Deutschland bekommt eine neue Infrastruktur zur Erforschung von Feinstaubpartikeln, Wolken und Spurengasen. Verteilt auf elf Einrichtungen wird dieser deutsche Beitrag zur EU-Forschungsinfrastruktur ACTRIS künftig bessere Vorhersagen für Luftqualität, Wetter und Klima ermöglichen. ACTRIS ist die grundlegende europäische Forschungsinfrastruktur für kurzlebige Atmosphärenbestandteile, die die Erdsystembeobachtung und -forschung ausbaut und der Gesellschaft das Wissen zur Entwicklung nachhaltiger Lösungen bereitstellt. Das Kürzel ACTRIS steht für Aerosol, Clouds and Trace Gases Research Infrastructure – also eine Forschungsinfrastruktur für Aerosole (u.a. Feinstaubpartikel), Wolken und Spurengase. Diese kurzlebigen Bestandteile der Atmosphäre haben großen Einfluss auf die Luftqualität und das Klima. Der Aufbau dieser Infrastruktur in Deutschland wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) in den kommenden acht Jahren mit insgesamt 86 Millionen Euro gefördert. In ACTRIS-D arbeiten viele Akteur:innen der deutschen Atmosphärenforschung zusammen – darunter Universitäten, außeruniversitäre Forschungseinrichtungen und Behörden. Koordiniert wird der deutsche Teil der europäischen Forschungsinfrastruktur durch das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) in Leipzig.

Die Universität zu Köln ist im Rahmen des Projekts ACTRIS-D Teil des Netzwerks zur Wolkenbeobachtung und wird das Kalibrierzentrum für Mikrowellenradiometrie aufbauen. Für ihren Beitrag am Projekt erhält die Uni Köln vom BMBF für eine Dauer von fünf Jahren eine Förderung in Höhe von insgesamt 4,5 Millionen Euro. Die Förderung für ACTRIS-D ermöglicht in den kommenden fünf Jahren an der Universität zu Köln vier neue Stellen sowie Investitionen von rund 2 Millionen Euro und stärkt dadurch Köln mit seiner weltweit anerkannten Expertise als Standort für neuartige Technologien zur Wolkenbeobachtung.

Das Institut für Geophysik und Meteorologie der Universität zu Köln betreibt seit mehr als 10 Jahren in Kooperation mit dem Forschungszentrum Jülich die Wolkenbeobachtungsplattform JOYCE (Jülich Observatory for Cloud Evolution). JOYCE wird in Zukunft Teil des ACTRIS-Netzwerks zur Wolkenfernerkundung sein und erfährt mit der Implementierung von ACTRIS-D eine Erweiterung durch ein Raman-Lidar, mit dem präzise Temperatur- und Feuchteprofile gemessen werden können. Zusätzlich wird im Rahmen von ACTRIS ein neuartiges Mehrwellenlängen-Radar zur besseren Beobachtung von Wolken installiert.

Die Universität zu Köln und JOYCE beteiligen sich auch an den Kalibrierzentren, die als zentrale Serviceeinrichtungen von ACTRIS allen Partnern europaweit dienen. JOYCE wird den Teil des Zentrums für Wolkenfernerkundung (CCRES) beherbergen, welcher sich mit Mikrowellenradiometrie befasst. Mikrowellenradiometer liefern wichtige und einzigartige Daten zum Wassergehalt von Wolken, und sind somit ein unerlässlicher Teil des ACTRIS-Wolkenbeobachtungsnetzes. Am Standort Köln gibt es in diesem Bereich eine international herausragende langjährige Expertise. Diese Erfahrung soll dazu beitragen, dass an allen ACTRIS-Standorten qualitativ hochwertige und gut vergleichbare Daten gemessen werden.

ACTRIS wird Daten zu den kurzlebigen Bestandteilen der Atmosphäre vom Boden bis in die Stratosphäre liefern und so helfen, die Unsicherheiten in der Vorhersage des zukünftigen Klimas zu reduzieren, das Wissen über Klima-Rückkopplungsmechanismen zu verbessern sowie Maßnahmen zur Verbesserung der Luftqualität und deren Auswirkungen auf Gesundheit und Ökosysteme zu bewerten. Die kurzlebigen Klimatreiber sind in der Regel nur wenige Stunden bis Wochen in der Atmosphäre unterwegs – im Gegensatz zu den langlebigen Treibhausgasen wie Kohlendioxid oder Methan, die viele Jahre bis Jahrzehnte in der Atmosphäre verbleiben. Deshalb ist über die Wirkung der langlebigen Treibhausgase wesentlich mehr bekannt als über die kurzlebigen Bestandteile, obwohl auch diese das Klima deutlich beeinflussen. So reflektieren winzige Schwebeteilchen beispielsweise Sonnenlicht und Wärmestrahlung oder dienen als Keime für die Bildung von Wolkentropfen und Eiskristallen, was die Niederschlagsbildung beeinflusst. Der Mensch nimmt durch Landnutzung, Verkehr und Energieerzeugung Einfluss auf die kurzlebigen Klimatreiber, die sehr unterschiedlich wirken können: zum Beispiel tragen Rußpartikel zur Erwärmung bei, Sulfat- und Nitratpartikel wirken dagegen abkühlend. Klar ist, alle diese Faktoren wirken sich auf das Klima aus und müssen in den Vorhersagen berücksichtigt werden. Wie groß die zum Teil sehr unterschiedlichen Effekte aber letztlich jeweils sind, ist noch nicht ausreichend erforscht.

Neben den Wirkungen auf das Klima haben kurzlebige Bestandteile der Atmosphäre auch einen starken Einfluss auf die Luftqualität und damit auf die menschliche Gesundheit. Schwebeteilchen, umgangssprachlich Feinstaub genannt, und kurzlebige Spurengase wie Stickoxide führen zu Erkrankungen der Atemwege und reduzieren die Lebenserwartung aufgrund von Herz-Kreislauf- und Atemwegserkrankungen.

Die Auswirkungen der menschlichen Aktivitäten auf die Atmosphäre vom einzelnen Auto bis hin zu riesigen Waldbränden können jedoch nur dann abgeschätzt werden, wenn Messungen kontinuierlich und großflächig an vielen Punkten erfolgen, denn die Atmosphäre kennt keine nationalen Grenzen. Deshalb wurde 2016 die paneuropäische Initiative ACTRIS auf die europäische Roadmap für Forschungsinfrastrukturen aufgenommen. Ab 2022 soll ACTRIS in der Rechtsform eines ERIC (European Research Infrastructure Consortium) seine langfristige Arbeit starten. Mit der Aufnahme des deutschen Beitrags ACTRIS-D auf die Nationale Roadmap für Forschungsinfrastrukturen hatte sich Deutschland 2019 zur Mitarbeit an der europäischen Forschungsinfrastruktur bekannt. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert diese Initiative im Rahmen der Strategie „Forschung für Nachhaltigkeit" (FONA). Das BMBF hat nun die Förderung des Aufbaus von ACTRIS-D mit zunächst insgesamt ca. 75 Millionen Euro begonnen. Mit diesen Mitteln werden in den nächsten fünf Jahren zahlreiche feste und mobile Messstationen sowie Labore und Simulationskammern ausgebaut oder neu errichtet. Eine zweite Förderphase zum vollständigen Aufbau von ACTRIS-D mit einer Förderung von ca. 11 Millionen Euro ist für den Zeitraum 2026 bis 2029 geplant. Zusätzlich wird das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMU) einen wichtigen Beitrag leisten, indem es langfristig den Betrieb von Serviceeinrichtungen wie den ACTRIS-Kalibrierzentren finanziert

Hintergrund:

An ACTRIS beteiligen sich europaweit weit über 100 Forschungseinrichtungen aus 22 Ländern. Sie haben über Europa ein Netz aus mehr als 70 Observatorien gespannt, das durch Stationen in den Polarregionen, den Tropen und in Asien ergänzt wird. Dazu kommen 18 Simulationskammern und Labore in Europa, in denen Prozesse in der Atmosphäre im Experiment nachgestellt werden, sowie 17 mobile Messplattformen, die an unterschiedlichen Standorten eingesetzt werden können. ACTRIS soll einer breiten Nutzergemeinschaft effektiven Zugang zu seinen Daten, Ressourcen und Diensten bieten, um eine qualitativ hochwertige Erdsystemforschung zu ermöglichen. Vom freien und offenen Zugang werden nicht nur der Technologie- und Wissenschaftsstandort Europa, sondern auch Umweltbehörden und Entscheidungsträger und damit letztlich Bürgerinnen und Bürger in ganz Europa profitieren.
 

Beteiligte Forschungseinrichtungen:

• Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS), Leipzig (federführend) > https://www.tropos.de/
• Alfred-Wegener-Institut (AWI) – Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung > https://www.awi.de/
• Universität zu Köln >  https://www.uni-koeln.de
• Bergische Universität Wuppertal (BUW) > https://www.uni-wuppertal.de
• Deutscher Wetterdienst (DWD), Offenbach > https://www.dwd.de
• Forschungszentrum Jülich GmbH (FZJ) > https://fz-juelich.de
• Goethe-Universität Frankfurt am Main > https://www.uni-frankfurt.de
• Karlsruher Institut für Technologie (KIT) > https://www.kit.edu
• Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) > https://www.lmu.de/
• Umweltbundesamt (UBA), Dessau > https://www.umweltbundesamt.de
• Universität Bremen > https://www.uni-bremen.de

Inhaltlicher Kontakt:
Prof. Dr. Ulrich Löhnert
Universität zu Köln
Institut für Geophysik und Meteorologie
+49 221 470-1779
ulrich.loehnertuni-koeln.de

Dr. Bernhard Pospichal
Universität zu Köln
Institut für Geophysik und Meteorologie (AG Löhnert)
+49 221 470-3691
bernhard.pospichaluni-koeln.de

Dr. Ulla Wandinger (Koordinatorin des deutschen Beitrags zu ACTRIS) /
Dr. Markus Hermann (Koordinator für den Aufbau der deutschen Kalibrierzentren)
Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e.V., Leipzig
Tel. +49 341 2717-7082, -7071
https://www.tropos.de/institut/ueber-uns/mitarbeitende/ulla-wandinger/
https://www.tropos.de/institut/ueber-uns/mitarbeitende/markus-hermann

Presse und Kommunikation:
Mathias Martin
Universität zu Köln
+49 221 470-1705
m.martinverw.uni-koeln.de

Weitere Informationen:
ACTRIS - the European Research Infrastructure for the observation of Aerosol, Clouds, and Trace Gases:
https://www.actris.eu/

Forschung für Nachhaltigkeit (FONA):
https://www.fona.de/de/

BMBF- Roadmap Forschungsinfrastrukturen:
https://www.bmbf.de/bmbf/de/forschung/das-wissenschaftssystem/roadmap-fuer-forschungsinfrastrukturen/roadmap-fuer-forschungsinfrastrukturen.html

Wolkenbeobachtungsplattform JOYCE
https://geomet.uni-koeln.de/forschung/joyce/about-joyce-cf

Hinweis für die Medien:
Fotos in hoher Auflösung finden Sie zur kostenlosen Nutzung für die Medien bei Angabe der Quelle unter:
https://owncloud.gwdg.de/index.php/s/xT01mtLoVyuoLF5

Eine Bildergalerie mit Fotos der EU-Partner & weiteres Material unter:
https://www.actris.eu/outreach