Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Hören, wie warm es ist?

25.04.2005


Meteorologen der Leipziger Universität Leipziger entwickeln akustisch-tomografische Methoden weiter



Das Equipment für seine tomografischen Studien hat Dr. Armin Raabe, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Meteorologie der Universität Leipzig, in doppelter Ausführung: einmal als Modell von zwei mal zwei Metern in einer Ecke des Labors, und einmal füllt es als Ausrüstung für die Messungen im Gelände eine ganze Garage aus. Deren Inhalt besteht aus ein paar Regalen voller eimergroßer Lautsprecher, zahllosen Akkus und einigen Kilometern Kabel.



Wie das Ganze funktioniert, kann man am Modell besser sehen. Auf dem Gestell werden an jeweils zwei rechtwinklig zueinander stehenden Außenkanten der Quadrate in gleichmäßigen Abständen Lautsprecher befestigt und an der jeweils gegenüberliegenden Seite Mikrofone. Wenn die Lautsprecher Schallwellen aussenden, nehmen die Mikros diese auf. Aber nicht in unveränderter Form, denn zwischen einem Sende- und einem Empfangspunkt enthalten die Schallparameter, welche die Schallwellenausbreitung beschreiben, Informationen über den Zustand der sondierten Luftschicht. Wind und Wärme beispielsweise verdriften, bremsen oder beschleunigen die Schallwellen. (Luftfeuchtigkeit würde sie verstärken oder dämpfen - aber das spielt in diesem Zusammenhang keine Rolle.) Vergleicht man die ausgesendeten mit den empfangenen Schallwellen, sind also Aussagen über Witterungserscheinungen auf der schachbrettartig untersuchten Fläche möglich. Diese beziehen sich, weil innerhalb jeder "Scheibe" Durchschnittwerte gebildet werden, auf die ganze Fläche. Diese Qualität wäre mit einzeln auf dem Gelände positionierten Messegeräten nicht erreichbar. Zwar können von meteorologischen Punktmessungen zeitlich hoch aufgelöste Informationen gewonnen werden, eine fehlerfreie Informationsübertragung auf größere Gebiete ist jedoch unmöglich. Die ebenfalls üblichen Fernerkundungsverfahren, zum Beispiel durch Satelliten, liefern andererseits zwar räumlich aufgelöste Daten, sind jedoch in ihrer zeitlichen Auflösung begrenzt.

Vergleicht man die mittels akustisch-tomografischer Methoden gewonnenen Werte über die Verteilung von Witterungserscheinungen über einem Areal dann mit denen eines irgendwo in dieser Landschaft installierten Messgerätes, ergeben sich in der Regel Differenzen. Die sagen aus, inwieweit das Messgerät an der richtigen Stelle aufgebaut wurde - und ob es überhaupt in der Lage ist, Daten zu ermitteln, die als Durchschnittswert akzeptabel sind. Auf diesem Wege können auch Regeln erarbeitet werden, die man ganz allgemein bei der Installierung von Messstationen beachten sollte. "Wir können außerdem ermitteln, was die numerische Atmosphärenmodelle, also die Methoden nach denen per Computer die Vorgänge in der Atmosphäre berechnet werden, taugen. Das Optimum wäre, wenn die Numerik nach Eingabe aller Parameter die selben Dinge errechnet, wie wir in der Realität beobachten. Um das zu erreichen, müssen die Modelle mit Hilfe unserer Messungen perfektioniert werden."

Für diese Forschungen ist es nicht notwendig, die Ausrüstung an ständig neuen Messfeldern zu installieren. In der Regel ist die Arbeitsgruppe um Dr. Raabe auf einer Fläche in Melbitz bei Torgau auf dem Gelände des Instituts für Troposphärenforschung und in Lindenberg südlich von Berlin unterwegs. Das handliche Modell ist allerdings nicht nur dazu da, das Wirkprinzip zu veranschaulichen, sondern auch, Messungen zu ermöglichen, in dem Landschaftsmodelle künstlich erzeugtem Wetter ausgesetzt werden. Das geschieht zumeist in Windkanal der TU Dresden. Diese Miniaturisierung akustisch-tomographischer Methoden ist das Ergebnis von Entwicklungsarbeiten der Universität Leipzig.

Diese Messmethode hilft jedoch nicht nur den Meteorologen, sondern auch anderen, die ergründen wollen, wie sich Gase innerhalb eines Raumes verteilen. Deshalb ist das Modell der Leipziger Wissenschaftler auch in der Industrie unterwegs und misst unter anderem, wie sich in einer Kammer mit verschiedenen Öffnungen warme und kühlere Massen im Raum bewegen - eine Frage, die mit einem simplen Thermometer nicht umfassend zu beantworten wäre.

Wenn man mit Hilfe der Tomografie erkennt, welche Auskünfte veränderte Schallwellen über Wind und Temperaturen geben, kann man das Ganze aus umdrehen und fragen: Bei welchem Wetter breiten sich Schallwällen wie aus? Eine Antwort, die die Erzeuger oder auch Erdulder von Schallwällen - die ja ab einer gewissen Stärke als Lärm empfunden werden - zumeist gern beantwortet hätten. Marlis Heinz

weitere Informationen:
Dr. Armin Raabe
Telefon: 0341 97-32853
E-Mail: raabe@uni-leipzig.de

Dr. Bärbel Adams | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-leipzig.de
http://www.uni-leipzig.de/~meteo

Weitere Berichte zu: Lautsprecher Schallwelle Witterungserscheinung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Klimawandel schwächt tropische Windsysteme
20.10.2017 | MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen

nachricht An der Wurzel des Amazonas: Bodentiefe bestimmt Vegetationstyp
20.10.2017 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Strukturbiologieforschung in Berlin: DFG bewilligt Mittel für neue Hochleistungsmikroskope

20.10.2017 | Förderungen Preise