Forschen für Lösungen
von morgen

Ocean Rainfall 
and Ice-phase

Als OceanRAIN Ende 2008 ins Leben gerufen wurde, gab es lediglich einen einzigen Prototypen eines partikelmessenden elektronischen Niederschlagsmessgeräts für den Einsatz auf Schiffen, ein sogenanntes optisches Disdrometer, und insgesamt zwei Monate Testdaten von zwei Schiffen in der winterlichen Nordnorwegensee. Und es gab eine Vision: Einen Datensatz über den Weltozeanen aufzubauen, der in der Klimaforschung einmalig ist und eine wichtige Messlücke schließt.

Denn Niederschlag mit hoher raumzeitlicher Abdeckung global zu erfassen, gelingt nur speziell dafür konzipierten Satelliten. Solche Satellitendaten bestimmen den Niederschlag aber nur sehr indirekt über ein gemessenes Strahlungsfeld. Damit aus diesen Strahlungsdaten Niederschlag berechnet werden kann, braucht es Rechenvorschriften — die Algorithmen, deren Ergebnisse von der verwendeten Methode abhängen und nicht eindeutig sind. Für die Erstellung solcher Algorithmen fehlte die bodengebundene Messung von Niederschlag über den Ozeanen in höchster Qualität zur Kalibrierung und Qualitätssicherung der Satellitendaten. Dieses begründete sich darin, dass es kein präzise messendes Niederschlagsgerät für den Einsatz auf Schiffen gab.

Die Messung und Bereitstellung genau dieser Daten war somit das Hauptziel von OceanRAIN und seinen optischen Disdrometern. Dabei konnte die OceanRAIN Messtechnik sogar mehr als die Satellitendaten bislang leisteten: Die Erkennung und Erfassung von Regen und Schnee. Darüber hinaus gab es sogar eine Information, wann Mischphasenniederschläge auftraten. Bisherige Satellitendaten konnten diese Phasenunterschiede nicht trennen—mit OceanRAIN als Bodenreferenz gelang dieser Schritt.

Vor Beginn des Projekts standen laut Veröffentlichungen insgesamt nur etwa 10.000 geringqualitative Regenmessungen über den globalen Ozeanen zur Verfügung. Über Schnee- und Mischphasenmengen war gar nichts bekannt. Bedenkt man, dass über 70% unseres Planeten von Ozeanen bedeckt sind, wird die Tragweite dieser Zahl deutlich: Bezüglich Niederschlagsmessungen von Schiffen aus waren die Ozeane das Pendent zur Terra incognita, dem „unbekannten Land"!

Den 10.000 Messungen von damals stehen mittlerweile mehr als 8 Millionen gegenüber. Die längste kontinuierliche Zeitserie kam vom Eisbrecher Polarstern: Von Juni 2010 bis März 2016 hat das Disdrometer mehr als 2.5 Millionen-mal gemessen und dabei Regen, Schnee und Mischphasenniederschläge aufgezeichnet. Dies war die längste jemals gemessene Präzisions-Niederschlagszeitreihe an Bord eines Schiffes.

 

Flagg­schiffe

Die vier Flaggschiffe der OceanRAIN Langfristmessungen: Die Polarstern (oben links) hat ab Juni 2010 im gesamten Atlantischen Ozean von der Arktis bis zur Antarktis gemessen. Die Meteor (oben rechts) befuhr mit dem Disdrometer ab März 2014 den subtropischen und tropischen Atlantik. Die Sonne war ab Januar 2015 im subtropischen und tropischen Ostpazifik unterwegs. Die australische Investigator wurde im Januar 2016 ausgerüstet und befuhr vor allem die südlichen Ozeane des Indischen und Pazifischen Ozeans rund um die Antarktis.

Auswertung und Sammlung der Niederschlagsdaten

Auf elf Schiffen wurden mehr als siebzehn Jahre Schiffsdaten (209 Monate) gesammelt; davon auf fünf Schiffen dauerhaft seit der Installation:

  • 67 Monate vom deutschen Eisbrecher „Polarstern" im gesamten Atlantik
  • 63 Monate vom russischen Forschungsschiff „Akademik Ioffe" im gesamten Atlantik
  • 34 Monate von der deutschen „Maria S. Merian" im gesamten Atlantik
  • 22 Monate von der deutschen „Meteor" im tropischen und subtropischen Atlantik
  • 14 Monate von der deutschen neuen „Sonne" im tropischen und subtropischen Ostpazifik
  • zwei Monate von der deutschen „Sonne" aus dem tropischen Pazifik
  • zwei Monate vom finnischen Forschungsschiff „Aranda" aus der Ostsee
  • zwei Monate vom irischen Forschungsschiff „Celtic Explorer" in der Nordnorwegensee
  • ein Monat vom norwegischen Küstenwachtschiff „Senja" in der Nordnorwegensee
  • ein Monat vom australischen Forschungsschiff „Investigator" im Indischen Ozean
  • ein Monat vom südafrikanischen Forschungsschiff „Agulhas II" rund um die Antarktis

Die wissenschaftlichen Ergebnisse des OceanRAIN Projekts wurden der Fachwelt auf nationalen und internationalen Konferenzen, Workshops und Veröffentlichungen vorgestellt.