Wetter macht Geschichte

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02. Dezember 2002 Heute spricht man von Wetterbeeinflussung, wenn man die Möglichkeiten der Veränderung von Wetterphänomenen auf einem begrenzten Gebiet innerhalb eines begrenzten Zeitraumes beschreiben will. Schon bald aber könnte der Begriff auch für die Fähigkeit stehen, Wettermuster durch Einflußnahme auf die ihnen zugrundeliegenden Faktoren zu verändern. Nach der Studie der US Air Force werden technische Fortschritte in der Meteorologie bereits bis 2005 zu einer Identifikation und Berechenbarkeit der Hauptvariablen der Wetterentstehung führen. Bis 2015 werden elementare Fortschritte im Bereich der Rechnerleistungen, in den Nachbildungstechniken und in der Auswertung atmosphärischer Informationen hochpräzise und zuverlässige Vorhersagen ermöglichen. Und jetzt kommt wieder das »zivile Mäntelchen« der eigentlich militärisch angelegten Studien: Die zunehmende Bevölkerungsdichte wird es im darauffolgenden Jahrzehnt ohnehin zu einer elementaren Notwendigkeit der Regierenden werden lassen, sich mit der weltweiten Verfügbarkeit von Nahrung und Trinkwasser zu beschäftigen und damit die Forschung an hochkomplexer und ausreichend präziser Wetterbeeinflussung voranzutreiben.

Bis 2025 wird man in verschiedenen Teilen der Welt also wahrscheinlich in der Lage sein, lokale Wettermuster nach Wunsch zu gestalten, indem man die Faktoren verstärkt oder unterdrückt, die für Niederschläge, Stürme, Nebel und Weltraumwetter verantwortlich sind. Den Kern der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten bildet dabei eine Reihe von Techniken, die auf die Zufuhr von Energie oder chemi- schen Substanzen in den meteorologischen Prozeß abstellen. Auf angemessene Weise, am rechten Ort und zur rechten Zeit. Folgende Beispiele machen dies deutlich.

Niederschläge

Seit Jahrhunderten träumt der Mensch davon, es nach Belieben regnen lassen zu können. Bislang mit mäßigem Erfolg; gleichwohl könnten sich durch die Entwicklung neuer Techniken und das weltweit wachsende Interesse, Wasserknappheit zu bekämpfen, neue Wege eröffnen. »Bevölkerungsdichte«, »Wasserknappheit«, da sind schon wieder diese immer in den Vordergrund gerückten Beweggründe. Was ist denn nun mit den militärischen Aspekten der Wetterbeeinflussung? Schließlich sind doch die meisten Militäroperationen von den Niederschlagsverhältnissen betroffen.

Wem es gelingt, Regen zu erzeugen und damit den Boden aufzuweichen, der nimmt beispielsweise direkten Einfluß auf die Mobilität eines Gegners. Umgekehrt sorgt die Unterdrückung von Regen dafür, daß schlammiger Grund austrocknet und unter Umständen die eigene Mobilität gewährleistet bleibt. Dazu später mehr. Jetzt erst mal rein in die Praxis. Wie wird Regen gemacht?

Ruß macht Regen

Wissenschaftlich gesprochen, läßt sich das solare Absorptionspotential von Ruß nutzen. Mit Ruß gelingt es nämlich, mittlere Niederschlagsmengen zu erhöhen, Zirruswolken zu erzeugen und Gewitterwolken in ansonsten trockenen Regionen zu verstärken. Wie ein schwarzes Teerdach an einem sonnigen Tag leicht Sonnenenergie absorbiert und anschließend Hitze abstrahlt, so nimmt auch Ruß leicht Sonnenenergie auf. Wenn man ihn in mikroskopischer Form oder als Staub in der Luft über einem Gewässer verteilt, erhitzt er sich und erwärmt auch die umgebende Luft. Dadurch erhöht sich dann die Verdunstung aus dem darunterliegenden Gewässer.

Und jetzt passiert genau das, was wir im ersten Teil des Buches bereits gelernt haben: thermische Blasen entstehen und steigen auf. Der in ihnen enthaltene Wasserdampf kondensiert in einer gewissen Höhe zu Wolken. Mit der Zeit legen die Wassertröpfchen in den Wolken immer mehr an Größe zu, bis sie schließlich zu schwer sind, um frei in der Luft zu schweben. Sie fallen herab, es regnet.

Läßt sich dieses Verfahren wirklich zu militärischen Zwecken nutzen? Unter bestimmten Umständen schon. Die Wahrscheinlichkeit, daß sich ein großes Gewässer entgegen der Windrichtung des Kampfgebietes befindet, dürfte in der Regel zwar gering sein. Wenn die atmosphärischen Bedingungen aber mitspielen, wird die gesättigte Luft Wolken bilden, die in Windrichtung über das Land ziehen und schließlich zu Regenschauern führen.

Wie kommt der Ruß in die Luft?

Alles ganz plausibel. Aber wie kommt denn der Ruß eigentlich an die gewünschten Stellen? Sie können sich sicher vorstellen, daß hier schon eine ganze Reihe von Verteilungsverfahren beschrieben und untersucht worden ist. Natürlich kann man große Mengen vorproduzierten Rußes mit der richtigen Teilchengröße in die gewünschte Höhe transportieren und dort verteilen. Die günstigste und sicherste derzeit bekannte Methode ist aber die Verwendung von Nachbrennertriebwerken, die Rußpartikel erzeugen, während sie den ins Auge gefaßten Luftraum durchqueren. Diese Methode basiert auf der Einspritzung von flüssigem Kohlenwasserstoff in die Verbrennungsgase des Nachbrenners.

In der besagten US-Air-Force-Studie »Owning the weather 2025« ist man sehr zuversichtlich, dieses Verfahren in absehbarer Zeit weiter optimieren zu können. So zum Beispiel durch den Einsatz von unbemannten Flugobjekten (Unmanned Aerial Vehicles - UAV).

Eine Kombination der UAV-Technologie mit Tarn- und Rußtechnologien könnte beispielsweise ein unbemanntes Flugobjekt hervorbringen, das während seines Zielanflugs dem feindlichen Radar verborgen bliebe und selbsttätig an jeder beliebigen Stelle Ruß erzeugen könnte. Um eine ausreichende Rußmenge zu erhalten, müßte derzeit allerdings noch eine sehr große Zahl dieser Flugobjekte eingesetzt werden. Das wäre natürlich vermeidbar, wenn es gelänge, den Rußausstoß pro Flugobjekt zu erhöhen. Ein neues, effizienteres System der Rußproduktion auf Grundlage der Nachbrennertechnologie muß also her. Damit die Tarnvorrichtungen weiter wirksam eingesetzt werden können, müßte dieses System aber in der Lage sein, Ruß bei gleichzeitiger Minimierung der infraroten Wärmequellen des eigenen Triebwerkes auszustoßen. Eine komplexe, aber nicht unlösbare Aufgabe, an der die amerikanischen Luftstreitkräfte mit großer Entschlossenheit arbeiten.

Regen unterdrücken

Außer zur Niederschlagssteigerung wären unbemannte Tarnflugzeuge auch zur Niederschlagsunterdrückung geeignet. So könnte man vom Wind vorangetriebene Wolken vor ihrer Ankunft an einem bestimmten Ort mit Trockeneis (gefrorenem Kohlen- dioxid), Silberjodid oder anderen kernbildenden Substanzen anreichern (»impfen«), um die Tropfenbildung anzuregen. Am überzeugendsten gelingt dies bislang in der Praxis mit der sogenannten Silberjodidimpfung: Das gelblich-grüne Salz wird in Aceton gelöst und bei etwa 1.000 Grad verbrannt. Dazu hängen an den Tragflächen der Flugzeuge schwere Generatoren, die das Gemisch in die Wolken versprühen. Auf diese Weise soll in den Wolken die Menge der sogenannten Eiskeime vermehrt werden. Ein Gramm Silberjodid kann zwischen vier und sechs Billiarden solcher Eiskeime produzieren. Zur Erinnerung: Die Vermehrung der Eiskeime hat zwei wichtige Wirkungskomponenten. Zum einen verdichtet sich der Wasserdampf um diese Kondensationskerne herum; er friert an. Und zum anderen sorgen die bei der Eisbildung freiwerdenden Wärmemengen dafür, daß innerhalb der Wolke weitere Aufwinde entstehen. Das treibt die schon vorhandenen Wassertröpfchen in noch höhere und damit kältere Schichten der Wolken, wo sie durch weitere Kondensation wachsen und schließlich als Regen aus der Wolke fallen.

Aus militärischer Sicht könnten Wolken also »gezwungen« werden, sich vor ihrer Ankunft im Zielgebiet abzuregnen, wodurch es dort trocken bliebe.

Nebel

Die jahrzehntelange Forschung hat dazu geführt, daß die Nebelauflösung schon heute zu einer wirkungsvollen Methode der Wetterbeeinflussung gereift ist, die sowohl in der militärischen als auch der zivilen Luftfahrt eingesetzt wird.

Erfolgreiche Nebelauflösung erfordert normalerweise einen Erhitzungs- oder Impfprozeß. Welches Verfahren besser wirkt, hängt von der Art des Nebels ab. Vereinfacht gesagt, gibt es zwei Grundtypen von Nebel: kalten und warmen. Kalter Nebel tritt bei Temperaturen unter 0°C auf. Das wirkungsvollste Auflösungsverfahren für kalten Nebel ist, ihn aus der Luft mit Mitteln zu impfen, die das Wachstum von Eiskristallen fördern. Warmen Nebel gibt es bei Temperaturen ab 0°C. Auf sein Konto gehen 90 Prozent der mit dem Nebel in Zusammenhang stehenden Probleme im Flugverkehr.

Das naheliegendste Verfahren zur Nebelauflösung ist hier die Erhitzung. Ein geringer Temperaturanstieg genügt nämlich in der Regel, um Nebel verdunsten zu lassen. Einige Jahrzehnte gelang dies mit der Anwendung des 1936 in England entwickelten FIDO-Verfahrens (von engl. Fog, intensive dispersal of = intensive Nebelzerstreuung). Das technische Konzept war äußerst einfach: Versprühen von Treibstoff mit anschließender Entzündung. Ein glücklicherweise sensibilisiertes Umweltbewußtsein hat diese Methode nahezu verschwinden lassen.

Heute neigt man eher dazu, wärmere Luft, die über einer Nebeldecke liegt, durch Hubschrauber in den Nebel hineinzumischen. Unter Laborbedingungen und in Feldversuchen haben sich auch schon Mikrowellen und Laser bewährt. In der Praxis mangelt es hier aber noch an geeigneten Techniken zur Erzeugung ausreichender und zielgerichteter Strahlungsenergie.

Jüngste Laborexperimente der US-Armee haben gezeigt, daß Nebelerzeugung machbar ist. Mit handelsüblichen, nicht näher benannten Geräten konnte dort auf einer Strecke von hundert Metern dichter Nebel erzeugt werden. Panzer- und Infanteriebewegungen könnten so verschleiert werden, militärische Operationen im Verborgenen stattfinden.

Stürme

Die Modifizierung von Stürmen zur Erreichung militärischer Ziele ist die aggressivste und kontroverseste Form der Wetterbeeinflussung. Die während eines Tropensturms freigesetzte Energie entspricht beispielsweise der von 10.000 Wasserstoffbomben zu je einer Megatonne. Hurrikane entstehen beispielsweise in der Nähe des Äquators über den Ozeanen. Sie werden durch die Verdunstung besonders warmen Wassers angeheizt. Das legt einen einfachen Schluß nahe: Wer die Wirbelstürme aufhalten will, muß eigentlich nur das Wasser kühlen oder zumindest den Verdunstungsprozeß unterbrechen.

Eine Forschergruppe vom amerikanischen Massachusetts Institute of Technology geht dieser Idee seit einiger Zeit nach. Flugzeuge fliegen vor dem Wirbelsturm her und besprühen das Meer mit biologisch abbaubarem Öl. Das Öl breitet sich großflächig aus und bildet einen dünnen Film, der das Wasser zu verdunsten hindert. Die Luft kühlt sich ab, und der Hurrikan kommt über der offenen See zum Stehen. Soweit die Theorie.

In der Praxis ist es bislang noch nicht gelungen, einen Ölfilm zu produzieren, der auch in rauher See dichthält. Und ein geschlossener Ölfilm läßt einen tobenden Hurrikan völlig ungebremst vorangleiten und unter Umständen sogar noch zusätzliche Geschwindigkeit gewinnen.

Verfahren zur Sturmerzeugung sind bislang noch nicht bekannt. Die US-Air-Force-Studie hält sich zu diesem Thema zudem auffällig bedeckt. Ein Indiz für fortgeschrittene, erfolgversprechende Studien? Man wird sehen. Entscheidend für den erfolgreichen Versuch einer Sturmerzeugung ist in jedem Fall die Fähigkeit, atmosphärische Instabilitäten zu erzeugen. Das könnte erreicht werden, indem man die vorhandene Wärmefreisetzung in der Atmosphäre gezielt verstärkt, für zusätzlichen Wasserdampf zur Bildung von Wolkenzellen sorgt und eine zusätzliche Erwärmung der Erdoberfläche und der unteren Atmosphäre vornimmt. Entscheidend dabei aber sind in jedem einzelnen Fall die vorhandenen lokalen und regionalen atmosphärischen Bedingungen. Die Zugrichtung erzeugter oder verstärkter Sturmzellen hängt schließlich von den herrschenden Winden ab, die bis heute glücklicherweise noch nicht steuerbar sind.

Gewitter

Durchschnittlich alle 40 Sekunden zuckt irgendwo auf der Welt ein besonders heftiger Blitz. Zumeist als Teil eines Gewitters mit starkem Regen, Hagel und Sturmböen. Wer häufig mit dem Flugzeug reist, hat wahrscheinlich bemerkt, daß Piloten bis zum Äußersten gehen, um Gewitterfronten auszuweichen. Sogar die Piloten der modernsten Kampfjets unternehmen alles, um den dabei entfesselten Naturgewalten aus dem Weg zu gehen. Auch die US-Air-Force-Studie erwartet für das Jahr 2025 noch keine nutzbaren Techniken zur Gewittervermeidung. Schlechtes Wetter wird auch dann noch eine Gefahr für die Luftfahrt darstellen.

Der für die nächsten 30 Jahre projektierte technische Fortschritt wird das Gefahrenpotential aber maßgeblich vermindern können. Computergesteuerte Flugsysteme werden in der Lage sein, Flugzeuge automatisch durch schnell wechselnde Winde zu führen. Diese Maschinen werden auch mit hochpräzisen Meßsystemen ausgestattet sein, die augenblicklich eine Sturmzelle vermessen können und das Flugzeug dann automatisch durch ihren sichersten Bereich steuern können. Für die Zukunft stellt man sich zudem vor, Flugzeuge mit unempfindlicherer Elektronik auszurüsten, die einen Blitzschlag übersteht und vielleicht sogar ein elektrisches Feld zur Neutralisierung oder Ablenkung von Blitzen um das Flugzeug errichten kann. Ein gutes Stichwort. Auch wenn Gewitter in ihrer Gesamtheit noch nicht beeinflußbar sind, können Blitze aber schon seit geraumer Zeit gezielt erzeugt werden.

Blitze

Ein bedeutendes Gebiet der militärischen Sturmforschung ist die Beeinflussung von Blitzen. Die Forschungsbemühungen gehen derzeit in die Richtung, das Auftreten oder die Gefahren von Blitzen einzudämmen.

Für Angriffszwecke könnten auch Forschungen zur Verstärkung des Potentials und der Intensität von Blitzen hilfreich sein. So werden seit einiger Zeit Methoden untersucht, die es erlauben könnten, das elektrische Potential eines Gewitters über bestimmten Zielen zu verändern, um Blitze auszulösen und sie während des Durchzugs des Gewitters an der gewünschten Stelle einschlagen zu lassen. Eile ist bei diesen Untersuchungen nicht geboten. Schließlich verfügen die Streitkräfte einiger Großmächte schon seit vielen Jahren über sogenannte E-Bomben (Elektromagnetische Bomben), die wie ein Blitzschlag wirken.

Künstlicher Blitzschlag

1932 hatte der bulgarische Wissenschaftler Christov entdeckt, daß Sprengladungen neben Licht und Schall auch elektromagnetische Impulse freisetzen, die wie ein Blitzschlag wirken. Seit den sechziger Jahren entwickelten amerikanische und russische Militärs elektromagnetische Bomben, die heute in Marschflugkörpern verschossen werden und in Millisekunden elektronische Geräte wie etwa Computer, Radar- und Funkanlagen zerstören. In der Nähe eines Flughafens, einer Börse oder eines Kraftwerkes zur Detonation gebracht, könnten E-Bomben Lebensnerven eines Kriegsgegners zerstören. Diese künstlich erzeugten Blitzschläge überlasten dann alle Schaltkreise der näheren Umgebung, von Alarmanlagen bis zu Zündungen von Fahrzeugen. An einen der zuletzt bekanntgewordenen Einsätze solcher Waffen können sie sich wahrscheinlich sogar noch erinnern: Am 24. März 1999 legten aus amerikanischen Flugzeugen abgeworfene elektromagnetische Bomben die Stromversorgung und alle Kommunikationsmöglichkeiten der serbischen Militärführung in Pristina (Kosovo) lahm. Die Serben waren in der Folge nicht mehr in der Lage, ihre militärischen Operationen zu koordinieren, und wurden so an den Verhandlungstisch gezwungen.

Die Beeinflussung der hohen Atmosphäre

Die Lufthülle der Erde besteht aus mehreren, klar voneinander getrennten Stockwerken. In den ersten zehn bis zwölf Kilometern oberhalb der Erdoberfläche, in der Troposphäre, spielen sich das Wettergeschehen sowie der klimatisch wichtige Austausch von Wärmeenergie zwischen der Lufthülle, den Ozeanen und dem Festland ab. Es folgt die Stratosphäre mit der für die Filterung von ultravioletter Strahlung wichtigen Ozonschicht. Und in etwa fünfzig Kilometern Höhe beginnt die Mesosphäre, die schließlich in Höhen von mehr als achtzig Kilometern in die Thermosphäre übergeht. Die reicht dann bis in etwa dreihundert Kilometer Höhe.

In der dort extrem dünnen Luft ist die Sonneneinstrahlung so intensiv, daß die Luftmoleküle zum Teil ionisiert werden und innerhalb der Thermosphäre die verschiedenen elektrisch leitenden Schichten der Ionosphäre entstehen. Bei der Ionisation werden Sauerstoffatome von schnellen Sonnenteilchen elektrisch aufgeladen. Diese Teilchen erreichen uns mit dem sogenannten Sonnenwind, der sie mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 1,5 Millionen Kilometern pro Stunde auf die Erdatmosphäre treffen läßt.

Text: FAZ

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