Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Atmosphärenforscher untersuchen Ursachen des Klimawandels am Äquator

07.01.2005


Große Gebiete der tropischen Regenwälder in Afrika und Südamerika fallen Brandrodungen zum Opfer. Die Luftschadstoffe und Treibhausgase wie Kohlendioxid aus diesen Bränden verbreiten sich über große Entfernungen und beeinflussen das globale Klima ganz wesentlich. Denn es besteht eine direkte Verbindung zwischen den Luftmassen der Tropen und der Polargebiete. Doch anders als in den Polarregionen ist über das atmosphärische Geschehen in den Tropen bislang sehr wenig bekannt. Atmosphärenforscher der Universität Bremen und des Alfred-Wegener-Instituts in Bremerhaven haben jetzt im Rahmen einer internationalen Kampagne mit Methoden der Erdfernerkundung die Zusammensetzung und Prozesse in der tropischen Atmosphäre vom Erdboden bis in 30 Kilometer Höhe erfasst.



Mit aufwändigen mathematischen Verfahren werden die Daten jetzt ausgewertet, um Informationen über die Konzentration und den Transport von umweltschädigenden Spurengasen aus den Biomasseverbrennungen, den Wasserdampfgehalt der Atmosphäre, die Stärke der Ozonschicht, die Variabilität der UV-B-Strahlung sowie über die Bildung von Eiswolken (Zirren) zu erhalten. Diese Kenntnisse sind erforderlich, um die weltweite Klimaentwicklung verstehen und vorhersagen zu können - und um vielleicht noch rechtzeitig bei den von Menschen verursachten Klimaproblemen durch geeignete Maßnahmen, wie zum Beispiel denen im Kyoto-Protokoll festgelegten, einzugreifen.



Die Atmosphäre und ihre Zusammensetzung spielt eine zentrale Rolle für das Klima unserer Erde. Die für das Klima wichtigsten Höhenbereiche der Atmosphäre sind die Troposphäre und die Stratosphäre. Die Troposphäre reicht von der Erdoberfläche bis etwa 15 km Höhe. Hier findet das gesamte Wettergeschehen statt, also Wolkenbildung, Regen, Wind oder Stürme treten in diesem unteren Stockwerk der Atmosphäre auf. Die Stratosphäre schließt sich an und reicht ungefähr bis zu einer Höhe von 50 km. In der Stratosphäre befindet sich die lebenswichtige Ozonschicht, die uns vor der UV-B-Strahlung schützt und deren Abnahme insbesondere in den Polargebieten (Ozonloch) in den vergangenen 20 Jahren Anlass zu großer Sorge gibt. Die verschiedenen Stockwerke der Atmosphäre sind miteinander gekoppelt und alle Schichten beeinflussen das globale Klima, so zum Beispiel über die Kohlendioxid-Emissionen (CO2) durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe oder die Emissionen der Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW).

Aktiv und passiv - zwei Methoden der Erdfernerkundung

In den Tropen gibt es für die Luftmassen der Troposphäre quasi einen Kamineffekt. Die Luftmassen steigen aufgrund der sehr hohen Sonneneinstrahlung und der damit verbundenen Erwärmung rasch auf und gelangen von der Troposphäre in die Stratosphäre. Von der tropischen Stratosphäre werden die Luftmassen dann in die mittleren und hohen Breiten transportiert und in den Polargebieten sinken sie ab und treten wieder in die Troposphäre ein. Die Tropen spielen somit eine zentrale Rolle für das globale Klima und es existiert ein direkter Zusammenhang zwischen den Luftmassen der Tropen und der Polargebiete. Besonders bedeutsam ist der Bereich zwischen der Troposphäre und Stratosphäre. Abgesehen von gezielten Flugzeugkampagnen gab es bislang allerdings nur wenige atmosphärische Messungen im Bereich der Tropen.

Im Rahmen des internationalen, von der Europäischen Union geförderten Projektes STAR (Support for Tropical Atmospheric Research) und des von der Helmholtz-Gesellschaft geförderten virtuellen Institutes PEP (Pole - Equator - Pole) wurde in den Tropen kürzlich eine erste Kampagne mit bodengebundenen Fernerkundungsinstrumenten durchgeführt. Die Atmosphärenforscher unter Leitung der Professoren Justus Notholt (Uni Bremen) und Otto Schrems (Alfred-Wegener-Institut), Bremerhaven, untersuchten dabei die Zusammensetzung der gesamten tropischen Atmosphäre vom Erdboden bis in 30 km Höhe und darüber hinaus.

Die an der Kampagne beteiligten Forscher haben bislang überwiegend Messungen in den eisigen Polargebieten durchgeführt und dort umfangreiche Erfahrungen beim Betrieb der Meßsysteme unter extremen Bedingungen sammeln können. In den Polargebieten und jetzt in den Tropen kamen dabei sowohl "passive" als auch "aktive" Methoden zum Einsatz. Bei der "passiven" Methode nutzt man die Abschwächung der Sonnenstrahlung durch die Spurenstoffe in der Atmosphäre aus. Hierfür setzt man hochauflösende Infrarotspektrometer ein. Mit aufwendigen Auswerteverfahren erhält man die Konzentrationen der Spurenstoffe bis in ca. 30 km Höhe. Beim "aktiven" Verfahren, der Lidar-Methode, wird ein Laserstrahl in die Atmosphäre gesendet und das von Molekülen oder Partikeln zurückgestreute Licht liefert die Konzentrationsprofile der zu untersuchenden Substanzen.

High-Tech-Messinstrumente in transportablen Laborcontainern

Die vom Alfred-Wegener-Institut, Uni Bremen und weiteren Instituten durchgeführte Messkampagne fand bei tropischen Temperaturen, hoher Luftfeuchtigkeit in den Monaten September bis November 2004 in Paramaribo, der Hauptstadt von Surinam statt. Surinam liegt im Norden von Südamerika und grenzt im Osten an Französisch Guyana, im Süden an Brasilien, Guyana im Westen und im Norden an den Atlantischen Ozean. Für diese Messungen musste die gesamte benötigte Technik einschließlich eines leistungsfähigen Stromgenerators ins Land gebracht werden. Die für die Kampagne eingesetzten, hochsensiblen High-Tech-Messinstrumente sind in klimatisierten Laborcontainern untergebracht, die im Sommer von Deutschland auf dem Seeweg nach Surinam transportiert worden waren.

Gemessen wurden die Konzentration und der Transport von Spurenstoffen in der Atmosphäre, die Variabilität der an der Erdoberfläche ankommenden UV-Strahlung, sowie der Wasserdampfgehalt der Atmosphäre. Gezielt wurden auch die hohen Eiswolken (Zirren) beobachtet, deren Bildung und Einfluss auf den Strahlungshaushalt noch weitgehend unbekannt ist. Derartige Untersuchungen sind zum Verständnis des Strahlungshaushalts und zur Untersuchung des Transportes von Verbrennungsprodukten in der Atmosphäre von großer Bedeutung. Eine weitere Messkampagne wird in der kommenden Trockenzeit im Februar/März 2005 durchgeführt.

Bei der Vorbereitung und Durchführung des Forschungsprojektes waren auch die jungen Firmen Impres GmbH aus Bremen und Isitec GmbH aus Bremerhaven beteiligt, zwei Unternehmen, die sich auf die Entwicklung und den mobilen Einsatz wissenschaftlicher Meßsysteme spezialisiert haben. Die Messungen und erste Analysen vor Ort wurden von Dr. Franz Immler vom Alfred-Wegener-Institut und Dr. Thorsten Warneke von der Uni Bremen vorgenommen. Die Kampagne zeigt auch, wie vielfältig die Forschungseinrichtungen der "Stadt der Wissenschaft 2005: Bremen und Bremerhaven" und Unternehmen des Landes Bremen in wissenschaftlichen Projekten zusammenarbeiten.

Zur Unterstützung solcher globaler Forschungsaktivitäten wie die geschilderte Messkampagnen wurde im September 2004 von der Helmholtz-Gemeinschaft das virtuelle Institut PEP unter Beteiligung des Alfred-Wegener-Institutes in Bremerhaven & Potsdam, des Forschungszentrums Karlsruhe sowie der Universitäten Bremen und Potsdam gegründet. Gemeinsam wollen die beteiligten Umwelt-Wissenschaftler des virtuellen Institutes anhand einer Kette von Messstationen von der Arktis über mittlere Breiten, die Tropen bis zur Antarktis zusammen mit Modellrechnungen untersuchen, wie die Emissionen klimarelevanter Substanzen in der Atmosphäre transportiert und umgewandelt werden. Derartige Untersuchungen sind z.B. auch im Rahmen des Kyoto-Protokolls wichtig. Die Emissionen von Treibhausgasen (z.B. CO2) sind durch das Kyoto-Protokoll reglementiert. Bis zum Ende der Weltklimakonferenz in Buenos Aires am 16. Dezember 2004 hatten 132 Staaten das Kyoto-Protokoll ratifiziert.

Weitere Informationen:

Universität Bremen
Fachbereich Physik/Elektrotechnik
Institut für Umweltphysik
Prof. Dr. Justus Notholt
Tel. 0421 218 8982
Email: jnotholt@iup.physik.uni-bremen.de

und

Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung Bremerhaven
Fachbereich Klimasystem
Prof. Dr. Otto Schrems
Tel. 0471 4831 1480
Email: oschrems@awi-bremerhaven.de

Angelika Rockel | idw
Weitere Informationen:
http://www.iup.physik.uni-bremen.de
http://www.awi-bremerhaven.de

Weitere Berichte zu: Luftmasse Polargebiet Stratosphäre Tropen Troposphäre

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur
22.06.2017 | Fraunhofer-Gesellschaft

nachricht Ursuppe in Dosen
21.06.2017 | Universität Duisburg-Essen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften