Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Jülicher Forscher wollen zweimal hoch hinaus

13.06.2006
Aus der Distanz sieht man manches klarer. Das könnte stellvertretend für die Erderkundungsprogramme der Europäischen Raumfahrtbehörde ESA stehen. In diesem sammeln Satelliten Daten aus der Atmosphäre, den Ozeanen und dem Festland. Das Ziel ist, Änderungen des Klimas und des Ökosystems Erde aufzuspüren und zu verstehen. Das Auswahlverfahren für eine neue Mission läuft derzeit. Sechs von 24 eingereichten Projekten stehen seit Ende Mai auf dem Prüfstand, an zweien davon sind Jülicher Wissenschaftler beteiligt.
Fluoreszenz verrät die Effizienz der grünen Lunge

Was für den Menschen als Luftschadstoff gilt, ist für Pflanzen überlebensnotwendig: Sie nutzen das Treibhausgas Kohlendioxid mithilfe der Photosynthese für ihr Wachstum. Wie hoch die Kapazität dieser "grünen Lunge" ist, konnten Wissenschaftler bisher aber nur abschätzen. In dem ESA-Projekt FLEX (FLuorescence EXplorer) wollen Jülicher Forscher mit Kollegen aus 13 Ländern das ändern. Von einem Satelliten aus wollen sie die Fluoreszenz der grünen Pflanzen von einem Satelliten aus messen und daraus die Photosyntheserate bestimmen.

"Bisher messen Wissenschaftler den "Grünheitsgrad" von Pflanzen. Sie bestimmen also die Menge des Farbstoffs Chlorophyll, der für die Photosynthese vorhanden ist. Daraus lässt sich dann errechnen, wie viel Kohlendioxid global durch die Photosynthese aufgenommen wird", sagt Dr. Uwe Rascher vom Jülicher Institut für Chemie und Dynamik der Geosphäre. "Das kann aber irreführend sein." Denn auch wenn der grüne Blattfarbstoff vorhanden ist, können Umweltbedingungen wie Trockenzeiten oder extreme Temperaturen die Photosynthese herunterregeln.

Diese dynamische Regelung der Photosynthese lässt sich bis heute nicht auf globalem Ma?stab erfassen. Hingegen steht die Fluoreszenz des Blattgrüns ("Chlorophylls") in direktem Zusammenhang mit der Photosyntheserate, also der Effizienz der Photosynthese. Bestrahlt man Blätter mit Laserlicht, lässt sich aus dem dann fluoreszierten Licht die Photosyntheseaktivität und Kohlendioxidaufnahme bestimmen.

"Für die Untersuchungen von einem Satelliten können wir nicht Blatt für Blatt mit dem Laser beschießen, allerdings führt auch das gewöhnliche Sonnenlicht zu einem Fluoreszenzsignal", erklärt Rascher. "Damit das Sonnenlicht dieses Signal nicht überstrahlt, messen wir in einem speziellen Bereich des Sonnenspektrums von nur einem Zehntel Nanometer Breite - den "Fraunhofer-Linien" - in dem das Sonnenlicht ausgelöscht ist." Ob und wie stark andere Prozesse als die Photosynthese das Signal in dem Bereich beeinträchtigen, werden die Forscher während der Vorstudien von FLEX klären.

Scharfer Blick auf die Spurengase in der Atmosphäre

Kleine Menge, große Wirkung - das gilt für Spurengase in der Atmosphäre wie etwa Ozon oder Wasserdampf und ihren Einfluss auf das Klima. In dem ESA-Projekt Premier (PRocess Exploitation through Measurement of Infrared milimetre-wave Radiation) wollen Jülicher Forscher zusammen mit Wissenschaftlern aus 15 Ländern bestimmen, wie sich verschiedenste Spurengase in der Atmosphäre ausbreiten. Genaue Informationen über solche dynamischen Prozesse, Strömungen und Wolkenbildung sind nötig, um Klimaänderungen besser vorherzusagen. Sie können zudem die Basis mittelfristiger Wettervorhersagen sein.

"Der Tropopausenbereich der Atmosphäre zwischen 10 und 18 Kilometern hat großen Einfluss auf das Klima, ist messtechnisch aber nur schwer zugänglich", sagt Prof. Martin Riese vom Institut für Chemie und Dynamik der Geosphäre. "Für kleine Bereiche gibt es zwar detaillierte Datensätze, globale Messungen hingegen sind sehr grob aufgelöst." PREMIER soll erstmals detaillierte Bilder dieser Zone mit einer rund zehnmal höheren räumlichen Auflösung liefern als bisherige Systeme. Dazu kombinieren die Wissenschaftler eine Infrarotkamera mit einem Michelson- Spektrometer. Anhand ihrer Infrarotstrahlung lassen sich so bis zu 40 verschiedene Gase unterscheiden und ihre räumliche Verteilung beobachten.

Eine erste Version des Instruments für den Flugbetrieb bauen die Jülicher Forscher mit Kollegen des Forschungszentrums Karlsruhe bereits. Es wird ab 2009 auf dem Forschungsflugzeug HALO seine Arbeit aufnehmen. Eine Herausforderung dabei war unter anderem die Datenmenge, die anfällt. "Es geht um rund ein halbes Terabyte pro Stunde, das entspricht der Speicherkapazität von 100 DVDs", sagt Riese. "Das können wir aber nun erfassen, auslesen und mit unserem Jülicher Supercomputer JUBL auswerten." Die Flugzeugdaten bieten damit auch einen realistischen Test der komplexen Auswertealgorithmen für die Satellitenmission PREMIER.

Barbara Schunk | Forschungszentrum Jülich
Weitere Informationen:
http://www.halo.dlr.de/
http://www.esa.int/esaCP/SEMHQH9ATME_index_0.html
http://www.fz-juelich.de/icg/icg-i/index.php?index=74

Weitere Berichte zu: Photosynthese Satellit Sonnenlicht Spurengas

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Ökologie Umwelt- Naturschutz:

nachricht Hochmodernes Forschungsflugzeug fliegt zurzeit über Europa
17.07.2017 | Universität Bremen

nachricht Baumgrenze wird nicht allein durch das Klima bestimmt
03.07.2017 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Ökologie Umwelt- Naturschutz >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Navigationssystem der Hirnzellen entschlüsselt

Das menschliche Gehirn besteht aus etwa hundert Milliarden Nervenzellen. Informationen zwischen ihnen werden über ein komplexes Netzwerk aus Nervenfasern übermittelt. Verdrahtet werden die meisten dieser Verbindungen vor der Geburt nach einem genetischen Bauplan, also ohne dass äußere Einflüsse eine Rolle spielen. Mehr darüber, wie das Navigationssystem funktioniert, das die Axone beim Wachstum leitet, haben jetzt Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) herausgefunden. Das berichten sie im Fachmagazin eLife.

Die Gesamtlänge des Nervenfasernetzes im Gehirn beträgt etwa 500.000 Kilometer, mehr als die Entfernung zwischen Erde und Mond. Damit es beim Verdrahten der...

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Im Focus: Breitbandlichtquellen mit flüssigem Kern

Jenaer Forschern ist es gelungen breitbandiges Laserlicht im mittleren Infrarotbereich mit Hilfe von flüssigkeitsgefüllten optischen Fasern zu erzeugen. Mit den Fasern lieferten sie zudem experimentelle Beweise für eine neue Dynamik von Solitonen – zeitlich und spektral stabile Lichtwellen – die aufgrund der besonderen Eigenschaften des Flüssigkerns entsteht. Die Ergebnisse der Arbeiten publizierte das Jenaer Wissenschaftler-Team vom Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), dem Fraunhofer-Insitut für Angewandte Optik und Feinmechanik, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Helmholtz-Insituts im renommierten Fachblatt Nature Communications.

Aus einem ultraschnellen intensiven Laserpuls, den sie in die Faser einkoppeln, erzeugen die Wissenschaftler ein, für das menschliche Auge nicht sichtbares,...

Im Focus: Flexible proximity sensor creates smart surfaces

Fraunhofer IPA has developed a proximity sensor made from silicone and carbon nanotubes (CNT) which detects objects and determines their position. The materials and printing process used mean that the sensor is extremely flexible, economical and can be used for large surfaces. Industry and research partners can use and further develop this innovation straight away.

At first glance, the proximity sensor appears to be nothing special: a thin, elastic layer of silicone onto which black square surfaces are printed, but these...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

10. Uelzener Forum: Demografischer Wandel und Digitalisierung

26.07.2017 | Veranstaltungen

Clash of Realities 2017: Anmeldung jetzt möglich. Internationale Konferenz an der TH Köln

26.07.2017 | Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Robuste Computer für's Auto

26.07.2017 | Seminare Workshops

Läuft wie am Schnürchen!

26.07.2017 | Seminare Workshops

Leicht ist manchmal ganz schön schwer!

26.07.2017 | Seminare Workshops