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 Erste "Rote Liste" gefährdeter Lebensräume in Europa
16.01.2017 | Universität Wien

nachricht Kann das "Greening" grüner werden?
11.01.2017 | Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

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: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wie der Nordatlantik zum Wärmepirat wurde

23.01.2017 | Geowissenschaften

Immunabwehr ohne Kollateralschaden

23.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

23.01.2017 | Physik Astronomie