Extreme weersomstandigheden zoals onweer, hevige regenval en de daaruit voortvloeiende overstromingen, op de lange termijn de aarde en de omgevingssystemen beïnvloeden. Om de effecten van hydrologische extremen holistisch te bestuderen - van neerslag tot water dat de grond binnenkomt en wordt geloosd om in de oceaan te stromen - gaat een meetcampagne in Müglitztal/Saksen van start in het kader van het MOSES Helmholtz-initiatief. De meetcampagne wordt gecoördineerd door Karlsruhe Institute of Technology (KIT).

Een enkele zware regenval kan ernstige gevolgen hebben voor een heel riviersysteem, variërend van landerosie door overstromingen tot transport van nutriënten en verontreinigende stoffen tot veranderingen van het ecosysteem. De huidige MOSES-meetcampagne bestudeert hydrologische extreme gebeurtenissen vanaf de bron in de atmosfeer tot de reactie van biosystemen.

MOSES staat voor "Modular Observation Solutions for Earth Systems". Binnen dit gezamenlijke initiatief negen onderzoekscentra van de Helmholtz Association zetten mobiele en modulaire observatiesystemen op om de effecten van tijdelijke en ruimtelijk beperkte dynamische gebeurtenissen te bestuderen, zoals extreme neerslag en lozingen, over de ontwikkeling van de aarde en de milieusystemen op lange termijn. De huidige meetcampagne over hydrologische extremen gecoördineerd door het KIT vindt plaats van half mei tot half juli 2019 in Müglitztal, Saksen. In deze regio, gelegen in het oostelijke Ertsgebergte (Ertsgebergte), bepaalde weersomstandigheden kunnen leiden tot extreme neerslag en overstromingen, een voorbeeld is de overstroming van 2002. Dergelijke extreme gebeurtenissen worden veroorzaakt door depressies die, samen met blokkeringseffecten door bergen, veel neerslag veroorzaken, of door kleinschalige convectieve neerslaggebeurtenissen, d.w.z., onweer, die in verband kunnen worden gebracht met overstromingen in een beperkt gebied, zoals een bergdal.

Afgezien van de Troposphere Research Division van KIT's Institute of Meteorology and Climate Research (IMK-TRO), het Helmholtz Centrum voor Milieuonderzoek (UFZ) Leipzig, Forschungszentrum Jülich (FZJ), en het Helmholtz Center Potsdam - German Research Centre for Geosciences (GFZ) zijn met hun meetsystemen betrokken bij de huidige meetcampagne.

KIT zal zijn mobiele KITcube-observatorium gebruiken. Het levert informatie over de vorming en ontwikkeling van sterke regenval, neerslagverdeling, en verdamping. Onder andere, een radar wordt toegepast om neerslag binnen een straal van 100 km te meten, een microgolfradiometer dient om de atmosferische temperatuur- en vochtigheidsprofielen te bepalen, en een lidarsysteem wordt gebruikt om het windprofiel te meten met behulp van lasers. Radiosondes leveren informatie over de toestand van de atmosfeer tot 18 km hoogte. Een netwerk van distrometers, d.w.z. systemen voor continue monitoring van neerslagintensiteit en regendruppelgrootte, levert aanvullende informatie over processen in het waarnemingsgebied.

UFZ-wetenschappers gaan zich richten op bodemvochtigheid, een belangrijke variabele om de afvoer van regenwater te beheersen. Als de grond te vochtig of extreem droog is, regenwater stroomt van het landoppervlak en overstromingen kunnen zich sneller ontwikkelen. Om de ontwikkeling van de bodemvochtigheid optimaal te monitoren, UFZ installeert een mobiele, draadloos sensornetwerk voor het meten van bodemvochtigheid en temperatuur op variabele diepten. In tegenstelling tot klassieke systemen, het sensornetwerk maakt nauwkeurige aanpassing van sensorposities en -verdeling mogelijk, evenals scansnelheden aan lokale meetomstandigheden. Naast het stationaire sensornetwerk, mobiele kosmische straalrovers met speciaal ontwikkelde neutronensensoren zullen worden toegepast. Met hen, onderzoekers kunnen grootschalige variaties in bodemvochtigheid waarnemen in het stroomgebied van Müglitz.

Wetenschappers van Forschungszentrum Jülich zullen ballonsondes lanceren tot 35 km hoogte om te bepalen, onder andere, hoe onweersbuien het klimaat op de lange termijn beïnvloeden. Met behulp van waterdamp, ozon, en wolkeninstrumenten, ze bestuderen het transport van sporengas door onweersbuien naar de bovenste troposfeer - de onderste laag van de atmosfeer van de aarde - of zelfs naar de stratosfeer erboven.

Onderzoekers van GFZ gaan met mobiele meetunits de invloed van opgeslagen water op het ontstaan ​​van een overstroming bestuderen. Behalve sensoren voor kosmische straling om water in de bovengrond te meten en sensoren om grondwater dichtbij het oppervlak te meten, ze zullen ook gebruik maken van zogenaamde gravimeters. Deze systemen detecteren variaties van de zwaartekracht van de aarde als gevolg van veranderende ondergrondse watermassa's, ook op grotere diepten.