Le indagini sull'atmosfera per mezzo di mini-aeroplani senza equipaggio possono contribuire in modo significativo all'indagine delle cause del cambiamento climatico artico, in quanto forniscono una panoramica degli strati d'aria a livello del suolo che non sono monitorati da altre stazioni di misurazione. Questa è la conclusione tratta da un team di ricerca tedesco dalle attuali misurazioni che hanno appena avuto luogo a Spitsbergen. È stato possibile osservare la formazione di nuove particelle nell'aria, che in seguito possono evolvere in nuvole e avere un'influenza sui cambiamenti climatici. Non si è ancora capito in dettaglio perché l'Artico si sta riscaldando più del doppio rispetto ad altre regioni della terra. La campagna di misurazioni su Spitsbergen, che durerà fino alla fine di maggio, è stato il primo dispiegamento congiunto di mini velivoli da ricerca sviluppato in Germania in una regione polare.

Negli ultimi anni, l'Artico è diventato sempre più un centro di ricerca sul clima, a causa del fatto che i cambiamenti climatici osservati finora nell'Artico hanno un impatto molto più forte che in altre regioni. Le ragioni sono complesse interazioni tra atmosfera, ghiaccio marino e oceano - difficili da quantificare e descrivere nei modelli. Al fine di migliorare la comprensione dei processi e delle interazioni specifici, ulteriori misurazioni devono essere eseguite in loco. Tuttavia, solo poche stazioni di misurazione continua e misurazioni mobili con navi e aerei sono disponibili come database per fornire i parametri necessari per l'analisi e la modellazione.

Scienziati dell'Università tecnica di Braunschweig, l'Istituto Leibniz per la ricerca sulla troposfera di Lipsia e l'Università Eberhard-Karls di Tubinga effettuano misurazioni con sistemi di volo senza equipaggio da metà aprile a Ny-Ålesund su Spitsbergen, il villaggio più settentrionale del mondo. Questo progetto è sostenuto dall'Istituto Alfred Wegener, il Centro Helmholtz per la ricerca polare e marina che gestisce anche la base di ricerca franco-tedesca AWIPEV a Ny-Ålesund.

Nel progetto, finanziato dalla German Research Foundation (DFG) e intitolato "Indagini sulla variabilità verticale e orizzontale su piccola scala dell'aerosol dello strato limite atmosferico con sistemi aerei senza equipaggio, " viene studiata in particolare la correlazione tra la turbolenza dell'aria su piccola scala e la formazione delle più piccole particelle di aerosol nell'aria che possono formarsi dai gas. Poiché queste piccole particelle possono crescere e quindi disperdere la luce e influenzare anche la formazione di nuvole, svolgono un ruolo importante nel clima.

Le prime valutazioni mostrano diversi scenari che portano alla formazione di nuove particelle nell'atmosfera:o la nuova formazione avviene simultaneamente in tutti gli strati d'aria indagati tra il suolo e l'altezza di 850 metri oppure inizia in un certo strato d'aria e continua da lì. Il secondo caso non può essere osservato dall'inizio con le stazioni di misurazione fisse a Ny-Ålesund e il vicino Zeppelin Mountain, che operano ininterrottamente da molti anni, ed è quindi una scoperta importante per tutti gli scienziati coinvolti.

"Le misurazioni con aeroplani senza equipaggio rappresentano una connessione tra le misurazioni in vari siti a Ny-Ålesund e sull'adiacente Zeppelin Mountain e quindi colmano una lacuna di conoscenza sui processi di distribuzione e trasporto nell'atmosfera, " spiega la dott.ssa Astrid Lampert dell'Università tecnica di Braunschweig, che ha coordinato la campagna di misura.

La campagna di misurazione è stata il terzo grande studio di ALADINA (Application of Light-weight Aircraft for Detecting IN-situ Aerosol), un sistema aereo senza pilota (UAS) è stato sviluppato presso l'Istituto di sistemi aerospaziali dell'Università tecnica di Braunschweig. ALADINA è un tipo di aeromodello ad alta tecnologia:ha un'apertura alare di 3,6 metri, pesa 25 chilogrammi e può trasportare fino a 3 chilogrammi di carico utile. La batteria consente un tempo di volo fino a 40 minuti e una velocità fino a oltre 100 chilometri orari.

Il mini velivolo da ricerca è già stato utilizzato diverse volte in Germania, ad esempio presso la stazione di misurazione TROPOS Melpitz vicino a Torgau. La particolarità di questo aereo è soprattutto la sua attrezzatura con dispositivi di misurazione delle particelle, che sono stati miniaturizzati presso l'Istituto Leibniz per la ricerca troposferica di Lipsia. Poiché i dispositivi disponibili in commercio sarebbero troppo grandi e pesanti per questa applicazione, i dispositivi dovevano essere sviluppati o notevolmente modificati internamente.

Anche l'Università di Tubinga ha utilizzato UAS MASC (Multi-purpose Airborne Sensor Carrier) come parte della sua campagna Spitsbergen. Questi UAS sono specializzati nella misura ad alta risoluzione della turbolenza atmosferica e del trasporto turbolento di energia e impulsi. La turbolenza è un processo importante nei processi di formazione delle particelle. I MASC hanno un tempo di volo di un'ora e mezza nell'Artico e sono sempre più utilizzati nella ricerca sull'energia eolica in Germania.

Per comprendere i vari processi che possono indurre la formazione di particelle, ora è necessaria un'analisi dettagliata dei dati di misura, che sarà il compito principale dello scienziato per i prossimi mesi.