Projekt MOSES

Mit Drohne und High-Tech-Boje vor Ort

Bild: André Künzelmann / UFZ

Mit einem einzigartigen flexiblen und mobilen Beobachtungssystem können Forscher künftig untersuchen, wie Extremereignisse langfristig die komplexen Zusammenhänge von Boden, Atmosphäre und Wasser verändern.

Anfang Januar war es wieder so weit: Vielerorts in Deutschland traten die Flüsse über die Ufer. Mit den Wassermassen kommen die überfluteten Keller, die gebrochenen Deiche und das wochenlange Aufräumen. Die Folgen für die Natur sind weniger klar. Was passiert genau bei einer Überschwemmung im komplexen Zusammenspiel von Boden, Wasser und Atmosphäre? Und was sind die Folgen? Darüber wissen die Forscher im Vergleich zu den langfristigen Veränderungen des Erdsystems relativ wenig. Denn bisher haben sie nicht das richtige Instrumentarium an der Hand, um sie zu beantworten. Das Programm MOSES soll diese Lücke schließen: "Wir wollen ein mobiles Messsystem aufbauen, das bei solchen Ereignissen schnell und flexibel eingesetzt werden kann", sagt Projektleiterin Ute Weber.

An MOSES (Modular Observation Solutions for Earth Systems) sind neun Helmholtz-Zentren beteiligt, die unter Federführung des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) innerhalb von fünf Jahren ein komplexes System zur Erdbeobachtung in Betrieb nehmen wollen. 28 Millionen Euro stehen dafür bereit; die beteiligten Helmholtz-Zentren stammen aus den Forschungsbereichen "Erde und Umwelt" sowie "Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr". "Es geht nicht nur um eine Entwicklung von neuen Messgeräten, sondern auch um eine Anpassung von bestehender Technik", umreißt Ute Weber die Herausforderung: "Instrumente müssen zum Beispiel so stark verkleinert werden, dass sie auf Trägersysteme wie Drohnen oder Mini-Ballons passen." Ein zweiter wichtiger Aspekt sei die Automatisierung. Sogenannte Glider etwa, die in unterschiedlichen Wassertiefen Proben nehmen können, sollen so optimiert werden, dass sie sich autonom bewegen - genauso Unterwasserfahrzeuge, die künftig selbstständig auf vorgegebenem Kurs durch das Meer steuern sollen. Auch Unterwasserfahrzeuge, High-Tech-Bojen und Transporter voller Messgeräte werden zum Arsenal des Forschungsprojekts gehören. Mit diesen Instrumenten wollen die Wissenschaftler erkunden, wie hochdynamische Ereignisse - seien es Ozeanwirbel, das abrupte Tauen von Permafrostböden, Hitzewellen und Trockenheit oder Starkregenfälle und Hochwässer - die Entwicklung der Umwelt beeinflussen.

Als Beispiel für ein denkbares Einsatzgebiet der Messgeräte nennt Ute Weber Hitzewellen, wie sie etwa im Mittelmeerraum regelmäßig auftreten, aber zunehmend auch in Mitteleuropa. "Wir wissen, dass die Kombination aus hohen Temperaturen und Trockenheit massiv auf das Umweltsystem einwirkt und sich dadurch zum Beispiel die Vegetation auch langfristig verändern kann", sagt sie. Aber in welchem Ausmaß verschlechtert sich beispielsweise die Luftqualität während Hitzewellen? Oder aber, während Hochwasserlagen wie derzeit: Wie verändert sich die Wasserqualität im betroffenen Flussgebiet?

"Solche Auswirkungen können wir dank MOSES künftig direkt am Ort des Geschehens erfassen. Unser Ziel ist es, mit einer Messkampagne auch noch das Abklingen der Ereignisse abzudecken, also bis zu einem halben Jahr vor Ort zu sein", sagt Ute Weber. Dank der Daten sollen Rückschlüsse auf Wechselwirkungen und Einflussfaktoren möglich sein - entwickeln sich Trockenphasen zum Beispiel bei geringer Bodenfeuchtigkeit intensiver, weil keine kühlende Verdunstung stattfindet? Bei zahlreichen ähnlichen Fragestellungen erhoffen sich die Forscher neue Erkenntnisse: Wie verändern etwa Überflutungen terrestrische Ökosysteme und Küstengebiete? Wie beeinflussen Ozeanwirbel den Energietransport und die Nahrungsketten der Meere? Wie sehr steigen die Treibhausgase in der Atmosphäre an, wenn in der Arktis die Permafrostböden auftauen?

Zur Aufgabe der beteiligten Wissenschaftler gehört es auch, einen Einsatzplatz auszuarbeiten. "Bei Hitzewellen etwa haben wir Vorwarnzeiten von drei bis vier Wochen, bei Starkregen mit Hochwässern in größeren Flussgebieten sind es nur wenige Tage", sagt Ute Weber. Das Ziel sei es, die aufwendige Messtechnik in allen diesen Fällen rechtzeitig zum Einsatzort zu bringen. Die ersten Gerätetests von MOSES finden ab Sommer 2018 statt, danach sind erste Testkampagnen geplant.

Zum Weiterlesen:

MOSES-Homepage

"Expedition mit fliegender Forschungsplattform" (ESKP)

18.01.2018 , Kilian Kirchgeßner
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