Die Welt-Meteorologie-Organisation WMO hat 1988 das globale Forschungsprogramm Global Atmosphere Watch, kurz GAW, initiiert. Im Bereich Aerosole beteiligen sich daran zurzeit über 300 Stationen auf allen fünf Kontinenten – darunter im Berner Oberland die hochalpine Forschungsstation Jungfraujoch. Ziel von GAW ist unter anderem, das Verhalten der Erdatmosphäre und ihre Wechselwirkung mit der Erde besser zu verstehen.

 
 
9 September, 2003

WMO-Logo

WMO-Logo.

 

GAW-Logo

GAW-Logo.


Global Atmosphere Watch ist ein Messprogramm, das von der World Meteorological Organization 1988 ins Leben gerufen wurde. Die WMO ist eine Organisation der Vereinigten Nationen. Sie koordiniert von Genf aus globale wissenschaftliche Aktivitäten auf den Gebieten Wettervorhersage, Luftverschmutzung, Klimaveränderung, Ozonschichtveränderung, Tropensturm-Warnung usw. Ihre Aktivitäten zielen darauf ab, die Sicherheit des menschlichen Lebens zu erhöhen, die Entwicklung der Nationen im sozialwirtschaftlichen Bereich zu fördern und die Umwelt zu schützen. Die Hauptforschungsprogramme der WMO heissen: World Weather Watch, World Climate Research Programme, Atmospheric Research and Environment Programme, Applications of Meteorology Programme und Hydrology and Water Resources Programme. Detaillierte Informationen (in Englisch) zur WMO finden sich auf ihrer Homepage www.wmo.ch

Im WMO-Forschungsbereich Atmospheric Research and Environment Programme ist nun Global Atmosphere Watch angesiedelt. Aerosolforschung und -monitoring (Langzeitbeobachtung) ist innerhalb GAW einer von mehreren Schwerpunkten. Zum Schweizer GAW-Programm gehören beispielsweise nebst den Aerosolmessungen auf dem Jungfraujoch auch die Verbesserung und Qualitätssicherung der Ozonmessdaten sowie die Vervollständigung des Strahlungsmessprogramms, das zeigen will, welche Form von Licht sich wo in den verschiedenen Regionen- und Höhenstufen der Schweiz befindet.

Das Aerosolprogramm geniesst jedoch innerhalb von GAW einen hohen Stellenwert, da es sich um ein neues Forschungsgebiet handelt und demnach noch viele offene Fragen zu beantworten sind. Das Messnetz im Aerosolbereich von GAW umfasst zurzeit stolze 22 globale (s. Bild unten) und über 300 regionale Stationen auf allen fünf Kontinenten. Unter www.empa.ch/gaw/gawsis können die wichtigsten Informationen zu jedem einzelnen Messpunkt abgerufen werden.

GAW-Messnetz

 

Len Barrie

Len Barrie, Direktor von GAW.

 

 

Das Programm jeder dieser GAW-Stationen im Bereich Aerosolforschung muss insbesondere zwei Grundanforderungen erfüllen. Einerseits ist dies die Durchführung kontinuierlicher Aerosol-Messungen über Jahre hinweg, was im Fachjargon mit Monitoring bezeichnet wird. Dies mit dem Ziel Trends abzuleiten, wie zum Beispiel:
• verändert sich die Anzahl der Aerosolpartikel?
• verändern sich gewisse physikalischen Eigenschaften der Aerosolpartikel wie ihr Lichtstreuvermögen?
• verändert sich die chemische Zusammensetzung der Aerosolpartikel?
Andererseits müssen Intensivmesskampagnen durchgeführt werden, um spezifische Wirkungsmechanismen wie zum Beispiel den Einluss der luftgetragenen festen oder flüssigen Teilchen auf die Wolkenbildung besser zu verstehen.


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Erde

Das System von Erde und Atmosphäre ist komplex.



Urs Baltensperger

Urs Baltensperger, Vorsitzender des GAW-Wissenschaftrates
für Aerosole und
Leiter des Labors für Atmosphärenchemie
am PSI.

 

 


GAW hat zum langfristigen Ziel, aus allen Teilen der Welt Daten und andere Informationen über die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre und die damit zusammenhängenden physikalischen Merkmale zu sammeln und auszuwerten. Mit diesen Informationen hofft man, einerseits das Verhalten der Atmosphäre und ihre Wechselwirkung mit Ozeanen und Biosphäre (s. Glossar) detaillierter zu erfassen sowie andererseits die zukünftige Entwicklung des Systems von Erde und Atmosphäre besser zu verstehen.

Einfluss des Menschen im Visier

Der Aerosolbereich des Programms hat seinerseits zum Ziel, den Einfluss der von Menschen verursachten (anthropogenen) Aerosolpartikel auf unser Klima zu untersuchen. Die weltweit erhobenen Daten fliessen ins Weltdatenzentrum für Aerosole im italienischen Ispra. Dort werden sie aufgearbeitet und gelagert, um bei Anfrage für Forschungszwecke zur Verfügung gestellt werden zu können. Die WMO hegt zudem Pläne, ein Aerosol-Bulletin zu verfassen, das in regelmässigen Abständen über die Aerosolbelastung auf unserer Erde informieren würde.

Wichtiger Wissenschaftsrat
Eine wichtige Rolle innerhalb der Organisation von GAW haben die so genannten SAGs, die Scientific Advisory Groups. Der Vorsitzender der SAG im Bereich Aerosole, Urs Baltensperger, Leiter des Labors für Atmosphärenchemie am PSI, sagt zu seiner Aufgabe: "Innerhalb der SAG bestimmen wir, welche Eigenschaften respektive Parameter von den Mitgliedern des Programms überhaupt gemessen werden müssen und vor allem auch wie. Denn nur so können die Daten, die an den unterschiedlichsten Orten auf der Welt erhoben werden, miteinander verglichen und in Zusammenhang gebracht werden." Dies bedeutet auch, dass die Mitglieder ihr Wissen untereinander teilen und austauschen, damit in allen Ländern die Messungen auf einem ähnlichen Niveau betrieben werden können.

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Jungfraujoch-Logo

Jungfraujoch-Logo.

Jungfraujochbahn historisch

Ein Bild aus vergangenen Tagen ...

Jungfraujochbahn aktuell

...und eines aus der Gegenwart.

 


Die Station und ihre Geschichte
1912 wurde die Jungfraujoch-Bahn fertig gestellt, die heute als eine der ganz grossen Schweizer Touristenattraktionen gilt. Ihre Endstation liegt mit 3'554 Meter über Meer so hoch, dass die Besucher mit rund einem Drittel weniger Sauerstoff als im Mittelland auskommen müssen. Die Denkleistung wird dadurch beispielsweise beeinträchtigt: man wird vergesslicher, ermüdet leichter und einige, die sich länger auf dieser Höhe aufhalten, klagen auch über Kopfschmerzen. Wer einen Besuch plant, dem sei an dieser Stelle geraten, vor der Abfahrt allfällig mitgebrachte Proviantbehälter gut zu verschliessen. Der Grund: Durch den, verglichen mit der Ebene, gleichfalls um einen Drittel tieferen Luftdruck, dehnt sich die Luft bei der Fahrt aufs "Joch" in solchen Behältern aus. Dadurch kann es geschehen, dass es beispielsweise einem Joghurt mit Ankunft in der Welt aus ewigem Schnee und Eis den Deckel "lupft".

Aber zurück zu den Anfängen. Kaum war Europas höchstgelegene Bahnstation eröffnet, nutzten auch Wissenschafter den Standort mit seinen aussergewöhnlichen Möglichkeiten. Unter der Federführung des bekannten Geologen und Grönlandforschers Alfred de Quervain entstand schon bald der Plan, eine eigentliche Forscherstation auf dem Jungfraujoch zu erbauen. Nach de Quervains frühem Tod setzte sich der Physiologe W.R. Hess für dieses Projekt ein. 1930 war es soweit: Die internationale Fördergemeinschaft "Hochalpine Forschungsstation Jungfraujoch" wurde gegründet. Und nur ein Jahr später konnten die eigentliche Lokalitäten eingeweiht werden, in denen seither Wissenschaft in den Bereichen Umweltforschung, Physiologie (Lehre von den Funktionen der Organe, Gewebe und Zellen), Meteorologie, Glaziologie (Gletscherkunde), Radioaktivitätsüberwachung, Erforschung der kosmischen Strahlung und Astronomie betrieben wird (siehe auch www.ifjungo.ch). Das Observatorium, für Millionen von Touristen Erkennungszeichen der wissenschaftlichen Aktivitäten auf dem Jungfraujoch, wurde 1937 eingeweiht.


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Ernest Weingartner

Ernest Weingartner,
Verantwortlicher für die
Aerosol-Forschung auf
dem JFJ und Leiter der Aerosolgruppe am Labor
für Atmosphärenchemie
am PSI.

Planetare Grenzschicht

Ein Standort, zwei
Luftschichten: Im
Sommer befindet sich
das Jungfraujoch am
Morgen (Bild oben) in der freien Troposphäre
(hellblau), am Nachmittag
wird es von der planetaren Grenzschicht
(dunkelblau/grün) beeinflusst.

 

 


Die Station und ihre wissenschaftliche Bedeutung

Auf dem Jungfraujoch leisten Forscher von über 25 internationalen Teams rund 1000 Arbeitstage pro Jahr. Die so gesammelten Resultate werden jährlich in zirka 100 Fachpublikationen veröffentlicht.
Der 24-Stunden-Betrieb wird durch zwei sich abwechselnde Hauswarts-Ehepaare aufrechterhalten: Einerseits sind sie für die Beherbergung der ForscherInnen verantwortlich, andererseits übernehmen sie Wetterbeobachtungsaufgaben und warten teilweise mehr als ein Dutzend Messgeräte, die kontinuierlich in Betrieb sind.

Die Forschungsstation Jungfraujoch (JFJ) ist innerhalb des Aerosolprogramms von GAW von grosser Bedeutung. Sie ermöglicht die Analyse und Beobachtung der in Kontinentaleuropa vom Menschen verursachten Luftverschmutzung. Das Besondere ist ihre Lage: Das "Joch" befindet sich für diesen Forschungszweck auf einer geeigneten Höhe, nämlich im Bereich der mittleren Troposphäre (Troposphäre = Luftschicht bis zehn Kilometer Höhe, s. Glossar). Hier können die Aerosole fern ihrer Entstehungsquelle, dafür am Ort der Wirkung beobachtet werden.
Im Sommer wird das Jungfraujoch zudem oftmals am Nachmittag von der planetaren Grenzschicht (s. Glossar) beeinflusst. Bei der planetaren Grenzschicht handelt es sich um jene Luftschicht, in der sich die Luftschadstoffe ansammeln. Ihre Begrenzung zur Troposphäre ist durch einen "Knick" im Temperaturprofil gekennzeichnet, der eine Durchmischung der beiden Luftmassen verhindert. Dadurch, dass die Forschungsstation Jungfraujoch nun je nach Tages- und Jahreszeit von der planetaren Grenzschicht beeinflusst ist, die quellennahe Aerosole mit sich trägt, oder sich gänzlich in der freien Troposphäre mit ihren quellenfernen Aerosolteilchen befindet, können an demselben Standort die unterschiedlichen Partikel-"Sorten" untersucht werden.

Ein Vorteil des Schweizer GAW-Standortes ist des Weiteren, dass die abgelegene Station nur sehr geringen lokalen Beeinflussungen ausgesetzt ist. Störquellen beeinträchtigen nämlich die wissenschaftliche Arbeit stark und machen sie im Extremfall unbrauchbar. Gleichbleibende Bedingungen sind für die Qualität der Aerosol-Messungen für GAW deshalb von zentraler Bedeutung.

Im Rahmen von GAW ist die Forschungsstation Jungfraujoch als eine der über 300 lokalen Stationen aufgeführt, ihr Messprogramm entspricht jedoch dem einer globalen Station.

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AussenmessungAussenmessungAletschgletscherNebelmeer

Aussenmessungen mit Ausblick bei Sonnenaufgang auf den Aletschgletscher und bei Sonnenuntergang auf ein Nebelmeer...


InnenmessungenLaborarbeitLaborarbeitForschungsstation

... und Innenmessungen an der hochalpinen Forschungsstationen Jungfraujoch auf 3580 M.ü.M.Die Anlagen auf dem Jungfraujoch im Überblick.