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Messgeräte der Empa auf dem Jungfraujoch zeigten seit dem
Abend des 17. Aprils mehrere starke Anstiege von Schwefeldioxid
(SO2) sowie von Kleinstteilchen, den so genannten PM10-Partikeln.
Normalerweise stellt sich in einem solchen Fall die Frage, woher
diese Schadstoffe stammen. Diesmal war ihre Herkunft jedoch klar:
Sie waren mit der Aschewolke des Vulkans Eyjafjallajökull aus
Island ins Schweizer Hochgebirge verfrachtet worden.
Die Wissenschaftler der Empa, die zusammen mit dem Bundesamt
für Umwelt (BAFU) das nationale Beobachtungsnetz für
Luftfremdstoffe (NABEL) betreiben, gewinnen aus den Messungen
wichtige Informationen, vor allem über aktuelle
Konzentrationen sowie die Zusammensetzung der Vulkanasche. Die
höchsten am Jungfraujoch gemessenen Konzentrationen von
PM10-Feinstaub (Partikel mit einem Durchmesser kleiner als 10
Mikrometer) betrugen in den vergangenen Tagen rund 30 Mikrogramm
pro Kubikmeter Luft. Die chemische Zusammensetzung der Vulkanasche
wollen die Empa-Forscher in den nächsten Tagen
analysieren. |
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Messungen der Empa von PM10 und Schwefeldioxid in der
alpinen Forschungsstation auf dem Jungfraujoch: Die Werte stiegen
am 18. April an, am 19. April gingen sie wieder etwas
zurück.
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Die Gesamtteilchenmasse – eine entscheidende
Grösse
Aus den kontinuierlichen Messungen der Empa können
laufend die aktuellen Feinstabkonzentrationen bestimmt werden, eine
entscheidende Information, um die Gefährlichkeit der
Aschewolke für Flugzeugturbinen abschätzen zu
können. Diese Daten sind eine ideale Ergänzung zu den
Laser-basierten Lidarmessungen der ETH Zürich und von
MeteoSchweiz, mit denen sich zwar vertikale Profile und damit die
Höhe und Ausdehnung der Aschewolke bestimmen lassen, die aber
keine verlässliche Auskunft zu Massenkonzentrationen liefern.
Die Messungen der Empa werden zudem von einer Reihe weiterer
Analysen des Paul Scherrer Instituts (PSI) am Jungfraujoch
ergänzt, mit denen sich z.B. die Grössenverteilung und
optischen Eigenschaften der Partikel bestimmen lassen. |
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Die Empa
wertet daher in den nächsten Tagen die Partikelfilter der auf
3571 Meter über Meer gelegenen Sphinx-Forschungsstation auf
dem Jungfraujoch aus. Dies wird allerdings einige Tage dauern.
Bevor die Analyse mit dem induktiv gekoppeltem Plasmaspektrometer
(ICP-MS, «inductively coupled plasma mass
spectrometer») möglich ist, müssen die Proben erst
aufwändig präpariert werden. Andere NABEL-Messstationen,
z.B. die auf der Rigi, liefern weitere Messdaten auf anderen
Höhenniveaus und zeigen, wie stark und wie schnell die
Aschewolke absinkt. Alle Messdaten zusammen ergeben dann ein
genaueres Bild. |
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Kurzzeitprognosen sind möglich – und sehr
begehrt
Normalerweise benutzen die Empa-Forscher und
-Forscherinnen die Daten aus ihren Schadstoffmessungen in
Kombination mit atmosphärischen Strömungsmodellen –
so genannten Partikeltransportmodellen –, um Quellregionen
für bestimmte Schadstoffe zu identifizieren. Das Modell
liefert dabei die Information, woher die Luft stammt, die am
Jungfraujoch gemessen wird. Das Prinzip lässt sich jedoch auch
umkehren: Mit Hilfe von Wettervorhersagen kann das gleiche Modell
berechnen, wie sich eine Schadstoffwolke von einer Quelle wie einem
Vulkan künftig ausbreiten wird. Dies ermöglicht
aussagekräftige Prognosen für zwei bis drei Tage. |
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Computersimulation der Bewegung der Aschewolke für den 16.
April (links), 20. April (Mitte) und Prognose für den 23.
April (rechts). |
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Die Empa
benutzt für rechenintensive Modellierungen wie diese das
Modell «FLEXPART» und ihren
Hochleistungs-Clusterrechner Ipazia. «Die Computerbilder
zeigen deutlich, dass die neu hereinkommende Wolke die Schweiz
zumindest bis Freitag nicht direkt treffen wird»,
erklären Dominik Brunner und Stephan Henne von der
Empa-Abteilung «Luftfremdstoffe/Umwelttechnik».
«England, die Benelux-Länder und Deutschland
dürften dagegen weiterhin mehr oder weniger stark betroffen
sein.» Allerdings, so betont Henne, stützen sich die
Prognosen wie bei anderen Computersimulationen auch auf gewisse
Annahmen, beispielsweise der «Quellstärke», also
wie viel Material vom Vulkan ausgeworfen wird. Zudem sei nicht
genau bekannt, wie sich das Eruptionsmaterial chemisch
zusammensetzt und wie es durch Niederschlag ausgewaschen werden
kann.
Sehr interessiert – sowohl an den Messungen wie an Prognosen
– ist vor allem das Bundesamt für Zivilluftfahrt (Bazl),
das anhand dieser und zahlreicher anderer Daten entscheiden muss,
ob eine Flugsperre verhängt, verlängert oder aufgehoben
wird. «Karten mit absoluten Werten in den unterschiedlichen
Luftschichten kann jedoch zurzeit noch niemand liefern», sagt
Brigitte Buchmann, Leiterin der Empa-Abteilung
«Luftfremdstoffe/Umwelttechnik». «Unsere
Modellrechnungen bestätigen aber immerhin die Richtigkeit der
Vorhersagen, etwa durch das englische Vulcanic Ash Advisory
Center».
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