Die Sphinx ist das Wahrzeichen der Forschungsstation Jungfraujoch. (Bild: HFSJG) gross

Überwachung und Frühwarnung

Auch die Empa betreibt auf dem Jungfraujoch seit längerem ein umfassendes Messprogramm. Gegenwärtig misst und analysiert die Gruppe von Brigitte Buchmann 30 Treibhausgase und 20 reaktive Gase. (3) Mit den feinen Messinstrumenten kann die Empa-Forscherin Mensch gemachte Emissionen aus ganz Europa einfangen und analysieren. Im Fokus hat sie besonders die Substanzen, die im Montreal- und Kyoto-Protokoll als Ozonkiller oder als Klimagase aufgelistet sind. So zeigen die Daten vom Jungfraujoch, dass die Konzentration der fluorierten Chlorkohlenwasserstoffe (FCKW), welche die Ozonschicht abbauten und deshalb weltweit verboten wurden, abnehmen. Dagegen steigen die Mengen von neuen Substanzen, die FCKW ersetzen, etwa Kühlmittel für Auto-Klimaanlagen, stark an.

Am Beispiel eines seit 2004 verwendeten Schäumungsmittels kann Buchmann zeigen, wie Wind und Wetter solche Spurengase über ganz Europa verteilen. Die Forscherin ist in der Lage, mittels meteorologischen Modellen und Spurengasmessungen die regionale Herkunft von diesen Schäumungsmitteln zurück zu verfolgen. Der einzige Produktionsstandort in Frankreich und die Region, wo das Mittel verarbeitet wird, lassen sich ziemlich genau lokalisieren. Als in Europa Produktion und Verarbeitung für einmal stillstanden, massen die Empa-Wissenschaftler eine vergleichbare Substanz, die aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung aus den USA stammen musste.

Ein Teilchen aus einer Billion

„Unsere Messinstrumente sind derart fein, dass wir Konzentrationen im Bereich ein Teilchen Substanz auf eine Billion anderer Luftteilchen feststellen können“, sagt Buchmann. Damit dienen diese Messungen auch der Früherkennung von neuen Spurengasen in der Atmosphäre. Die Empa ist derzeit daran, das Messsystem weiterzuentwickeln um noch tiefere Konzentrationen nachweisen zu können.

Die Forschung interessiert sich aber nicht nur für die Troposphäre. Hubert van den Bergh von der EPFL etwa geht bei der Bestimmung der Partikel bis in Höhen von 50, teilweise sogar 80 Kilometern. Mit einem Lichtradar, der in der astronomischen Kuppel der Sphinx sitzt, sendet van den Bergh gepulstes Laserlicht in den Nachthimmel. Die vorhandenen Partikel reflektieren einen Teil des Lichts, welches mit einem Parabolspiegel wieder aufgefangen wird. Aus diesen sehr schwachen Signalen können die Forscher die Art und die Höhenverteilung der Teilchen erkennen. Saharastaub etwa kann das Lichtradar bis auf eine Höhe von 80 Kilometer erkennen, Ozon bis in 50 Kilometer Höhe und Wasser bis in 10 Kilometer Höhe. Mit dem Lichtradar ermitteln die Forscher auch die Temperaturen bis in Höhen von 20 Kilometern.

Langsamkeit zahlt sich aus

„Forschen und arbeiten auf dieser Höhe hat es in sich“, betont Erwin Flückiger, der Direktor der Hochalpinen Forschungsstation, und mahnt bei jeder Treppe zu Langsamkeit. Tatsächlich lohnt sich Eile hier oben nicht. Die Höhenluft bringt einen ausser Atem. Und fast könnte man glauben, die Langsamkeit übertrage sich auch auf die Ergebnisse der Wissenschaft. Nach zehn Jahren habe er beim Verlauf der Aerosol-Konzentrationen erstmals einen signifikanten Trend erkennen können. Am deutlichsten zeige sich, dass der Aerosol-Lichtstreukoeffizient zwischen September und Dezember um zwei bis vier Prozent pro Jahr zugenommen habe, sagt Urs Baltensperger. Auch die Werte für Rückstrahlung und Absorption nehmen zu. Signifikant gestiegen ist auch die Konzentration von Kondensationskernen. Um Erklärungen für dieses Phänomen zu finden, müssen Forscher wie Baltensperger aber mit Geduld gewappnet sein – und die Langsamkeit entdecken, an der in einer Forschungsstation auf 3'500 Metern naturgemäss niemand vorbei kommt.