De COVID-19-pandemie treft niet alleen bijna elk aspect van ons dagelijks leven, maar ook de omgeving. Een Duits elftal, onder leiding van het Max Planck Instituut voor Chemie en het Duitse Lucht- en Ruimtevaartcentrum (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR), wil nu weten hoe sterk deze effecten zijn op de atmosfeer. De komende twee weken zal als onderdeel van het Bluesky-onderzoeksprogramma, wetenschappers zullen concentraties van sporengassen en verontreinigende stoffen in de lucht meten boven Europese stedelijke gebieden en in de vluchtcorridor naar Noord-Amerika. Het doel van deze onderzoeksmissies is om te onderzoeken hoe verminderde emissies van industrie en transport de atmosferische chemie en fysica veranderen.

Een strakblauwe lucht zonder condenssporen en lege straten - dit is een typische situatie tijdens de coronacrisis. Verkeer, met name luchtvervoer, en industriële productie zijn wereldwijd verminderd als gevolg van de COVID-19-pandemie. Er zijn in Europa minder vliegtuigen in de lucht en voertuigen op de weg dan voor de pandemie. Luchtvervuiling is met 20 tot 40 procent gedaald, en de dagelijkse uitstoot van vliegtuigen is met wel 85 procent afgenomen. Dit betekent dat de atmosfeer veel minder vervuild is met emissies van transport en industrie.

Van deze ongebruikelijke situatie wil een Duits onderzoeksteam nu snel gebruik maken voor het Bluesky-project. Wetenschappers van DLR, het Max Planck Instituut voor Chemie, Goethe-universiteit Frankfurt, en de onderzoekscentra in Jülich en Karlsruhe zijn van plan om met twee DLR-onderzoeksvliegtuigen voor het eerst een wereldwijd uniek onderzoek uit te voeren naar de resulterende veranderingen in de atmosfeer van de aarde. DLR's Halo en Falcon onderzoeksvliegtuigen zijn uitgerust met zeer gespecialiseerde instrumenten en zullen over Duitsland vliegen, Italië, Frankrijk, Groot-Brittannië en Ierland in de loop van de komende twee weken. Ze zullen ook over de Noord-Atlantische Oceaan vliegen, langs de vluchtcorridor naar Noord-Amerika.

"DLR zet een deel van zijn unieke vloot onderzoeksvliegtuigen in om een ​​bijna unieke kans te benutten. Tijdens deze missies, de atmosfeer zal worden geanalyseerd in een staat die in de toekomst zou kunnen worden bereikt met duurzaam beheer van menselijke activiteiten. We zullen zien hoe de omgeving verandert met de toename van industriële activiteiten. Dit zal ons een geheel nieuw perspectief geven op de antropogene invloed op de atmosfeer van de aarde, " legt Rolf Henke uit, DLR Executive Board Member verantwoordelijk voor luchtvaartonderzoek. "Samen met onze partners, we leveren een belangrijke bijdrage aan het herdefiniëren van de activiteiten van de mensheid zodra de pandemie onder controle is."

Gecoördineerde onderzoeksvluchten met twee meetvliegtuigen

Jos Lelieveld, Directeur van het Max Planck Instituut voor Chemie, wil met de Bluesky-missies duidelijk maken of er een verband is tussen de strakblauwe lucht tijdens de lockdown en de prevalentie van aerosoldeeltjes in de atmosfeer. "De unieke blauwe lucht van de afgelopen weken kan niet worden verklaard door meteorologische omstandigheden en de afname van emissies nabij de grond. Vliegtuigen kunnen

hebben een grotere invloed op de vorming van aerosoldeeltjes dan eerder werd gedacht, " zegt de atmosferische onderzoeker, wie is de wetenschappelijk directeur van de Halo-vluchten. Spuitbussen, microscopisch kleine deeltjes in de lucht die ook de wolkenvorming beïnvloeden, zijn fijn verdeeld. Ze verstrooien en absorberen zonnestraling en hebben zo ook een impact op het klimaat, omdat ze de stralingsbalans van de atmosfeer beïnvloeden. Er ontstaan ​​aerosolen, onder andere, tijdens de verbranding van fossiele brandstoffen.

Christiane Voigt, Hoofd van de afdeling Cloud Physics van het DLR Institute of Atmospheric Physics en wetenschappelijk directeur van de Falcon-vluchten, ziet ook een unieke kans bij Bluesky. "De huidige toestand van de atmosfeer vertegenwoordigt een soort 'nulpunt' voor de wetenschap. We zullen een referentieatmosfeer kunnen meten die slechts licht vervuild is met emissies van industrie en transport, inclusief luchtvaart. Dit geeft ons een unieke kans om de effecten van de antropogene emissies voorafgaand aan de sluiting beter te begrijpen." De atmosferische fysicus benadrukt dat, alleen door de medewerking van alle partners, was het mogelijk om de wetenschappelijk en logistiek zeer complexe missies op zeer korte termijn te plannen en uit te voeren.

Emissies van luchtvervoer, industrie en wegverkeer in stedelijke gebieden

Voigt en haar collega's geloven dat de Bluesky-gegevens een duidelijker beeld zullen geven van antropogene invloeden op de samenstelling van de atmosfeer van de aarde. Met de apparatuur aan boord van beide onderzoeksvliegtuigen, de Bluesky-wetenschappers onderzoeken vliegtuigemissies zoals stikstofoxiden, zwaveldioxide en aerosolen op kruishoogte, naast de weinige overgebleven contrails. Onder andere, ze willen weten hoeveel deze uitstoot is afgenomen boven Europa en de Noord-Atlantische vliegcorridor. ongeveer 30, 000 vliegtuigen vliegen elke dag over Europa, met dienovereenkomstig aanzienlijke emissies. Het verminderde vliegverkeer zal zorgen voor meer flexibele vliegroutes voor de metingen.

In aanvulling, de onderzoekers willen de verminderde emissiepluimen uit stedelijke gebieden onderzoeken en verduidelijken hoe emissies zich op de atmosferische grenslaag verspreiden. Bijvoorbeeld, de Bluesky-wetenschappers zijn van plan om over het Ruhrgebied en de regio's rond Frankfurt am Main te vliegen, Berlijn en München. Ook zijn er vluchten gepland over de Povlakte in Italië en rond Parijs en Londen. "Dicht bij steden en agglomeraties, we naderen de atmosferische grenslaag op een hoogte van één tot twee kilometer, aangezien de emissies van het wegverkeer en de industrie zich daar concentreren, ", legt Jos Lelieveld uit. "We zijn geïnteresseerd in hoeveel de concentraties zwaveldioxide, stikstofoxiden, koolwaterstoffen en hun chemische reactieproducten, evenals ozon en aerosolen, zijn veranderd.” Erg trots is hij ook dat het team als eerste ter wereld een dergelijke meetcampagne uitvoert.

Snelle voorbereidingen voor vluchten - met speciale regels voor infectiebeheersing

In de afgelopen weken, twee DLR-onderzoeksvliegtuigen - de Falcon 20E en de Gulfstream G550 Halo - zijn op korte termijn met succes omgebouwd voor de Bluesky-missies. De ombouw vond plaats in de DLR Flight Operations Facility in Oberpfaffenhofen. "Er moesten talloze instrumenten worden geïnstalleerd en aangepast, en het vliegtuig aangepast voor de komende missies, " zegt Burkard Wigger, Hoofd van DLR Flight Experiments. "Nauwe samenwerking tussen de verschillende wetenschappelijke organisaties heeft het mogelijk gemaakt dat deze twee onderzoeksvliegtuigen gelijktijdig opereren onder de uitdagende omstandigheden als gevolg van de Coronavirus-pandemie."

De voorbereiding, uitvoering en opvolging van de vluchten wordt uitgevoerd in overeenstemming met de huidige regels omtrent persoonlijke interacties en infectiebeheersing. Tot de eerste helft van juni staan ​​gezamenlijke vluchten van Falcon en Halo gepland. De evaluatie van de gegevens en de analyse van de resultaten zal dan enkele maanden in beslag nemen. De analyse omvat vergelijkende gegevens van eerdere Halo-onderzoeksvluchtcampagnes over luchtverkeeremissies en emissies van grote steden en agglomeraties.

Over HALO

Het onderzoeksvliegtuig High Altitude and Long Range (Halo) is een gezamenlijk initiatief van Duitse instellingen voor milieu- en klimaatonderzoek. Halo wordt ondersteund door subsidies van het federale ministerie van Onderwijs en Onderzoek (BMBF), de Duitse Onderzoeksstichting (DFG), de Helmholtz-vereniging van Duitse onderzoekscentra, de Max Planck Society (MPG), de Leibniz-vereniging, de Vrijstaat Beieren, het Karlsruhe Instituut voor Technologie (KIT), het Forschungszentrum Jülich en het Duitse ruimtevaartcentrum (DLR).