Killerknall aus Überschall: Mit Kampfjets gegen Wirbelstürme02. Dez 2008 15:24  |  Hurrikan Katrina von oben | Foto: NASA |
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Jedes Jahr im Spätsommer verursachen Wirbelstürme in den tropischen Regionen Amerikas und Asiens verheerende Schäden. Ein mutiger Kampfpilot und ein Überschallknall könnten das verhindern, sagt ein US-Wissenschaftler.
Es klingt wie das Drehbuch eines Katastrophenfilms aus Hollywood: Kampfpiloten sollen mit Überschallgeschwindigkeit das Auge eines Wirbelsturms umkreisen und ihn so stoppen. Dieses Szenario könnte bald ausprobiert werden, ginge es nach Arkadii Leonov von der Universität Arkon im US-Bundesstaat Ohio. Der Wissenschaftler hat die Auswirkungen von Überschalldruckwellen auf Wirbelstürme durchgerechnet und die Methode als Patent eingereicht.
Um das Vorhaben von Leonov zu erläutern, ist ein kleiner Exkurs in Sturmkunde nötig: Diese Stürme, die je nach Region Hurrikan, Taifun oder Zyklon genannt werden, entstehen in den Zonen der tropischen Passatwinde meist im Spätsommer. Dann ist das Wasser warm genug, um zu verdunsten und mit warmer Luft aufzusteigen. Weiter oben in der Atmosphäre kühlt das aufgestiegene Wasser ab, kondensiert und fällt wieder zur Erde. Die dabei frei werdende Wärme beschleunigt die aufsteigende Luft zusätzlich und zieht weitere Luftmassen an. Nach diesem
Konvektionsprinzip
funktioniert jedes Tiefdruckgebiet. Durch die Erdrotation wirkt auf die Luftmassen aber noch die sogenannte
Corioliskraft
. Sie bewirkt, dass sich die Luftmassen aufgrund des Druckgefälles in einer Rotation ins Zentrum des Tiefdruckgebietes bewegen.
Vom Tiefdrucksystem zum Wirbelsturm Durch Reibung der Luftmassen aneinander wird eine enorme Energie frei, die sich in unseren Breiten in Gewittern entlädt. In den «Wiegen» der Wirbelstürme über dem Meer dagegegen können, vereinfacht gesagt, durch die fehlenden Hindernisse dem System immer mehr Luftmassen zuströmen, die immer schneller rotieren. Diese Kreisbewegung beschleunigt die Umwälzung der Luftmassen zusätzlich und das System nimmt immer weiter an Fahrt auf. Sind die Bedingungen - Temperatur, Luftfeuchte, Wassertemperatur etc. - dafür optimal, entsteht ein sich selbsterhaltender Vorgang und das «normale» Tiefdrucksystem wächst zum Wirbelsturm.
 | Blick in das Auge des Hurrikans Katrina | Foto: NOAA |
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Um das ruhige Zentrum der Energiebündel – das Auge - bewegen sich die Luftmassen mit Geschwindigkeiten bis zu 350 Kilometer pro Stunde und werden nach oben gesaugt. Auf den offenen Weltmeeren ist das wenig problematisch. Treffen diese Winde aber auf Festland, sind nicht einmal mehr Häuser aus Stein sicher. Dazu kommt sinnflutartiger Regen, denn wenn die feuchten Luftmassen über das Land reiben, verlieren sie Energie und damit Wärme und die transportierte Feuchtigkeit kondensiert und fällt auf die Erde.
Sand ins Getriebe Wie bereits angedeutet, müssen verschiedene Bedingungen stimmen, damit das System Wirbelsturm aus sich selbst heraus funktioniert. Leonov und Kollegen planen nun, Sand in das Getriebe dieser Windmaschinen zu streuen: Kampfflugzeuge sollen mit Überschallgeschwindigkeit in den Hurrikan fliegen und das ruhige Auge des Wirbelsturms umkreisen. Die Schockwellen, die ein Flugzeug mit Überschallgeschwindigkeit auslöst, würde den Luftdruck im Zentrum des Sturms gewaltig erhöhen und das Ansaugen der feuchtwarmen Luftmassen unterbrechen. Das selbsterhaltende System der Luftbewegungen wäre so destabilisiert.
 | Zwei Überschall-Jets gegen den Sturm | Grafik: WIPO |
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Die Wissenschaftler spielen in ihrer Patentschrift in mehreren Szenarien durch, mit welchen Flugbahnen und mit wievielen Flugzeugen die Stürme destabilisiert werden könnten. «Zwei Kampfflieger vom Typ F-4 mit einer Geschwindigkeit von Mach 1,5 dürften genügen, um einen Wirbelsturm abzuschwächen oder aufzulösen», schreiben Leonov und Kollegen. Möglich wäre, dass die Flieger das Zentrum des Wirbelsturmes umkreisen und dabei die Schallmauer ein- oder mehrmals durchbrechen. Eine andere Möglichkeit wären ellyptische Flüge am Auge des Hurrikans vorbei entgegen der Drehrichtung des Wirbelsturms. Die Methode sei in der Umsetzung sehr flexibel, heißt es in der Patentschrift. Die Piloten müssten mit Flugbahn und Geschwindigkeit etwas experimentieren.
Sicherheitshalber sollten diese Versuche aber weit ab von der Küste durchgeführt werden, merken die Wissenschaftler an. Fakt sei jedenfalls, dass ein Flug mit Überschallgeschwindigkeit durch einen Wirbelsturm wesentlich stabiler sei als ein langsamerer Flug, und selbst langsamere Forschungsflüge in Wirbelstürme hätten Piloten unverletzt überstanden. Falls das Experiment nicht klappt, bleibt dem Forscher immer noch die Möglichkeit, das Patent als Drehbuch nach Hollywood zu verkaufen. (nz)
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