Eventi meteorologici estremi come temporali, piogge abbondanti e conseguenti inondazioni, influenzare la Terra e i sistemi ambientali a lungo termine. Per studiare gli impatti degli estremi idrologici in modo olistico - dalle precipitazioni all'acqua che entra nel terreno per scaricarsi per fluire nell'oceano - una campagna di misurazione a Müglitztal/Sassonia sta per iniziare nell'ambito dell'iniziativa MOSES Helmholtz. La campagna di misurazione è coordinata dal Karlsruhe Institute of Technology (KIT).

Un singolo evento di pioggia intensa può avere gravi ripercussioni su un intero sistema fluviale, che vanno dall'erosione del suolo da inondazioni ai trasporti di nutrienti e inquinanti ai cambiamenti dell'ecosistema. L'attuale campagna di misurazioni MOSES studia gli eventi idrologici estremi dalla sorgente nell'atmosfera alla risposta dei biosistemi.

MOSES sta per "Soluzioni modulari di osservazione per sistemi terrestri". Nell'ambito di questa iniziativa congiunta, nove centri di ricerca dell'Associazione Helmholtz hanno istituito sistemi di osservazione mobili e modulari per studiare gli impatti di eventi dinamici temporaneamente e spazialmente limitati, come eventi estremi di precipitazioni e scariche, sullo sviluppo a lungo termine della Terra e dei sistemi ambientali. L'attuale campagna di misurazioni sugli estremi idrologici coordinata da KIT si svolge da metà maggio a metà luglio 2019 a Müglitztal, Sassonia. In questa regione, situato nei Monti Metalliferi orientali (Monti Minerali), determinate condizioni meteorologiche possono provocare precipitazioni estreme e inondazioni, un esempio è l'alluvione del 2002. Tali eventi estremi sono innescati sia da depressioni che, insieme agli effetti di blocco delle montagne, causare precipitazioni elevate, o da eventi di precipitazioni convettive su piccola scala, cioè., temporali, che può essere associato a inondazioni in un'area limitata come una valle di montagna.

Oltre alla divisione di ricerca sulla troposfera dell'Istituto di meteorologia e ricerca sul clima del KIT (IMK-TRO), il Centro Helmholtz per la ricerca ambientale (UFZ) Lipsia, Forschungszentrum Jülich (FZJ), e l'Helmholtz Center Potsdam, il Centro di ricerca tedesco per le geoscienze (GFZ) sono coinvolti nell'attuale campagna di misurazione con i loro sistemi di misurazione.

KIT utilizzerà il suo osservatorio mobile KITcube. Fornisce informazioni sulla formazione e lo sviluppo di forti piogge, distribuzione delle precipitazioni, ed evaporazione. Tra gli altri, viene applicato un radar per misurare le precipitazioni entro un raggio di 100 km, un radiometro a microonde serve per determinare i profili di temperatura e umidità atmosferica, e un sistema lidar viene utilizzato per misurare il profilo del vento con l'ausilio di laser. Le radiosonde forniscono informazioni sullo stato dell'atmosfera fino a 18 km di altezza. Una rete di distrometri, ovvero sistemi per il monitoraggio continuo dell'intensità delle precipitazioni e della dimensione delle gocce di pioggia, fornisce ulteriori informazioni sui processi nell'area di osservazione.

Gli scienziati dell'UFZ si concentreranno sull'umidità del suolo che è una variabile importante per controllare lo scarico dell'acqua piovana. Se il terreno è troppo umido o estremamente secco, l'acqua piovana defluisce dalla superficie terrestre e le inondazioni possono svilupparsi più rapidamente. Per monitorare in modo ottimale lo sviluppo dell'umidità del suolo, UFZ installerà un cellulare, rete di sensori wireless per misurare l'umidità e la temperatura del suolo a profondità variabili. A differenza dei sistemi classici, la rete di sensori consente una regolazione precisa delle posizioni e della distribuzione dei sensori, nonché delle velocità di scansione alle condizioni di misurazione locali. Oltre alla rete di sensori stazionari, saranno applicati rover mobili a raggi cosmici con sensori di neutroni appositamente sviluppati. Con loro, i ricercatori possono osservare variazioni su larga scala dell'umidità del suolo nel bacino idrografico di Müglitz.

Gli scienziati del Forschungszentrum Jülich lanceranno sonde a palloncino fino a 35 km di altezza per determinare, tra gli altri, come i temporali influenzano il clima a lungo termine. Usando il vapore acqueo, ozono, e strumenti cloud, studiano il trasporto di gas in traccia attraverso i temporali nella troposfera superiore, lo strato inferiore dell'atmosfera terrestre, o persino nella stratosfera sopra.

I ricercatori di GFZ utilizzeranno unità di misurazione mobili per studiare l'influenza dell'acqua immagazzinata sullo sviluppo di un'inondazione. Oltre ai sensori di raggi cosmici per misurare l'acqua nel suolo superiore e ai sensori per misurare le acque sotterranee vicino alla superficie, useranno anche i cosiddetti gravimetri. Questi sistemi rilevano le variazioni della gravità terrestre dovute al cambiamento delle masse d'acqua sotterranee, anche a profondità maggiori.