Wirbelstürme über Darwin

Wissenschaftler vermessen die Entstehung eines Zyklons

In der australischen Stadt Darwin ist die feuchtwarme Luft über dem Ozean die Voraussetzung für die Entstehung von Tropenstürmen, in denen es viel zu entdecken gibt. Zum Beispiel Eiskristalle und Blitze. Glück für die Wissenschaftler, dass sich auch ein Zyklon angekündigt hat.

Gewitter zieht über Darwin Quelle: ZDF

Die Wissenschaftler vor Ort wollen mehr über Anzahl, Größe und Form der Eiskristalle in den so genannten Zirruswolken wissen. Das sind Eiswolken, die sich aus den Gewitterstürmen bilden.

Forschungsflugzeug Proteus Quelle: ZDF

Aufnahmen mit Spezialkameras

Die Wolkenschichten des Amboss - am oberen Ende von Hector - bestehen aus Eisteilchen. Der Amboss breitet sich immer weiter aus, solange feuchter Nachschub von unten kommt. In 17 Kilometern Höhe ist es extrem kalt. Die aufgestiegene Feuchtigkeit gefriert innerhalb von Sekunden. Um die Eiskristalle untersuchen zu können, müssen die Forscher sie mit einer Spezialkamera aufnehmen. Der "Fotograf" für die Eispartikel ist die Proteus. Bis in die Stratosphäre jagt sie nach kleinsten Teilchen.

Ein Flugzeug, das ungefähr 130 Meter pro Sekunde schnell fliegt, soll gleichzeitig die Größe eines Eiskristalls messen, das nur ein Hundertstel Millimeter groß ist. Dafür braucht man hochentwickelte Instrumente. Am Tragflügel ist eine laserbetriebene Mikro-Kamera befestigt, die die Form der Kristalle abbildet. Die Größe der Eiskristalle in den Zirruswolken hat einen wichtigen Einfluss auf deren Wirkung im Klimasystem. Die einen Zirruswolken wärmen und die anderen kühlen. So beeinflussen sie das Klima auf zwei verschiedene Arten, beide sind extrem wichtig.

Computeranimation Eiskristalle Quelle: ZDF

Natürlicher Hitzeschutz

Eiswolken, die aus großen Kristallen bestehen, lassen mehr Hitze hinein als sie reflektieren. Sie wirken wie eine Heizdecke für die Erde. Eiswolken aus kleinen Kristallen reflektieren mehr Hitze. Sie bilden einen natürlichen Hitzeschutz. Die Wissenschaftler wollen wissen, warum ein Gewittersturm große oder kleine Kristalle produziert. Aus diesem Grund muss die Proteus nahe an das Gewitter fliegen, dort sollen die Eiskristalle fotografiert werden.

Bevor die Piloten am Gewitter ankommen, passiert etwas Unerwartetes. In ungefähr 16 Kilometern Höhe haben sie normalerweise das Wettergeschehen bereits unter ihnen und fliegen dann ziemlich ruhig. Doch auf einmal stürzt das Flugzeug regelrecht nach unten. Die Piloten sind vollkommen überrascht und müssen kämpfen, um das Flugzeug wieder in den Griff zu bekommen. Nach mehr als einer Minute wird das Flugzeug wieder ruhiger, doch dann geraten sie in einem normalerweise ruhigen Luftschichtraum abermals in Turbulenzen. Die starken Druckschwankungen, so genannte Schwerewellen, sind sogar für die erfahrenen Piloten ein außergewöhnliches Phänomen - das wahrscheinlich durch den Gewittersturm ausgelöst worden ist.

Computeranimation Druckwellen Quelle: ZDF

Stickoxide aus Blitzen

Eine der gefährlichsten Missionen bei der Expedition ist der Auftrag der Falcon: Sie soll vor Ort Blitze im Gewitter messen. Ihr Ziel liegt zwölf Kilometer höher als üblich. Dort erhoffen sich die Forscher neue Daten, die noch exaktere Klimamodelle möglich machen. Der deutsche Physiker Hans Schlager leitet das Experiment. Er will mehr über die Stickoxide erfahren, die von Blitzen erzeugt werden. Bei der Mission wird der meteorologische Mast an der Spitze des Flugzeugs zum Glück nur von einem kleinen Blitz getroffen.

Sieben Wochen lang arbeiten die Wissenschaftler unter sehr harten Bedingungen, um Daten zu sammeln und mehr darüber zu erfahren wie ein Tropen-Gewitter funktioniert. Doch erst jetzt - fast am Ende der Mission - taucht der große Bruder von Hector auf, ein Zyklon, die australische Variante des Hurrikans. Eine Serie von Gewitterwolken fügt sich zusammen und auf einmal fangen sie an sich zu drehen. Zum ersten Mal verfolgen Wissenschaftler präzise die Geburt eines Zyklon.

Zyklon nähert sich Darwin Quelle: ZDF

Geburt eines Zyklon

Die Wissenschaftler können ihr Glück kaum fassen. Sie werden den Sturm vermessen, Daten über Struktur und Dynamik gewinnen. Der Zyklon ist um ein Vielfaches größer als Hektor - und viel stärker. Die Piloten müssen sich beeilen. Der Zyklon hat die Küste passiert und zieht langsam landeinwärts. Noch einmal werden alle verfügbaren Flugzeuge in Stellung gebracht. Doch die Wissenschaftler stehen einem außergewöhnlichen Phänomen gegenüber. Das Unwetter, das sich am Himmel auftut, hat eine völlig neue Dimension.

Die Piloten fliegen einige hundert Kilometer ins Landesinnere, um den Zyklon zu beobachten. Er bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von mehr als 90 Stundenkilometern ins Landesinnere. Zyklone sind normalerweise Geschöpfe des Ozeans - ohne Feuchtigkeit schrumpfen sie wieder zusammen und sterben. Dieser Wirbelsturm allerdings ist anders. Obwohl er über Land zieht und der energiespendende Ozean fehlt, wird er immer stärker. Er zieht durch die Tanami Wüste und regnet sich aus. Innerhalb eines Tages fällt dort fast der gesamte sonst in einem Jahr gemessene Niederschlag.

Drei Jahre Datenanalyse

Was geht in diesem Sturm vor sich? Bekommen die Forscher Daten über ein seltenes aber "normales" Sturmereignis? Oder bekommen sie Hinweise darauf, dass auf dem Planeten durch den Klimawandel völlig neue Wetterphänomene entstehen? Die Daten, die die Dornier erfasst, werden dabei helfen Tropische Wirbelstürme besser zu verstehen. Dies ist ein wichtiger Schritt, um ihre Zugbahnen genauer berechnen zu können. Doch das ist erst die Feldforschung - um die Daten zu analysieren, wird es drei Jahre wird dauern.

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