Fenómenos meteorológicos extremos, como tormentas eléctricas, fuertes lluvias e inundaciones resultantes, influir en la Tierra y los sistemas ambientales a largo plazo. Para estudiar los impactos de los extremos hidrológicos de manera integral, desde la precipitación hasta el agua que ingresa al suelo y la descarga que fluye hacia el océano, está a punto de comenzar una campaña de medición en Müglitztal / Sajonia bajo la Iniciativa MOSES Helmholtz. La campaña de medición está coordinada por el Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT).

Un solo evento de fuertes lluvias puede tener serios impactos en todo un sistema fluvial, que van desde la erosión de la tierra por inundaciones hasta el transporte de nutrientes y contaminantes y cambios en el ecosistema. La actual campaña de medición de MOSES estudia los eventos extremos hidrológicos desde la fuente en la atmósfera hasta la respuesta de los biosistemas.

MOSES son las siglas de "Soluciones de observación modular para sistemas terrestres". Dentro de esta iniciativa conjunta, nueve centros de investigación de la Asociación Helmholtz establecieron sistemas de observación móviles y modulares para estudiar los impactos de eventos dinámicos temporal y espacialmente limitados, tales como precipitaciones extremas y eventos de descarga, sobre el desarrollo a largo plazo de la Tierra y los sistemas ambientales. La actual campaña de medición de los extremos hidrológicos coordinada por KIT se lleva a cabo desde mediados de mayo hasta mediados de julio de 2019 en Müglitztal, Sajonia. En esta región, ubicado en el Erzgebirge Oriental (Montes Metálicos), ciertas condiciones climáticas pueden resultar en precipitaciones extremas e inundaciones, un ejemplo es la inundación de 2002. Tales eventos extremos son provocados por depresiones que, junto con los efectos de bloqueo de las montañas, causar alta precipitación, o por eventos de precipitación convectiva a pequeña escala, es decir., tormentas eléctricas que puede estar asociado con inundaciones en un área limitada como un valle de montaña.

Además de la División de Investigación de la Troposfera del Instituto de Investigación Meteorológica y Climática de KIT (IMK-TRO), el Centro Helmholtz de Investigaciones Ambientales (UFZ) Leipzig, Forschungszentrum Jülich (FZJ), y el Centro Helmholtz de Potsdam — Centro Alemán de Investigación de Geociencias (GFZ) están involucrados en la campaña de medición actual con sus sistemas de medición.

KIT utilizará su observatorio móvil KITcube. Proporciona información sobre la formación y desarrollo de lluvias fuertes, distribución de la precipitación, y evaporación. Entre otros, se aplica un radar para medir la precipitación en un radio de 100 km, un radiómetro de microondas sirve para determinar los perfiles de temperatura y humedad atmosférica, y se utiliza un sistema lidar para medir el perfil del viento con la ayuda de láseres. Las radiosondas proporcionan información sobre el estado de la atmósfera hasta una altura de 18 km. Una red de distrómetros, es decir, sistemas para el seguimiento continuo de la intensidad de las precipitaciones y el tamaño de las gotas de lluvia, proporciona información adicional sobre los procesos en el área de observación.

Los científicos de la UFZ se centrarán en la humedad del suelo, que es una variable importante para controlar la descarga de agua de lluvia. Si el suelo es demasiado húmedo o extremadamente seco, el agua de lluvia fluye de la superficie de la tierra y las inundaciones pueden desarrollarse más rápidamente. Para monitorear de manera óptima el desarrollo de la humedad del suelo, UFZ instalará un móvil, Red de sensores inalámbricos para medir la humedad y la temperatura del suelo a profundidades variables. En contraste con los sistemas clásicos, la red de sensores permite un ajuste preciso de las posiciones y la distribución de los sensores, así como de las velocidades de exploración a las condiciones de medición locales. Aparte de la red de sensores estacionarios, Se aplicarán rovers móviles de rayos cósmicos con sensores de neutrones especialmente desarrollados. Con ellos, los investigadores pueden observar una variación a gran escala de la humedad del suelo en el área de captación de Müglitz.

Los científicos de Forschungszentrum Jülich lanzarán sondas de globos de hasta 35 km de altura para determinar, entre otros, cómo las tormentas eléctricas afectan el clima a largo plazo. Usando vapor de agua, ozono, e instrumentos en la nube, estudian el transporte de trazas de gas a través de tormentas eléctricas hacia la troposfera superior, la capa inferior de la atmósfera de la Tierra, o incluso hacia la estratosfera superior.

Los investigadores de GFZ utilizarán unidades de medición móviles para estudiar la influencia del agua almacenada en el desarrollo de una inundación. Además de los sensores de rayos cósmicos para medir el agua en la parte superior del suelo y los sensores para medir el agua subterránea cercana a la superficie, también utilizarán los llamados gravímetros. Estos sistemas detectan variaciones de la gravedad de la Tierra debido a los cambios en las masas de agua subterránea, también a mayores profundidades.