Fichtenwald sind für die Forscherinnen und Forscher um so spannender, da ihn der Nationalpark in einen Laubmischwald umwandeln will. Es ist nicht nur eine letzte Gelegenheit, solche Messungen in dem alten Wald durchzuführen, die Wissenschaftler hätten dadurch eine gute Vergleichsbasis für künftige Messungen im Laubmischwald.

Die Untersuchungen schließen nahtlos an die Messkampagne HOPE an, die dieses Frühjahr im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projektes „Wolken- und Niederschlagsprozesse im Klimasystem - HD(CP)2“ in Jülich durchgeführt wurde. Die beteiligten Wissenschaftler erwarten von den Messungen und Auswertungen einen Durchbruch im Verständnis der Rolle von Wolken im Strahlungshaushalt und damit im Klimasystem unseres Planeten. 

Quelle: Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS)

  

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