Zehn Megatonnen Asche und drei Megatonnen Schwefeldioxid: DLR veröffentlicht Ergebnisse der Vulkanasche-Messflüge
Vor einem Jahr, am 14. April 2010, brach der isländische Vulkan Eyjafjalla aus und sorgte dafür, dass große Teile des Flugverkehrs über Europa eingestellt wurden. Zu diesem Zeitpunkt existierten keine fest definierten Grenzwerte für Aschekonzentrationen in der Luft. Es war lediglich international festgelegt, dass Flüge in Regionen mit erhöhter Aschekonzentration zu vermeiden seien - zu groß erschien die Gefahr, dass die Triebwerke durch die Aschepartikel Schaden nehmen könnten. Knapp eine Woche nach dem Ausbruch, am 20. April 2010, wurde der zulässige Grenzwert auf zwei Milligramm Asche pro Kubikmeter unter Auflagen als zulässig definiert. Hierzu trugen die Messflüge der Falcon 20E des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) erheblich bei. Die gesammelten Daten sind jetzt umfassend ausgewertet: Über Deutschland wurde an keinem Tag der definierte Grenzwert überschritten. Dank des Grenzwerts und verbesserter Vorhersagen an Modellen können Luftraumsperrungen bei einem Vulkanausbruch in Zukunft eingeschränkt oder sogar vermieden werden.
Messflug der Falcon über dem Vulkan Eyjafjalla am 1. Mai 2010
DLR
Die Auswertung des riesigen Datensatzes erfolgte durch ein internationales Forscherteam unter Leitung des DLR. Die Wissenschaftler verglichen die Daten zusätzlich mit anderen Messungen und Modellrechnungen. "Erste Schätzungen der Aschekonzentration vom 19. April vergangenen Jahres konnten wir leicht nach unten korrigieren: Die Aschekonzentration lag an diesem Tag über Deutschland und den Niederlanden bei unter 0,2 Milligramm pro Kubikmeter - also weit unter dem neu definierten Grenzwert", erläutert Prof. Dr. Ulrich Schumann, Leiter des DLR-Instituts für Physik der Atmosphäre. "Soll eine Luftraumsperrung in Zukunft eingeschränkt oder vermieden werden, muss die Asche-Quelle schnell in der Nähe des Vulkans bestimmt werden sowie die Vorhersagen durch umfassende Messungen überprüft werden. Hierzu sollten neben Messflugzeugen auch Satelliten und Fernmesssysteme am Boden eingesetzt werden. Wichtig ist zudem, dass die verschiedenen Messungen, Modelle und Flugplansysteme zukünftig in einem europäischen Informationssystem verknüpft und der Luftfahrt möglichst online zugänglich gemacht werden."
Ascheschichten in bis zu sieben Kilometern Höhe
Bei den Flügen mit dem DLR-Forschungsflugzeug konnten die Wissenschaftler neben verschiedenen Messungen auch einzelne Partikel einsammeln und im Labor analysieren. Diese Daten waren entscheidend für die Auswertung der Messungen. Die Forscher konnten Partikel mit einem Durchmesser von vier Nanometern bis 800 Mikrometern detektieren. Den größten Beitrag zur Aschemasse lieferten Aschepartikel von drei bis 15 Mikrometer Durchmesser. "Insgesamt hat der Vulkan schätzungsweise rund zehn Megatonnen Asche und drei Megatonnen Schwefeldioxid ausgestoßen", sagt Schumann. "Wir konnten die Ascheschicht in Höhen bis zu sieben Kilometern finden. Sie war einige hundert Meter bis zu drei Kilometer dick und 100 bis 300 Kilometer breit." Die Aschewolke ähnelt in vielerlei Hinsicht Staubwolken bei Sahara-Wüstenstürmen, die das DLR in der Vergangenheit mehrfach vermessen hat.
Die Falcon absolvierte insgesamt acht Messflüge. Bei den Flügen über Island am 1. und 2. Mai 2010 lagen die Werte im Kern der Aschewolke über rund einem Milligramm pro Kubikmeter. Am 19., 20., 22. April und am 9. Mai wurden Aschewolken über Deutschland sowie der Nord- und Ostsee mit Konzentrationen unterhalb von 0,2 Milligramm pro Kubikmeter gefunden. Am 17. und 18. Mai überquerten Aschewolken Holland und Deutschland, deren Konzentrationen teils oberhalb von 0,2 Milligramm pro Kubikmeter, aber sicher unter zwei Milligramm pro Kubikmeter lagen.
Konsequenzen für den Luftverkehr
Über Island bricht etwa alle fünf Jahre ein Vulkan aus. In der Vergangenheit folgte dem Ausbruch des Eyjafjalla häufig binnen eines Jahres ein Ausbruch des sehr viel gefährlicheren Katla-Vulkans. Auch in Südeuropa und auf den kanarischen Inseln gibt es aktive Vulkane. Andere Katastrophen wie Waldbrände oder nukleare Unfälle könnten ähnliche Bedrohungen hervorrufen wie ein Vulkanausbruch.
Die Ergebnisse der Ascheflüge werden jetzt international weiter verwendet, um die Vorhersagemodelle zu überprüfen und zu verbessern. In Anbetracht der Ereignisse muss der Informationsaustausch zwischen allen beteiligten Partnern deutlich verbessert werden. Die Luftfahrt drängt darauf, die betrieblichen Entscheidungen über Flüge bei Vulkanausbrüchen in Zukunft selber fällen zu können. Dafür müssen die notwendigen Risikoanalyseprozeduren und Informationen bereit stehen. Das DLR kann auch in Zukunft mit seinem Expertenwissen in Bezug auf Atmosphäre und Luftfahrt, mit seinen Forschungsflugzeugen, Messinstrumenten, Satellitendaten und Simulationswerkzeugen dazu beitragen. Die jetzt von DLR-Wissenschaftlern in der Fachzeitschrift "Atmospheric Chemistry and Physics" publizierten Ergebnisse bilden hierfür eine wichtige Basis.
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