Wie in riesiger Fahrstuhl steigt der 70 Meter lange Zeppelin NT etwa 300 Meter nach oben. Häuser, Autos und Straßen sehen aus der Luftschiff-Perspektive aus wie die Dekoration einer Spielzeugeisenbahn. Statt Passagiere, die einen Rundflug gebucht haben, befinden sich an Bord eine Unmenge an Kabeln und geheimnisvoll blinkenden Kästchen. Darüber hinaus verfügt das Luftschiff über eine Art Dach-Gepäckträger:
"Zusätzlich wird aber oben auf dem Zeppelin die größte Apparatur mit 350 Kilo, die laserinduzierte Fluoreszenzapparatur, stehen, mit der dann die Radikale gemessen werden."
Und das, erklärt Professor Andreas Wahner vom Forschungszentrum Jülich, ist das zentrale Experiment im Rahmen der Messflüge mit dem Zeppelin NT: Von der Oberseite des Luftschiffes werden Laserstrahlen in die umgebende Atmosphäre geleitet. Sie regen die Moleküle jener Spurengase an, die dort in geringen Konzentrationen vorhanden sind. Aus kleinen Verschiebungen im Spektrum der Reflexionen können die Forscher ersehen, welche chemischen Verbindungen in welchen Konzentrationen an einer gegebenen Position vorhanden sind. Dabei richten die Wissenschaftler ihr Hauptaugenmerk auf die so genannten Hydroxyl-Radikale. Sie bestehen jeweils aus einem Sauerstoff- und einem Wasserstoffatom. Sie sind sehr instabil und neigen zu weiteren Reaktionen mit anderen in der Atmosphäre vorkommenden Substanzen, zum Beispiel mit den vom Boden aufsteigenden Schadstoffen. Durch diese Reaktion werden die Schadstoffe aber in Verbindungen überführt, die die Qualität der Atmosphäre nicht so stark beeinträchtigen. Deshalb gelten Hydroxyl-Radikale auch als "Waschmittel der Atmosphäre". Wahner:
"Das Hydroxyl-Radikal, das OH-Radikal ist natürlich sehr reaktiv, in geringen Konzentrationen vorhanden, wird auch stets wieder erneuert und ist entsprechend schwierig zu messen. Aber wenn man diese Substanz konsequent misst, hat man einen Schlüssel zum Verständnis, zum Prozessverständnis der Selbstreinigungskraft der Atmosphäre. Und das können wir hier machen.""
Bei den Messflügen mit dem Zeppelin NT geht es daher um die Frage. Wie groß ist die Konzentration der Hydroxyl-Radikale in Abhängigkeit von der Oberflächenstruktur? Kommen sie über städtischen Gebieten häufiger vorher als beispielsweise über Ackerland oder Waldregionen? Genau hier, sagt Professor Andreas Wahner, eignet sich der Bodenseeraum als ideales Testgebiet:
"Wir haben hier den Bodensee, der keine Emissionen abgibt. Wir haben hier kleinere Städte, die Stickoxide und andere durch Verkehr bedingte Emissionen abgeben. Wir haben Waldgebiete mit biogenen Emissionen. Wir haben andere agrarisch genutzte Gebiete. Und all diese Gebiete sind erreichbar mit dem Zeppelin."
Und gerade mit dem Zeppelin lässt sich die Konzentration des atmosphärischen Waschmittels in einer Präzision messen, wie es mit Forschungsflugzeugen oder Hubschraubern nicht möglich wäre. Denn wenn es sein muss, kann der Pilot das Luftschiff stundenlang über einem fixen Punkt ‚parken’. Professor Andreas Wahner:
"Beim Zeppelin ist ganz klar der Vorteil: Wir können Vertikalprofile an einer Stelle machen, hoch und runter langsam gehen und dann sozusagen Konzentrationsänderungen beobachten, höhenabhängig. Und wir können den Luftmassen folgen. Wir können die Entwicklung von der Quelle, einer Stadt zum Beispiel, hinaus in die ländliche Region verfolgen. All diese Komponenten zusammen bietet nur der Zeppelin!"
Dabei geht es nicht nur um die Hydroxyl-Radikale. Das Forschungszentrum Jülich hat weitere Messinstrumente in das Luftschiff eingebaut. Damit wollen die Forscher analysieren, wie genau jene chemischen Prozesse ablaufen, bei denen Schadstoffe in der Atmosphäre abgebaut werden. Wahner:
"Das sind einerseits die Autoabgase, also beispielsweise Stickoxide oder Benzol, also alles, was aus dem Auto an Abgasen rauskommt, aber auch Abgase bei industriellen Prozessen. Das wird abgebaut, und zwar oxidiert in der Atmosphäre, anfänglich durch das OH-Radikal, dann in komplexen Prozessen, die man aber alle verstehen muss. Und letztendlich werden dann Substanzen gebildet, die dann im Regen, im Nebel aus der Atmosphäre ausgewaschen werden und am Boden wieder deponiert werden."
So gesehen, dient die Analyse dieser Prozesse mit Hilfe des Zeppelins auch dem besseren Verständnis des Klimawandels. Wahner:
"Klimawandel und Luftqualität und all die chemischen Prozesse gehören zusammen. Und wir müssen natürlich diese chemischen Prozesse besser verstehen, um dann auch zu verstehen, welche Änderungen aufgrund des Klimawandels, aufgrund von Landnutzungsänderungen und aufgrund anderer Emissionen, welche Prozesse dann passieren, welche Luftqualität wir dann erhalten, und welche Rückkopplungen wir aufgrund dieser chemischen Prozesse auf den Klimawandel haben."
"Meine Damen, wir werden in Kürze wieder in Friedrichshafen landen. Wir möchten Sie bitten, wieder Platz zu nehmen und sich anzuschnallen!"
Eine halbe Stunde dauert der Probeflug, bevor sich der Zeppelin NT wieder gemächlich zur Erde senkt, wie ein riesiger Fahrstuhl. Bis zum 8. November will das Forschungszentrum Jülich möglichst viele Forschungsflüge ansetzen. Dann kommt die Hauptarbeit: Die Auswertung der Daten.
"Zusätzlich wird aber oben auf dem Zeppelin die größte Apparatur mit 350 Kilo, die laserinduzierte Fluoreszenzapparatur, stehen, mit der dann die Radikale gemessen werden."
Und das, erklärt Professor Andreas Wahner vom Forschungszentrum Jülich, ist das zentrale Experiment im Rahmen der Messflüge mit dem Zeppelin NT: Von der Oberseite des Luftschiffes werden Laserstrahlen in die umgebende Atmosphäre geleitet. Sie regen die Moleküle jener Spurengase an, die dort in geringen Konzentrationen vorhanden sind. Aus kleinen Verschiebungen im Spektrum der Reflexionen können die Forscher ersehen, welche chemischen Verbindungen in welchen Konzentrationen an einer gegebenen Position vorhanden sind. Dabei richten die Wissenschaftler ihr Hauptaugenmerk auf die so genannten Hydroxyl-Radikale. Sie bestehen jeweils aus einem Sauerstoff- und einem Wasserstoffatom. Sie sind sehr instabil und neigen zu weiteren Reaktionen mit anderen in der Atmosphäre vorkommenden Substanzen, zum Beispiel mit den vom Boden aufsteigenden Schadstoffen. Durch diese Reaktion werden die Schadstoffe aber in Verbindungen überführt, die die Qualität der Atmosphäre nicht so stark beeinträchtigen. Deshalb gelten Hydroxyl-Radikale auch als "Waschmittel der Atmosphäre". Wahner:
"Das Hydroxyl-Radikal, das OH-Radikal ist natürlich sehr reaktiv, in geringen Konzentrationen vorhanden, wird auch stets wieder erneuert und ist entsprechend schwierig zu messen. Aber wenn man diese Substanz konsequent misst, hat man einen Schlüssel zum Verständnis, zum Prozessverständnis der Selbstreinigungskraft der Atmosphäre. Und das können wir hier machen.""
Bei den Messflügen mit dem Zeppelin NT geht es daher um die Frage. Wie groß ist die Konzentration der Hydroxyl-Radikale in Abhängigkeit von der Oberflächenstruktur? Kommen sie über städtischen Gebieten häufiger vorher als beispielsweise über Ackerland oder Waldregionen? Genau hier, sagt Professor Andreas Wahner, eignet sich der Bodenseeraum als ideales Testgebiet:
"Wir haben hier den Bodensee, der keine Emissionen abgibt. Wir haben hier kleinere Städte, die Stickoxide und andere durch Verkehr bedingte Emissionen abgeben. Wir haben Waldgebiete mit biogenen Emissionen. Wir haben andere agrarisch genutzte Gebiete. Und all diese Gebiete sind erreichbar mit dem Zeppelin."
Und gerade mit dem Zeppelin lässt sich die Konzentration des atmosphärischen Waschmittels in einer Präzision messen, wie es mit Forschungsflugzeugen oder Hubschraubern nicht möglich wäre. Denn wenn es sein muss, kann der Pilot das Luftschiff stundenlang über einem fixen Punkt ‚parken’. Professor Andreas Wahner:
"Beim Zeppelin ist ganz klar der Vorteil: Wir können Vertikalprofile an einer Stelle machen, hoch und runter langsam gehen und dann sozusagen Konzentrationsänderungen beobachten, höhenabhängig. Und wir können den Luftmassen folgen. Wir können die Entwicklung von der Quelle, einer Stadt zum Beispiel, hinaus in die ländliche Region verfolgen. All diese Komponenten zusammen bietet nur der Zeppelin!"
Dabei geht es nicht nur um die Hydroxyl-Radikale. Das Forschungszentrum Jülich hat weitere Messinstrumente in das Luftschiff eingebaut. Damit wollen die Forscher analysieren, wie genau jene chemischen Prozesse ablaufen, bei denen Schadstoffe in der Atmosphäre abgebaut werden. Wahner:
"Das sind einerseits die Autoabgase, also beispielsweise Stickoxide oder Benzol, also alles, was aus dem Auto an Abgasen rauskommt, aber auch Abgase bei industriellen Prozessen. Das wird abgebaut, und zwar oxidiert in der Atmosphäre, anfänglich durch das OH-Radikal, dann in komplexen Prozessen, die man aber alle verstehen muss. Und letztendlich werden dann Substanzen gebildet, die dann im Regen, im Nebel aus der Atmosphäre ausgewaschen werden und am Boden wieder deponiert werden."
So gesehen, dient die Analyse dieser Prozesse mit Hilfe des Zeppelins auch dem besseren Verständnis des Klimawandels. Wahner:
"Klimawandel und Luftqualität und all die chemischen Prozesse gehören zusammen. Und wir müssen natürlich diese chemischen Prozesse besser verstehen, um dann auch zu verstehen, welche Änderungen aufgrund des Klimawandels, aufgrund von Landnutzungsänderungen und aufgrund anderer Emissionen, welche Prozesse dann passieren, welche Luftqualität wir dann erhalten, und welche Rückkopplungen wir aufgrund dieser chemischen Prozesse auf den Klimawandel haben."
"Meine Damen, wir werden in Kürze wieder in Friedrichshafen landen. Wir möchten Sie bitten, wieder Platz zu nehmen und sich anzuschnallen!"
Eine halbe Stunde dauert der Probeflug, bevor sich der Zeppelin NT wieder gemächlich zur Erde senkt, wie ein riesiger Fahrstuhl. Bis zum 8. November will das Forschungszentrum Jülich möglichst viele Forschungsflüge ansetzen. Dann kommt die Hauptarbeit: Die Auswertung der Daten.