Flugwetterberatungen für das "fliegende Teleskop"

Die Flugwetterzentrale des Deutschen Wetterdienstes am Flughafen
Frankfurt unterstützt derzeit die SOFIA-Mission von NASA und DLR mit
Wettervorhersagen und Briefings.


SOFIA (Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie) ist ein
mit einem 17 Tonnen schweren Teleskop ausgestatteter Jumbo-Jet. Im
Februar und März startet die Boeing 747SP (Special Performance) vom
Flughafen Köln/Bonn zu ca. 20 Missionen. Dabei wird bei den über acht
Stunden langen Flügen in 11-14 km Höhe getan, was man in normalen
Flugzeugen tunlichst vermeiden muss. So öffnet man im Rumpf hinter
der Tragfläche eine Luke, in die ein KFZ durchpassen würde, und macht
die Boeing zum fliegenden Teleskop (siehe Abbildung 1:
https://t1p.de/g6vp). Bei -40 bis -65 °C Außentemperatur in der
Stratosphäre und sehr geringem Luftdruck, beobachtet das
Infrarot-Teleskop Exoplaneten, die Entstehung junger Sterne, die
Milchstraße aber auch Planeten, Monde, Asteroiden und Kometen unseres
Sonnensystems. So konnte dieses Forschungsprojekt unter anderem
Wassermoleküle auf dem Mond nachweisen, eine genauere Methode zur
Altersbestimmung von Sternentstehungsgebieten entwickeln und das
Innere der Milchstraße vermessen.

Solche Messungen wären mit einem Infrarot-Teleskop vom Boden aus kaum
möglich, da der Wasserdampf in der untersten Schicht der Atmosphäre
(Troposphäre) die infrarote Strahlung aus dem Weltraum zum Teil
absorbiert. Das "thermische Hintergrundrauschen" wäre ganz außerhalb
der Erdatmosphäre im All natürlich noch geringer, hier ist ein
flexibler Einsatz derartig großer Messgeräte aber sehr schwierig.
Dies macht SOFIA zu einem einzigartigen und so erfolgreichen
Forschungsprojekt.

Aktuell startet die Mission nicht von ihrer Heimatbasis in Palmdale
(Kalifornien, USA), sondern vom Flughafen Köln/Bonn. Für die sichere
und erfolgreiche Durchführung der Missionen ist eine detaillierte und
genaue Einsatzplanung wichtig. Dabei unterstützt die
Flugwetterzentrale (FWZ) am Flughafen Frankfurt die Crew. Die
besondere Bauweise des Flugzeugs, die besonders großen Flughöhen und
die lange Dauer der Einsätze erfordern gewisse meteorologische
Randbedingungen.

Bei winterlichen Bedingungen ist durch die große Teleskope-Klappe
ein "Deicing" (Flugzeugenteisung) der Maschine nicht möglich. Starts
bei Schnee oder gefrierendem Regen sind deshalb nicht möglich. Auch
sind Windverhältnisse mit starken Seiten- oder Rückenwindkomponenten,
Gewitter oder auch dichter Nebel oft flugverhindernd. Die
erforderlichen guten Bedingungen müssen nicht nur in Köln/Bonn
gegeben sein, sondern auch auf gewählten Ausweichflughäfen und
Streckenpunkten, die im Notfall angeflogen werden können. Deshalb
werden Punktvorhersagen für diverse europäische Flughäfen erstellt.

Vor allem im Steig- und Sinkflug ist starke Vereisung, welche meist
in kompakten Wolken zwischen ca. -5 bis -20 °C auftritt, eine
gefährliche Wettererscheinung. Turbulenzen z.B. im Bereich von
Fronten, bei sogenannten Low-Level-Jets oder in großer Höhe um
ausgeprägte Jetstreams (siehe DWD Lexikon) herum, können in allen
Flugphasen auftreten und erfordern eine detaillierte Analyse und
Vorhersage der Windsituation auf der gesamten Strecke. Bei Flugrouten
in Richtung Süden und Atlantik können sich auch im Winter sehr
hochreichende Cumulonimbuswolken mit Gewittern entwickeln. Im Bereich
dieser teils in umgebender Bewölkung versteckten Starkwetter-Zonen
muss mit Blitzschlag, Hagel, Vereisung und extremer Turbulenz
gerechnet werden. Für die Crew ist es deshalb sehr wichtig, diese zu
umgehen oder nach Möglichkeit in großer Höhe zu überfliegen. Beim
Einsatz des Teleskops sollten oberhalb der Boeing nach Möglichkeit
keine Cirrus-Wolken (Eiswolken des hohen Stockwerks in der
Troposphäre) vorhanden sein. Diese treten oberhalb der Tropopause in
der Stratosphäre kaum noch auf. Für die Planung ist es deshalb sehr
wichtig vorherzusagen in welcher Höhe die Tropopause (Oberrand der
Troposphäre) liegt und ob diese mit der maximalen Flughöhe erreicht
werden kann.

Um all diese meteorologischen Parameter vorherzusagen, nutzen wir
Flugwetterberater diverse Modellvorhersagen, vergleichen und
analysieren diese und erstellen dann die aktuellen
Briefing-Unterlagen für die Crew. Die aktuelle Wetterlage und die
besonderen Bedingungen werden vor Abflug der Crew durch ein
Online-Briefing auf Englisch noch einmal näher erläutert (siehe
Abbildung 2: https://t1p.de/g6vp). Wir haben im Bereich der
Flugwetterberatung auch schon andere ungewöhnliche Vorhaben und
andere wichtige Projekte unterstützt. Die meteorologische Betreuung
dieser Missionen ist aber nochmal eine besonders herausfordernde aber
auch spannende und einmalige Aufgabe.


Anmerkung: Zum heutigen Thema des Tages finden Sie eine englische
Version unter: https://t1p.de/ihq9

Dipl.-Met. (FH) Robert Herrmann
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 27.02.2021

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