Internationale Forschung zur Regenbildung in Wüsten
Die Vereinigten Arabischen Emirate (VAE) investieren jährlich 5 Millionen US-Dollar in ein internationales Forschungsprogramm zur Verstärkung der Regenbildung in Wüstenregionen. Im Rahmen der ersten Ausschreibung dieses Programms wurden drei Forschungsteams ausgewählt, darunter eine Gruppe um Prof. Dr. Volker Wulfmeyer von der Universität Hohenheim, die mit 1,5 Millionen US-Dollar gefördert wird. Zwei weitere Teams aus Japan und den VAE erhielten ebenfalls Zuschläge.
Das 2015 initiierte „Research Program for Rain Enhancement Science“ zielt darauf ab, wissenschaftlich fundierte Methoden zur Verstärkung der Regenbildung über Wüsten und Halbwüsten zu entwickeln. Jährlich sollen bis zu fünf Forschungsprojekte über einen Zeitraum von jeweils drei Jahren mit maximal 1,5 Millionen US-Dollar pro Projekt finanziert werden. Die ersten Auszeichnungen wurden kürzlich bei einem Gala-Abend in Abu Dhabi verliehen.
Wolkenbildung verstehen und beeinflussen
Für Prof. Dr. Wulfmeyer, Physiker und Meteorologe, bietet das Programm eine einzigartige Forschungsmöglichkeit. Er betont die wissenschaftliche Relevanz der Region:
Was Wolkenbildung und Regen betrifft, ist die Kombination von Bergen, Wüsten und dem Golf von Arabien absolutes wissenschaftliches Neuland.
Die Forschungsgruppe verfolgt das Ziel, die komplexe Wolkenbildung vor Ort zu verstehen, präzise vorherzusagen und Möglichkeiten zur Beeinflussung zu erkunden. Denkbare Ansätze umfassen riesige Pflanzenplantagen zur Erhöhung der Wasserverdunstung oder künstliche Berge, die Windströmungen umlenken, um Wolkenbildung und Niederschlag zu fördern.
Prof. Dr. Wulfmeyer weist darauf hin, dass Vorstudien die technische und ökonomische Machbarkeit solcher Wüstenplantagen belegen. Er betont jedoch, dass zunächst ein grundlegendes Verständnis der Prozesse erforderlich ist, die zur Wolkenbildung an spezifischen Orten und Zeiten führen.
Herausforderungen der Präzisionstechnik im Wüstenklima
Das Team von Prof. Dr. Wulfmeyer plant, die atmosphärischen Prozesse vor Ort über zwei Jahre hinweg zu vermessen. Zentrale Messinstrumente sind ein Wolkenradar und ein Doppler Lidar. Letzteres ist ein Laser, der selbst in klarer Luft feinste Luftströmungen dreidimensional erfassen kann, wodurch Wolkenbildung in einem sehr frühen Stadium detektiert wird.
Der Einsatz dieser Technik in der Wüste stellt jedoch eine Herausforderung dar. Prof. Dr. Wulfmeyer erläutert:
Diese Technik in der Wüste einzusetzen, wird allerdings auch eine neue Herausforderung. Bei Temperaturen von 50 Grad Celsius könne die Elektronik leicht heiß laufen oder die Optiken sich verbiegen. Glücklicherweise gibt es schon Beispiele, dass solch komplexe Geräte in der Wüste funktionieren, aber unter solch extremen Bedingungen müssen weitere Erfahrungen gesammelt werden.
Präzise Wetterprognosen durch Supercomputer
Aus den gewonnenen Messdaten sollen Wettervorhersagen von hoher Präzision entwickelt werden. Hierfür kommen Computerprogramme zum Einsatz, die am Institut von Prof. Dr. Wulfmeyer an der Universität Hohenheim weiterentwickelt wurden. Die Ergebnisse sollen eine Auflösung von 100 Metern erreichen, was eine 30-fach höhere Genauigkeit als die aktuellen Vorhersagen in den VAE bedeutet.
Möglich wird dies durch den Großrechner „Hornet“ im Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart, an dem die Universität Hohenheim beteiligt ist.
Simulationen zu Wüstenbegrünung und künstlichen Bergen
Der Meteorologe plant zudem eine Reihe von „Was-wäre-wenn“-Simulationen mit dem Hochleistungsrechner. Vorstudien deuten darauf hin, dass eine Begrünung von Wüstenteilen mittels Tröpfchenbewässerung die lokale Wolkenbildung verstärken könnte. Diese Möglichkeit soll in weiteren Computersimulationen vertieft werden, um die ideale Lage, Größe und Form solcher Anpflanzungen zu ermitteln. Prof. Dr. Wulfmeyer schätzt, dass dafür Flächen von etwa 40.000 Hektar erforderlich wären.
Ebenso sollen die Auswirkungen künstlicher Berge in der Wüste berechnet werden. Solche Berge könnten Luftströmungen beeinflussen, indem sie diese umleiten und im Windschatten wieder aufeinandertreffen lassen, was Auftrieb und Wolkenbildung erzeugt. Die notwendigen Dimensionen für solche Berge werden auf einige hundert Meter geschätzt.
Internationale Kooperationen
Ein wichtiger Aspekt des Projekts ist der Austausch mit den anderen Preisträgern. Prof. Dr. Masataka Murakami aus Japan gilt als führende Kapazität im Bereich des Cloud Seeding. Dabei werden Wolken mit geeigneten Keimen „geimpft“, um die Tröpfchenbildung zu beeinflussen und den Regen zu verstärken.
Dr. Linda Zou, eine Chemikerin aus China, forscht an der Eignung verschiedener Regenkeime für unterschiedliche Wolkentypen. Ihre Arbeiten finden bereits in Forschungseinrichtungen der VAE statt. Die Forschung von Dr. Murakami und Dr. Zou ist jedoch davon abhängig, dass Wolken vorhanden sind, die sich beeinflussen lassen und rechtzeitig vorhergesagt werden können. Die Arbeit des deutschen Kollegen von der Universität Hohenheim soll hierfür die notwendigen Grundlagen schaffen.
Hintergrund: UAE Research Program for Rain Enhancement Science
Das „UAE Research Program for Rain Enhancement Science“ fördert Projekte, die innovative und wegweisende Ideen in den Bereichen Wolkenvorhersage, Wolkenmodifizierung und Wolkenmodellierung sowie fortschrittliche Methoden der Wolkenimpfung hervorbringen. Ziel des Programms ist es, das globale Forschungsinteresse an der Niederschlagsverbesserung zu steigern, den Fortschritt in Wissenschaft, Technologie und Praxis der Niederschlagserzeugung zu fördern und zur Wassersicherheit in den VAE sowie in anderen ariden und semiariden Regionen beizutragen.
Die Finanzierung der ausgewählten Projekte erfolgt in Form eines Awards mit einem Preisgeld von bis zu 1,5 Millionen US-Dollar pro Projekt. Die ersten Preise wurden unter der Schirmherrschaft Seiner Hoheit Scheich Mansour bin Zayed Al Nahyan, dem stellvertretenden Premierminister der VAE, im Rahmen einer Zeremonie während der Abu Dhabi Sustainability Week 2016 übergeben.