Das, was man hier sieht, sind keine normalen Wolken. Es ist das Wolkenmuster, das entsteht, wenn Schwerewellen die Atmosphäre durchziehen. Diese Schwankungen von Luftdruck und Wind sind besonders oft an Gebirgen zu beobachten. Dort beeinflussen sie die Wolkendecke und erzeugen wellenartige Muster, wie hier bei einem Sonnenaufgang über Lauder in Neuseeland zu sehen.
Schwerewellen entstehen, wenn atmosphärische Zirkulationssysteme gestört werden. Dies geschieht besonders oft dort, wo starke Windsysteme auf hohe Gebirge treffen. Messbar sind die Schwerewellen dann als periodische Temperatur-, Druck- und Windschwankungen, die sich bis hinauf in die mittlere Atmosphäre ausbreiten. Oft kann man sie aber auch schon am Muster der Wolken erkennen. Bisher war es noch nie gelungen, den kompletten Lebenszyklus dieser Wellen von der Anregung am Boden bis zur Auflösung an der Grenze zum Weltraum in rund hundert Kilometer Höhe durchgehend zu messen.
In Neuseeland zeigt sich das Phänomen vor allem entlang der Strömung, die über die südlichen Alpen Neuseelands hinwegzieht. Mit seinen in Nord-Süd-Richtung ausgedehnten Bergen direkt am Pazifischen Ozean ist die Insel ein idealer Standort, um den Lebenszyklus dieser Wellen zu untersuchen. Deshalb haben Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) gemeinsam mit Kollegen aus Neuseeland und den USA diese Chance genutzt und untersuchen diese Wellen dort mit Hilfe von Messflugzeugen und einer Bodenstation.
„In Neuseeland haben wir nun weltweit erstmalig eine internationale Forschungskampagne ins Leben gerufen, die atmosphärische Schwerewellen durchgängig vom Boden bis hinauf in die mittlere Atmosphäre erfasst“, freut sich denn auch der Direktor des DLR-Instituts für Physik der Atmosphäre, Prof. Dr. Markus Rapp. „Für die Klimaforschung sind Schwerewellen ein wichtiger Baustein, um globale Strömungsmuster der Atmosphäre besser zu verstehen und gezielter vorhersagen zu können“, so Rapp weiter.
Dabei kommt vor allem das laserbasierte Messverfahren LIDAR (Light Detecting and Ranging) zum Einsatz. „Unser Flugzeug, die DLR-Falcon, fliegt zehn bis zwölf Kilometer hoch und blickt mit dem LIDAR von dort nach unten in die Troposphäre hinein – in den Bereich, wo Schwerewellen durch die Überströmung von Bergen ausgelöst werden“, erklärt Markus Rapp, der Direktor des DLR-Instituts für Physik der Atmosphäre.
Damit die Lasermessungen möglichst störungsfrei verlaufen, finden die Forschungsflüge ausschließlich in der Nacht statt. „Für unsere Crew sind die zahlreichen Nachtflüge eine Herausforderung“, erzählt DLR-Testpilot Philipp Weber. „Denn in der Dunkelheit sind Wolken und das damit verbundene Auftreten von Turbulenzen oder gar Vereisung, gerade in der Nähe der Berge, schwer zu erkennen.“
