Denn Erdreich und Vegetation sind ein enorm wichtiger Bestandteil der irdischen "Klimamaschine". Seit 2007 versuchen Wissenschaftler der Universitäten Köln und Bonn, der RWTH Aachen sowie des Forschungszentrums Jülich, das komplexe Wechselspiel zwischen Boden und Atmosphäre besser zu verstehen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat zugesagt, das Projekt für weitere vier Jahre zu fördern. Dabei hat die DFG die Fördersumme fast verdoppelt - auf über 3 Millionen Euro pro Jahr.
Das Großprojekt TR32 (Transregio-Sonderforschungsbereich 32) beschäftigt sich vor allem mit dem Wärmeaustausch zwischen Boden und Luft. "Die Erdoberfläche ist ganz wesentlich dafür verantwortlich, wie die Energie der Sonnenstrahlung überhaupt in die Atmosphäre hineinkommt", erklärt Sprecher Professor Simmer. "Der größte Teil der Wärme nimmt nämlich einen Umweg: Erst heizt die Sonne den Boden auf, dann erwärmt der wie eine Herdplatte die Luft darüber."
Wichtige Beteiligte an diesem Prozess sind Wasserdampf und Kohlendioxid. "Wasserdampf ist ein guter Energiespeicher", sagt Simmer. "Damit Wasser zu Dampf werden kann, wird Energie benötigt. Wenn Dampf zu Wasser kondensiert, wird diese Energie wieder frei." Auch die Pflanzen sind ein Teil dieses Gas- und Wasser-Kreislaufs: Um wachsen zu können, nehmen sie Kohlendioxid aus der Luft auf. Dazu öffnen sie die Poren in ihren Blättern und Stängeln - mit dem Resultat, dass das in ihnen enthaltene Wasser verdunstet und als Gas in die Atmosphäre entweicht. Dies alles nimmt Einfluss auf die Phänomene, die der Mensch in kleinem Maßstab "Wetter" nennt - in großem Maßstab "Klima". Wann und wo zum Beispiel Wolken und Gewitter entstehen, wie stark der Wind weht und wieviel es wo regnet.
Um all das besser verstehen zu können, wollen die Experten zunächst die Atmosphäre genauer als bislang üblich betrachten. Dazu richten sie zum Beispiel Mikrowellen-Sensoren gen Himmel, um die Wärmestrahlung der Atomsphäre zu messen, ihren Wasserdampfgehalt, teilweise sogar die Form der Tropfen im Regen: Ziel ist, unter anderem das bekannte "Regenradar" wesentlich zu verfeinern.
Das Transregiogebiet ist allerdings besonders anspruchsvoll, da häufig stark verschmutze Luft die bodennahen
CO2 Werte von typischen 380 ppm auf bis zu 500 ppm erhöht. „Oft liegt unser Messgebiet in der Abluftfahne von Düsseldorf“ erklärt die Kölner Professorin Crewell, so dass es schwierig ist die Effekte der Vegetation vom anthropogenen Einfluss zu trennen. Daher werden in Zukunft im TR32 zusätzliche Ausbreitungsrechnungen und Langfristmessungen durchgeführt.
Die Forscher wollen auch untersuchen, wo im Boden Wasser und Kohlendioxid gespeichert werden. Dazu durchleuchten sie das Erdreich mit einer Art Tomografen. Wie wichtig der Aspekt „Bodenfeuchte“ beispielsweise für Wettervorhersagen ist, weiß jeder, der Küsten- und Kontinentalklima vergleicht: Wasser ist ein sehr guter Wärmespeicher - Grund für die milden Winter an den Küsten.
Ziel der Wissenschaftler ist es, die derzeit benutzten Klima- und Wetterprognosesysteme zu verbessern. In der aktuellen zweiten Förderphase wollen sie dazu ein Modell erstellen, das alle relevanten Prozesse vom Grundwasser bis zur Gewitterwolke miteinander verknüpft. Mit Hilfe von Supercomputern soll sich dann verlässlicher berechnen lassen, wie sich das Weltklima in den kommenden Jahrzehnten entwickeln könnte.
Insgesamt vereint der TR32 über 20 verschiedene Projekte. Die Universität Bonn stellt mit Professor Clemens Simmer vom Meteorologischen Institut den Sprecher, Professor Dr. Susanne Crewell ist als Kölner Vertreterin beteiligt. (idw)
