Onderzoek van de atmosfeer door middel van onbemande minivliegtuigen kan een belangrijke bijdrage leveren aan het onderzoek naar de oorzaken van de Arctische klimaatverandering, omdat ze inzicht geven in luchtlagen op grondniveau die niet door andere meetstations worden gecontroleerd. Dat concludeert een Duits onderzoeksteam uit huidige metingen die zojuist op Spitsbergen hebben plaatsgevonden. Het was mogelijk om de vorming van nieuwe deeltjes in de lucht waar te nemen, die later tot wolken kunnen evolueren en invloed kunnen hebben op klimaatverandering. Het is nog steeds niet in detail begrepen waarom het noordpoolgebied meer dan twee keer zo sterk opwarmt als andere delen van de aarde. De meetcampagne op Spitsbergen, die loopt tot eind mei, was de eerste gezamenlijke inzet van mini-onderzoeksvliegtuigen ontwikkeld in Duitsland in een poolgebied.

In recente jaren, het noordpoolgebied is steeds meer een focus van klimaatonderzoek geworden, vanwege het feit dat de tot nu toe waargenomen klimaatveranderingen in het noordpoolgebied een veel grotere impact hebben dan in andere regio's. De redenen zijn complexe interacties tussen atmosfeer, zee-ijs en oceaan - moeilijk te kwantificeren en te beschrijven in modellen. Om het begrip van de specifieke processen en interacties te verbeteren, meer metingen moeten ter plaatse worden gedaan. Toch zijn er slechts enkele continu meetstations en mobiele metingen met schepen en vliegtuigen beschikbaar als database om de nodige parameters voor analyse en modellering te verschaffen.

Wetenschappers van de Technische Universiteit van Braunschweig, het Leibniz Instituut voor Troposferisch Onderzoek Leipzig en de Eberhard-Karls Universiteit van Tübingen voeren sinds half april metingen uit met onbemande vliegsystemen in Ny-Ålesund op Spitsbergen, het meest noordelijke dorp ter wereld. Dit project wordt ondersteund door het Alfred Wegener Instituut, het Helmholtz Center for Polar and Marine Research, dat ook de Frans-Duitse onderzoeksbasis AWIPEV in Ny-Ålesund exploiteert.

In het project, gefinancierd door de Duitse Onderzoeksstichting (DFG) en getiteld "Onderzoek naar de kleinschalige verticale en horizontale variabiliteit van de atmosferische grenslaag-aerosol met onbemande luchtsystemen, Met name de correlatie tussen kleinschalige luchtturbulentie en de vorming van de kleinste aerosoldeeltjes in de lucht die zich uit gassen kunnen vormen, wordt onderzocht. Aangezien deze kleine deeltjes kunnen groeien en vervolgens licht kunnen verstrooien en ook de vorming van wolken kunnen beïnvloeden, ze spelen een grote rol in het klimaat.

De eerste evaluaties laten verschillende scenario's zien die leiden tot de vorming van nieuwe deeltjes in de atmosfeer:ofwel vindt de nieuwe vorming gelijktijdig plaats in alle onderzochte luchtlagen tussen de grond en 850 meter hoogte, ofwel begint ze in een bepaalde luchtlaag en gaat van daaruit verder. Het tweede geval kan vanaf het begin niet worden waargenomen met de vaste meetstations in Ny-Ålesund en de nabijgelegen Zeppelin-berg, die al vele jaren ononderbroken in bedrijf zijn, en is daarom een ​​belangrijke bevinding voor alle betrokken wetenschappers.

"De metingen met onbemande vliegtuigen vormen een verband tussen de metingen op verschillende locaties in Ny-Ålesund en op de aangrenzende Zeppelin-berg en dichten zo een kennislacune over de distributie- en transportprocessen in de atmosfeer, " legt Dr. Astrid Lampert van de Technische Universiteit van Braunschweig uit, die de meetcampagne coördineerde.

De meetcampagne was de derde grote studie van ALADINA (Application of Light-weight Aircraft for Detecting IN-situ Aerosol), een onbemand vliegtuigsysteem (UAS) werd ontwikkeld aan het Institute of Aerospace Systems aan de Braunschweig Technical University. ALADINA is een type hightech modelvliegtuig:het heeft een spanwijdte van 3,6 meter, weegt 25 kilogram en kan tot 3 kilogram laadvermogen vervoeren. De batterij maakt een vliegtijd tot 40 minuten en een snelheid tot meer dan 100 kilometer per uur mogelijk.

Het mini-onderzoeksvliegtuig is in Duitsland al meerdere keren ingezet, bijvoorbeeld bij het TROPOS-meetstation Melpitz bij Torgau. Het bijzondere aan dit vliegtuig is vooral de uitrusting met deeltjesmeetapparatuur, die werden geminiaturiseerd in het Leibniz Institute for Tropospheric Research in Leipzig. Aangezien in de handel verkrijgbare apparaten te groot en te zwaar zouden zijn voor deze toepassing, de apparaten moesten intern worden ontwikkeld of flink aangepast.

De Universiteit van Tübingen gebruikte ook MASC (Multi-purpose Airborne Sensor Carrier) UAS als onderdeel van haar Spitsbergen-campagne. Deze UAS zijn gespecialiseerd in het meten met hoge resolutie van atmosferische turbulentie en turbulent transport van energie en impulsen. Turbulentie is een belangrijk proces bij deeltjesvormingsprocessen. MASC hebben een vliegtijd van anderhalf uur in het noordpoolgebied en worden in toenemende mate gebruikt in windenergieonderzoek in Duitsland.

Om de verschillende processen te begrijpen die de vorming van deeltjes kunnen veroorzaken, nu is een gedetailleerde analyse van de meetgegevens nodig, dat zal de belangrijkste taak van de wetenschapper zijn voor de komende maanden.