Auf dem Messfeld in Falkenberg lassen Doktoranden, Master- und Bachelorstudenten des Instituts für Physik der Atmosphäre am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt Oberpfaffenhofen Quadrocopter – Drohnen, mit vier in einer Ebene angeordneten, senkrecht nach unten wirkenden Rotoren und ausgestattet mit einem Mess-Chip – fliegen.
Feldexperiment mit Drohnen
"Die Quadrocopter messen Temperatur und Wasserdampfgehalt in der Luft", erklärt Prof. Dr. Frank Beyrich vom Deutschen Wetterdienst, (DWD), der das Feldexperiment am Meteorologischen Observatorium Lindenberg im Landkreis Oder-Spree mit mehreren Kooperationspartnern betreut und koordiniert.
"In der Luft werden die Drohnen an bestimmte Positionen gestellt, wie jetzt entlang der Feldkante zwischen Mais und Wiese" so Beyrich. Eine Gruppe in einer Höhe von 20 Metern, parallel dazu eine Gruppe in Höhe von 50 Metern. "Wir wollen mit diesen Messdaten unser Verständnis für die Gegebenheiten und Zusammenhänge verbessern."
Parallel dazu vermessen noch bis Ende August fast ein Dutzend "Doppler-Lidar-Geräte" per Laserstrahl das Verhalten des Windes, seine Böen sowie turbulente Strukturen bis in einige hundert Meter Höhe. Auch sind unbemannte Messflugzeuge im Einsatz, um die aus den indirekten Lidar-Messungen abgeleiteten Größen, durch direkte Messungen zu überprüfen. Professor Dr. Jens Bange und sein Team sind dafür von der Universität Tübingen angereist. Im Gepäck ein acht Kilogramm schweres Flugzeug aus faserverstärkten Kunststoffen mit einer Flügelspannweite von vier Metern und einer Messspitze. "Das ist einmalig auf der Welt. Mit den Messflugzeugen kann die Variabilität von Wind, Temperatur und Wasserdampfgehalt der Luft mit sehr hoher Auflösung erfasst werden", so Bange.
In der Regel bewegen sich diese Fluggeräte in 1000 Meter Höhe, werden von einem Katapult gestartet und fliegen automatisch. Dr. Alexander Rautenberg, der den Rumpf entwickelt und gebaut hat, erklärt: "Der Antrieb ist elektrisch und leise für ein Flugzeug." In den letzten drei vier Wochen hätten sie etwa 50 Flüge absolviert. Die Sensoren registrieren aktuelle Messsignale mehr als einhundert Mal pro Sekunde. Die Wissenschaftler wollen mit diesen Messungen neben dem besseren Verständnis von Konvektion, Windböen und Gewittern auch die optimale Messstrategie für den operationellen Dauerbetrieb der Lidar-Geräte am Observatorium herausfinden.
Für kurzfristige Wettervorhersagen
Wegen des reduzierten Luftverkehrs aufgrund der Corona-Pandemie und weil der Flughafen BER noch nicht offen ist, dürfen die Flüge stattfinden. Allerdings wurde wegen Corona auch das Experiment verkleinert. Ursprünglich sollte beispielsweise ein Messnetz aus mehr als 100 Bodenstationen zum besseren Verstehen der Prozesse beitragen. Das wurde ins nächste Jahr verschoben. Möglicherweise gelingt es dann in einigen Jahren, die Bildung von Quellwollen, das Auftreten von Gewittern kurzfristig besser vorherzusagen.