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EU-Förderung: Forscher sagen Wetter im Weltraum voraus

Forscher des Leibniz-Instituts für Atmosphärenphysik (IAP) in Kühlungsborn beteiligen sich an einem gewichtigen Projekt. Dank EU-Geldern tüfteln sie in einem Verbundprojekt zwei Jahre lang an neuen Modellen, um wandernde Störungen in der Atmosphäre besser vorhersagen zu können.  T-FORS (Traveling Ionospheric Disturbance Forecasting System) heißt das mit rund 82.000 Euro geförderte Projekt aus dem Programm Horizon Europe der Europäischen Union, an dem sich die IAP-Abteilung Radarsondierung unter Leitung von Prof. Dr. Jorge Chau beteiligt. In den kommenden Monaten erforschen die Wissenschaftler gemeinsam mit neun Partnern aus ganz Europa wandernde ionosphärische Störungen. „Diese Störungen werden entweder durch solaren Antrieb oder durch Wetterphänomene in der unteren Atmosphäre hervorgerufen. Sie wirken sich direkt auf die Ausbreitung hochfrequenter Radiowellen in der Ionosphäre aus", sagt Dr. Sivakandan Mani, der das Forschungsprojekt am IAP leitet. „Die Störungen, die wir messen, werden von verschiedenen Faktoren beeinflusst wie geomagnetischen Störungen und der Dynamik in der Atmosphäre. Wenn wir die Entstehung und Ausbreitung dieser Variablen besser verstehen, können wir frühzeitige Vorhersagen und Warnungen treffen." Dafür arbeitet das internationale Forscherteam im Rahmen des Projekts unter anderem mit der Deutschen Bundespolizei zusammen. Jens Mielich betreut das Projekt vom IAP-Außenstandort in Juliusruh auf Rügen aus. „Am Ende sollen Vorhersagen in Echtzeit möglich sein, die auch von der Europäischen Weltraumorganisation genutzt werden können“, sagt er.

Junge Forscherin erzielt 2. Platz in Paper-Award

Kühlungsborn, 29. September 2022 Dr. Priyanka Ghosh hat am 29. September bei der diesjährigen Kleinheubacher Tagung in Miltenberg (Bayern) einen „Young Scientist Award“ gewonnen sowie den zweiten Platz des „Young Scientist Best Paper Awards“ belegt. Sie hatte sich mit einem Beitrag über troposphärische Windmessungen beworben, die mit dem Radar-System MAARSY über Andøya in Norwegen gemessen wurden („Spectral characteristics of the wind fluctuations over Andøya, Norway using MAARSY“). Der „Young Scientist Award“ wird jährlich an bis zu zehn junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verliehen, deren Arbeit sich durch ein hohes Maß an Originalität und Klarheit auszeichnet. Die besten drei Arbeiten werden zusätzlich mit dem „Young Scientist Best Paper Award“ geehrt. In ihrem Artikel erläutert Ghosh eine Studie über die spektralen Eigenschaften von Schwankungen der Winde in der Troposphäre und der unteren Stratosphäre, die während der Jahre 2017 bis 2020 gemessen wurden. Bei der Auswertung der Daten wurden verschiedene Frequenzen, Höhen, Jahreszeiten und Jahre berücksichtigt. Die Untersuchung kommt zu dem Ergebnis, dass die horizontalen und vertikalen Winde von all diesen Parametern abhängen und von ihnen beeinflusst werden. So ist beispielsweise der horizontale Wind im Sommer schwächer als in den anderen Jahreszeiten. Die neuen Ergebnisse dieser Studie können in Modellsimulationen zur Verbesserung der Wettervorhersage einfließen. Das Projekt, über das Ghosh in ihrem Paper berichtet, wurde teilweise von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert. Der „Young Scientist Award“ ist mit 250 Euro, der 2. Platz im „Young Scientist Best Paper Award“ ist mit 500 Euro dotiert.

Erkenntnisse über die Atmosphäre: Auszeichnung für Kühlungsborner Institut

Kühlungsborn, 12. Oktober 2022 Für ihren Blick in den Sternenhimmel wurde jetzt die Direktorin des Leibniz-Instituts für Atmosphärenphysik in Kühlungsborn geehrt. Prof. Dr. Claudia Stolle ist Preisträgerin der international anerkannten Auszeichnung William B. Hanson Lecture der Amerikanischen Geophysikalischen Vereinigung. Der Preis wird jährlich an Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf der ganzen Welt vergeben, die sich im Bereich der Weltraumphysik verdient gemacht haben. „Unsere Atmosphäre ist wahnsinnig faszinierend“, so Claudia Stolle. „Die oberen Schichten nehmen großen Einfluss auf unser Wetter, den Weltraum und das Magnetfeld der Erde – und andersherum. Diese Wechselwirkungen zu erforschen und nach neuen Erkenntnissen zu suchen, reizt mich sehr.“ Um ihre Forschung zu stützen, bedient sich Stolle innovativer Technik wie hochmoderner Lidar-Laser, Radare und Satelliten. Aktuell beschäftigt sie sich damit, wie sich das Wetter in der Stratosphäre und Mesosphäre auf das Weltraumwetter auswirkt.      Stolle hat in ihrer wissenschaftlichen Laufbahn zahlreiche Projekte in der Atmosphärenforschung geprägt. So war sie als Expertin an der Entwicklung der Swarm Mission der Europäischen Weltraumorganisation ESA beteiligt, war Sprecherin des Programms Dynamic Earth der Deutschen Forschungsgemeinschaft und forschte in Dänemark und Finnland. Zuletzt leitete sie die Sektion Geomagnetismus am Deutschen Geoforschungszentrum Potsdam. 2021 hat Claudia Stolle die Leitung des Kühlungsborner Instituts übernommen. Über das Institut Das Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik an der Universität Rostock (IAP) erforscht die Physik der Mesosphäre und unteren Thermosphäre und ist durch nationale und internationale Kooperationen weltweit vernetzt. Es hat seinen Hauptsitz in Kühlungsborn, betreibt eine Außenstelle in Juliusruh und beteiligt sich maßgeblich am Alomar-Observatorium in Nordnorwegen. Etwa 70 Personen sind am Institut beschäftigt, das es inzwischen seit 30 Jahren gibt.  

Hoch hinaus: Schülerinnen erleben Wissenschaft hautnah

Kühlungsborn, 18. Oktober 2022 Forschung hat ein Gleichstellungsproblem. Nach wie vor dominieren Männer Berufe in Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik – kurz MINT. Um das zu ändern, möchten der Berliner Verein MINT EC und die Universität Frankfurt am Main interessierte Mädchen mit dem wissenschaftlichen Arbeiten vertraut machen. Dafür sind jetzt neun Schülerinnen aus ganz Deutschland an das Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik (IAP) nach Kühlungsborn gereist, um sich zwei Tage lang als Forscherinnen auszuprobieren. Die Mädchen zwischen 16 und 18 Jahren erkundeten das Institut an der Ostsee und erhielten einen Einblick in den Arbeitsalltag in der Atmosphärenforschung. Gestandene Physikerinnen und Physiker berichteten vom Weg in die Wissenschaft und machten die Schülerinnen mit den hochmodernen Techniken des Instituts vertraut. „Physik ist so faszinierend, weil wir sie in allen Lebensbereichen wiederfinden“, sagt Lara, die die 12. Klasse einer Schule in Rheinland-Pfalz besucht. Nach dem Abitur möchte sie Physik studieren. „Wir können damit unglaublich viel erklären und trotzdem gibt es noch so viele offene Fragen. Sehr interessant.“ In Kühlungsborn konnten die Schülerinnen auch selbst Hand anlegen: Mit Hilfe von Ballons mit einem Durchmesser von zwei Metern schickten sie Wettersonden aus, die bis in 38 Kilometern Höhe Temperatur, Wind und Luftfeuchtigkeit maßen. Die Daten wurden per Funk an das Institut gesendet und von den Mädchen ausgewertet. „Wir am IAP erforschen mit bodengestützten Messinstrumenten wie Radaren oder Lidaren die mittlere Atmosphäre“, sagt Dr. Michael Gerding, der in der Abteilung Optische Sondierung arbeitet und das Projekt begleitet. „Die Ballons, die die Schülerinnen ausgesendet haben, liefern uns dafür ergänzende Messdaten.“ Der Ausflug der Schülerinnen nach Mecklenburg-Vorpommern ist Teil des Forschungsprojekts MS-GWaves, an dem sich das IAP beteiligt. Ziel des Vorhabens ist es, die internen Schwerewellen in der Atmosphäre besser verstehen zu können, um dadurch Prognosen für Wettervorhersagen und Klimawandel verlässlicher zu machen. Rund 70 Mitarbeitende in Forschung, Technik und Verwaltung fasst das Kühlungsborner Institut. Etwa 20 von ihnen sind weiblich. Damit dieser Anteil in Zukunft steigt, gibt es ein Gremium für Gleichstellung, das in den vergangenen Jahren verschiedene Maßnahmen auf den Weg gebracht hat wie familienfreundliche Homeoffice-Regelungen oder Gleitzeit. Seit 2014 trägt das Institut das bundesweit vergebene Qualitätssiegel „berufundfamilie“. „Wir freuen uns über mehr Frauen in der Forschung“, sagt Prof. Dr. Claudia Stolle, die seit einem Jahr das IAP leitet. Und wer weiß – vielleicht gibt es irgendwann ein Wiedersehen mit einer jungen Rheinländerin.

Bürger helfen Wissenschaft: Kühlungsborner Institut forscht in Nordnorwegen

Kühlungsborn, 24. Oktober 2022 Auf dem weiten Acker von Alert Kristian Gaard in Salangen steht eine einzelne Antenne. Ein bisschen verloren sieht sie aus und doch dient sie einem bedeutenden Zweck: Etwa 20 Meter vom Haus des Norwegers entfernt, empfängt sie ununterbrochen Signale aus 90 Kilometern Höhe. Sie ist eines von vier neuen Geräten, die Wissenschaftler vom Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik in Kühlungsborn jetzt in Nordnorwegen installiert haben. Ziel des Projekts mit dem offiziellen Namen SIMONe Norway ist es, Reflektionen an Meteorspuren zu messen und so Informationen über horizontale Winde in der Atmosphäre zu erhalten. „Unser Konzept ist weltweit einzigartig“, sagt Prof. Dr. Jorge Chau, der die Abteilung Radarsondierung des Instituts leitet. „Übliche Radare können nur Meteore erkennen, die ihre Signale direkt an den Sende-Empfangs-Standort zurückwerfen. Wir haben dieses Prinzip erweitert und die Interferometrie umgedreht.“ Das Team um Chau entwickelte neue, kleinere Empfangsgeräte, die nur eine Antenne benötigen und schnell und kostengünstig installiert werden können. Dadurch können die Forscher deutlich mehr Meteore erfassen – je nach Standort und Jahreszeit etwa 1.500 pro Stunde. Vier Stunden hat es gedauert, um Antenne und Empfänger auf dem Grundstück von Alert Kristian Gaard einzurichten. „Es ist großartig, dass sich Privatpersonen an unserer Forschung beteiligen, die normalerweise nichts mit Wissenschaft zu tun haben“, sagt Dr. Ralph Latteck vom Institut, der die Einrichtung der vier norwegischen Stationen koordiniert hat. „Alles, was wir brauchen, ist ein kleines Fleckchen nicht bewirtschaftetes Farmland und eine Steckdose für den Empfänger. Schon kann es losgehen.“ Das Kühlungsborner Institut erforscht die mittlere Atmosphäre und beteiligt sich maßgeblich am ALOMAR-Observatorium in Norwegen. Die ersten SIMONe-Stationen hat das Team 2018 in Argentinien und Peru eingerichtet. Im letzten Jahr folgten dann Geräte in Nordnorwegen. Durch die Winde, die mit dem System gemessen werden, erhalten die Forscher Informationen über Bewegungen in der Mesosphäre. „Damit können wir die Windbestimmung verbessern“, so Latteck. Da sich das System unkompliziert erweitern lässt, planen die Forscher weitere Stationen, um möglichst viel Himmel abzutasten. Im Februar 2023 erhalten die Antennen dann besondere Aufmerksamkeit: Ihre Messdaten unterstützen die internationale Raketenkampagne Vortex in Norwegen, die Teil des Höhenforschungsraketenprogramms der NASA ist.

Effekte der Sonnenfinsternis in der Atmosphäre

Kühlungsborn, 25. Oktober 2022 Dass die Sonne Einfluss auf Ereignisse in der Atmosphäre nimmt, ist in der Forschung gemeinhin bekannt. Doch was passiert, wenn die Sonnenstrahlung die Erde nicht mehr erreicht? Diesen Effekt untersucht das Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik (IAP) am Dienstag, wenn der Mond die Sonne für einen kurzen Moment teilweise verdunkelt. Damit beteiligt sich das Kühlungsborner Institut an einer europaweiten Ionosonden-Kampagne. Dabei begleiten insgesamt zehn Messstationen in ganz Europa die partielle Sonnenfinsternis. Die einzige in Deutschland befindet sich in Juliusruh auf Rügen, wo das IAP einen Außenstandort betreibt. „Die Sonne ist die stärkste Quelle der Ionisation der Atmosphäre“, sagt Jens Mielich, Ingenieur des IAP in Juliusruh. „Mit unserer Ionosonde – einem speziellen Radar zur Untersuchung der Ionosphäre – messen wir, ob sich durch eine Abdunkelung durch den Mond Wandernde Iononosphärische Störungen oder Wellen bilden und wenn ja, wie stark diese ausfallen und wohin sie sich ausbreiten.“ Dafür erstellt der Techniker zeitlich hochaufgelöste Ionogramme, die alle 30 Sekunden neue Daten aus der Atmosphäre aufnehmen. Er erwartet leichte Wellen, die vom Schatten des Mondes in Richtung Süd-Westen ausgehen. „Ich denke aber, dass der Effekt für die Atmosphäre eher schwach ausfallen wird. Dafür steht die Sonne einfach zu niedrig“, so Mielich. Um die Mittagszeit, gegen 12.12 Uhr, ist die Verdunklung der Sonne über Rügen am stärksten – etwa 35 Prozent. „Für das bloße Auge kaum sichtbar – wenn es bewölkt ist, gar nicht“, sagt Jens Mielich. Wer sich am Nachmittag gegen 16 Uhr (mitteleuropäischer Zeit) in Westsibirien aufhält, hätte schon bessere Chancen, die Sonnenfinsternis zu beobachten – dort bedeckt der Mond 80 Prozent der Sonne. Die Ionosonden-Kampagne am 25. Oktober wird aus Belgien koordiniert.  

Verabschiedung von Prof. Lübken

Festkolloquium mit zahlreichen Gästen Kühlungsborn, 24. Juni 2022 Der langjährige Direktor des IAP, Prof. Franz-Josef Lübken, wurde am 24.06.2022 mit einem Festkolloquium verabschiedet. Moderiert von Holger Wandsleb (Ministerium für Wissenschaft, Kultur-, Bundes- und Europaangelegenheiten) wurden Grußworte von Ministerin Bettina Martin, Prof. Wolfgang Schareck (Rektor der Universität Rostock), Prof. Matthias Kleiner (Präsident der Leibniz-Gemeinschaft), Prof. Karl-Heinz Meiwes-Broer (Vorsitzender des eingetragenen Vereins IAP) sowie Prof. Claudia Stolle (neue Direktorin des IAP), Prof. Stefan Lochbrunner (Geschäftsführender Direktor des Physikalischen Instituts der Universität Rostock), Martin Flügge (Direktor des Andoya Space Center Norwegen), Prof. Katja Matthes (Direktorin des Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel) und Rüdiger Kozian (Bürgermeister des Ostseebads Kühlungsborn) gegeben. In allen Beiträgen wurde erwähnt, dass die Bekanntheit des Instituts wesentlich durch Prof. Lübken geprägt worden ist, durch die Kombination von wissenschaftlicher Qualität, begeisternder Kommunikation und umsichtiger Organisation. Das wurde auch im Kolloquium am Nachmitag deutlich, als Prof. Bailey (Virginia Polytechnic Institute and State University, USA), Prof. Markus Rapp (Direktor des DLR-Instituts für Atmosphärenphysik) und Prof. Erich Becker (NorthWest Research Associates, USA) in Fachvorträgen die aktuellen Bezüge der Arbeiten von Prof. Lübken darstellten. Es sei auch noch erwähnt, dass zahlreiche ehemalige Doktoranden gekommen waren, die inzwischen in alle Winde zerstreut sind – eine vielsagende Einzelheit. Ganz abgesehen von der Musik der Swinging Seagulls mit ihrem Pianisten Franz-Josef Lübken.

"DynamicEarth"-Kolloquium am IAP

Abschlusskolloquium zu den Forschungen und Ergebnissen des DFG-Schwerpunktprogramms 1788 Kühlungsborn, 02. Juni 2022 Das "Dynamic Earth"-Programm beendete seine 7 erfolgreichen Jahre im Jahr 2022, nachdem es 2015 ins Leben gerufen wurde. Das Abschlusskolloquium fand vom 31. Mai bis 2. Juni 2022 am Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik in Kühlungsborn statt. Das von der DFG finanzierte Programm war eine erfolgreiche Zusammenarbeit mit einer breitgefächerten Gruppe von Forschern, die einen etablierten internationalen Forschungsrahmen für Schwerkraft, Geomagnetismus sowie Weltraum- und Atmosphärenwissenschaften haben, um ihre interdisziplinären Fragen anzugehen. Zugehörige Projekte haben die Satellitendaten genutzt und sich mit Studien befasst, die auf bodengestützten Beobachtungen und Simulationen basieren. Das Kolloquium bot dem gesamten SPP-Team und dem Bewertungsausschuss die Gelegenheit, die durchgeführten Forschungsarbeiten, die Ergebnisse und neue wissenschaftliche Fragen, die sich während dieser dynamischen Reise um die Erde ergeben haben, darzustellen.

Girls Day

Informieren, begeistern und ermutigen Kühlungsborn, 28.04.2022 Unter dem Motto "Ein Tag als Atmosphärenforscherin" beteiligte sich das IAP am Girls' Day 2022, der bundesweit am 28. April veranstaltet wurde. Die Veranstaltung des IAP fand digital statt, so dass Schülerinnen aus ganz Deutschland teilnehmen konnten. Die Organisatoren Jennifer Hartisch, Philipp Seither und Dr. Michael Gerding freuten sich, dass alle 10 Plätze belegt wurden. Die Atmosphäre geht uns alle an! Am Girls' Day gaben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am IAP Einblick in ihre Arbeit und erklärten, warum sie sich mit der mittleren Atmosphäre (zwischen Wetterschicht und Weltraum) beschäftigen. Mit Live-Videos, Interviews und kurzen Vorträgen wurde über die Arbeit als Naturwissenschaftler:in, zu spannenden Phänomenen und modernen Messmethoden in der Atmosphärenphysik berichtet. Normalerweise wäre das beim Besuch der Wissenschaftler:innen in ihren Büros und Laboren geschehen, doch auch im digitalen Format konnten den Schülerinnen im Alter von 11 bis 16 Jahren spannende Antworten auf wichtige Fragen gegeben werden. Wieso ist es im Sommer in 85 km Höhe kälter als im Winter? Wie misst man mit Hochleistungslasern in 100 km Höhe Temperaturen? Warum installieren wir unsere Radars auf der ganzen Welt? Wie misst man bei Überschall auf einer Rakete? Wie helfen Hochleistungscomputer beim Verständnis der Atmosphäre? Aber auch: Was haben die Wissenschaftler:innen am IAP eigentlich studiert? „Die Mädchen haben sehr viel Interesse gezeigt,“ meinte IAP-Direktorin Prof. Claudia Stolle „vielleicht treffen wir sie ja als Physik-Studentinnen wieder.“

Leuchtende Nachtwolken über Patagonien