Gefahrenvorhersage durch Blick auf Vulkanaschewolken
Vulkane schleudern Aschewolken in die Atmosphäre, die lange Strecken zurücklegen und sich nachteilig auf den Flugverkehr und auf die Menschen und Infrastrukturen auf ihren Wegen auswirken. Zuverlässige Beobachtung und Prognose der Asche sind für eine effektive und effiziente Reaktion auf Vulkanaschewolkeereignisse und Aschewolkenverbreitung wichtig. Die synergetische Nutzung von landbasierten Radar-und Satellitenbeobachtungen und numerischer Modellierung im Rahmen des EU-geförderten Projekts RASHCAST ermöglichte die Extraktion der Aschewolkenparameter mit hoher räumlicher und zeitlicher Genauigkeit. Die Ergebnisse werden zu einer wesentlichen Verbesserung der Überwachungs- und Vorhersagefähigkeiten führen. Die Teammitglieder setzten ein Vulkanwolkenmodell, das "Active Tracer High-Resolution Atmospheric Model" (ATHAM) zusammen mit dem Strahlungstransfermodell SDSU (Satellite Data Simulator Unit) ein, um das mesoskalige Verhalten von Aschewolken zu simulieren. Radargestützte Mikrowellen-Echtzeit-Beobachtungen der Merkmale der Aschewolke lieferten Beiträge zur Initialisierung der Simulationsabläufe. Für die Entwicklung verwendeten die Wissenschaftler reale Daten des Grímsvötn-Ausbruchs im Mai 2011 in der isländischen subglazialen Vulkanregion. Die Verwendung von Mikrowellen-Messtechnik im aktuellen Projekt hatte den wichtigen Vorteil, dass die Schätzungen der Asche im Innern der Wolke ermöglicht wurde, und nicht an den Rändern, wie es üblicherweise der Fall ist. Die Wissenschaftler waren in der Lage, die wichtigsten Merkmale der Aschewolken, einschließlich Aschepartikelform und Größenverteilung innerhalb der Aschewolke, sowie den Inhalt und die Dicke mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung abzuschätzen. Ein Algorithmus ermöglichte eine quantitative Abschätzung von säulenförmigen Aschekonzentrationen durch eine Satellitenmessung der Helligkeitstemperatur der Aschewolke. Die Validierung wird in einer anschließenden Arbeit erfolgen, wenn entsprechende Daten verfügbar sind. RASHCAST gelang eine signifikante Verbesserung der Fähigkeiten, indem Boden- und Satellitenmessungen im Mikrowellenfrequenzbereich erkundet wurden, um genaue Aschewolkeninformationen innerhalb der Wolke zu extrahieren. Numerische Modelle, die reale Daten aus diesen Beobachtungen als Initialisierung der Simulationen nutzen, werden viel genauere Vorhersagen der Aschewolkenauswirkungen liefern und damit effektivere und zeitnahe Reaktionen ermöglichen.
