Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Empa bestimmt erstmals Vulkanaschekonzentrationen auf dem Jungfraujoch

21.04.2010
Auf dem Jungfraujoch analysiert die Schweizer Materialforschungsinstitution Empa kontinuierlich die Zusammensetzung der Schweizer Luft - und liefert damit wichtige Hinweise zu den vom Vulkan Eyjafjallajökull verursachten Veränderungen der Schadstoffkonzentrationen über der Schweiz.

Mit Hilfe derartiger Messungen und atmosphärischer Transportmodelle untersuchen Empa-Forscher normalerweise in der Vergangenheit liegende Emissionen. Verwendet man für die Computermodellierung Wettervorhersagen, können aber auch Prognosen gestellt werden - etwa wohin sich die Wolke aus isländischer Vulkanasche über Europa in den nächsten Tagen bewegen wird.

Messgeräte der Empa auf dem Jungfraujoch zeigten seit dem Abend des 17. Aprils mehrere starke Anstiege von Schwefeldioxid (SO2) sowie von Kleinstteilchen, den so genannten PM10-Partikeln. Normalerweise stellt sich in einem solchen Fall die Frage, woher diese Schadstoffe stammen. Diesmal war ihre Herkunft jedoch klar: Sie waren mit der Aschewolke des Vulkans Eyjafjallajökull aus Island ins Schweizer Hochgebirge verfrachtet worden.

Die Wissenschaftler der Empa, die zusammen mit dem Schweizer Bundesamt für Umwelt (BAFU) das nationale Beobachtungsnetz für Luftfremdstoffe (NABEL) betreiben, gewinnen aus den Messungen wichtige Informationen, vor allem über aktuelle Konzentrationen sowie die Zusammensetzung der Vulkanasche. Die höchsten am Jungfraujoch gemessenen Konzentrationen von PM10-Feinstaub (Partikel mit einem Durchmesser kleiner als 10 Mikrometer) betrugen in den vergangenen Tagen rund 30 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft. Die chemische Zusammensetzung der Vulkanasche wollen die Empa-Forscher in den nächsten Tagen analysieren.

Die Gesamtteilchenmasse - eine entscheidende Grösse

Aus den kontinuierlichen Messungen der Empa können laufend die aktuellen Feinstabkonzentrationen bestimmt werden, eine entscheidende Information, um die Gefährlichkeit der Aschewolke für Flugzeugturbinen abschätzen zu können. Diese Daten sind eine ideale Ergänzung zu den Laser-basierten Lidarmessungen der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich und von MeteoSchweiz, mit denen sich zwar vertikale Profile und damit die Höhe und Ausdehnung der Aschewolke bestimmen lassen, die aber keine verlässliche Auskunft zu Massenkonzentrationen liefern. Die Messungen der Empa werden zudem von einer Reihe weiterer Analysen des Paul Scherrer Instituts (PSI) am Jungfraujoch ergänzt, mit denen sich z.B. die Grössenverteilung und optischen Eigenschaften der Partikel bestimmen lassen.

Die Empa wertet daher in den nächsten Tagen die Partikelfilter der auf 3571 Meter über Meer gelegenen Sphinx-Forschungsstation auf dem Jungfraujoch aus. Dies wird allerdings einige Tage dauern. Bevor die Analyse mit dem induktiv gekoppeltem Plasmaspektrometer (ICP-MS, "inductively coupled plasma mass spectrometer") möglich ist, müssen die Proben erst aufwändig präpariert werden. Andere NABEL-Messstationen, z.B. die auf der Rigi, liefern weitere Messdaten auf anderen Höhenniveaus und zeigen, wie stark und wie schnell die Aschewolke absinkt. Alle Messdaten zusammen ergeben dann ein genaueres Bild.

Kurzzeitprognosen sind möglich - und sehr begehrt

Normalerweise benutzen die Empa-Forscher und -Forscherinnen die Daten aus ihren Schadstoffmessungen in Kombination mit atmosphärischen Strömungsmodellen - so genannten Partikeltransportmodellen -, um Quellregionen für bestimmte Schadstoffe zu identifizieren. Das Modell liefert dabei die Information, woher die Luft stammt, die am Jungfraujoch gemessen wird. Das Prinzip lässt sich jedoch auch umkehren: Mit Hilfe von Wettervorhersagen kann das gleiche Modell berechnen, wie sich eine Schadstoffwolke von einer Quelle wie einem Vulkan künftig ausbreiten wird. Dies ermöglicht aussagekräftige Prognosen für zwei bis drei Tage.

Die Empa benutzt für rechenintensive Modellierungen wie diese das Modell "FLEXPART" und ihren Hochleistungs-Clusterrechner Ipazia. "Die Computerbilder zeigen deutlich, dass die neu hereinkommende Wolke die Schweiz zumindest bis Freitag nicht direkt treffen wird", erklären Dominik Brunner und Stephan Henne von der Empa-Abteilung "Luftfremdstoffe/Umwelttechnik". "England, die Benelux-Länder und Deutschland dürften dagegen weiterhin mehr oder weniger stark betroffen sein." Allerdings, so betont Henne, stützen sich die Prognosen wie bei anderen Computersimulationen auch auf gewisse Annahmen, beispielsweise der "Quellstärke", also wie viel Material vom Vulkan ausgeworfen wird. Zudem sei nicht genau bekannt, wie sich das Eruptionsmaterial chemisch zusammensetzt und wie es durch Niederschlag ausgewaschen werden kann.

Sehr interessiert - sowohl an den Messungen wie an Prognosen - ist vor allem das Schweizer Bundesamt für Zivilluftfahrt (Bazl), das anhand dieser und zahlreicher anderer Daten entscheiden muss, ob eine Flugsperre verhängt, verlängert oder aufgehoben wird. "Karten mit absoluten Werten in den unterschiedlichen Luftschichten kann jedoch zurzeit noch niemand liefern", sagt Brigitte Buchmann, Leiterin der Empa-Abteilung "Luftfremdstoffe/Umwelttechnik". "Unsere Modellrechnungen bestätigen aber immerhin die Richtigkeit der Vorhersagen, etwa durch das englische Vulcanic Ash Advisory Center".

Rémy Nideröst | idw
Weitere Informationen:
http://www.empa.ch/plugin/template/empa/3/93945/---/l=1

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Ökologie Umwelt- Naturschutz:

nachricht Rotalge Gracilaria vermiculophylla: Die Schnellere gewinnt
19.05.2016 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

nachricht Tropische Sekundärwälder können unerwartet große Mengen CO2 aufnehmen
18.05.2016 | Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig

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: Computational High-Throughput-Screening findet neue Hartmagnete die weniger Seltene Erden enthalten

Für Zukunftstechnologien wie Elektromobilität und erneuerbare Energien ist der Einsatz von starken Dauermagneten von großer Bedeutung. Für deren Herstellung werden Seltene Erden benötigt. Dem Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg ist es nun gelungen, mit einem selbst entwickelten Simulationsverfahren auf Basis eines High-Throughput-Screening (HTS) vielversprechende Materialansätze für neue Dauermagnete zu identifizieren. Das Team verbesserte damit die magnetischen Eigenschaften und ersetzte gleichzeitig Seltene Erden durch Elemente, die weniger teuer und zuverlässig verfügbar sind. Die Ergebnisse wurden im Online-Fachmagazin »Scientific Reports« publiziert.

Ausgangspunkt des Projekts der IWM-Forscher Wolfgang Körner, Georg Krugel und Christian Elsässer war eine Neodym-Eisen-Stickstoff-Verbindung, die auf einem...

Im Focus: University of Queensland: In weniger als 2 Stunden ans andere Ende der Welt reisen

Ein internationales Forschungsteam, darunter Wissenschaftler der University of Queensland, hat im Süden Australiens einen erfolgreichen Hyperschallgeschwindigkeitstestflug absolviert und damit futuristische Reisemöglichkeiten greifbarer gemacht.

Flugreisen von London nach Sydney in unter zwei Stunden werden, dank des HiFiRE Programms, immer realistischer. Im Rahmen dieses Projekts werden in den...

Im Focus: Computational high-throughput screening finds hard magnets containing less rare earth elements

Permanent magnets are very important for technologies of the future like electromobility and renewable energy, and rare earth elements (REE) are necessary for their manufacture. The Fraunhofer Institute for Mechanics of Materials IWM in Freiburg, Germany, has now succeeded in identifying promising approaches and materials for new permanent magnets through use of an in-house simulation process based on high-throughput screening (HTS). The team was able to improve magnetic properties this way and at the same time replaced REE with elements that are less expensive and readily available. The results were published in the online technical journal “Scientific Reports”.

The starting point for IWM researchers Wolfgang Körner, Georg Krugel, and Christian Elsässer was a neodymium-iron-nitrogen compound based on a type of...

Im Focus: Mit atomarer Präzision: Technologien für die übernächste Chipgeneration

Im Projekt »Beyond EUV« entwickeln die Fraunhofer-Institute für Lasertechnik ILT in Aachen und für angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena wesentliche Technologien zur Fertigung einer neuen Generation von Mikrochips mit EUV-Strahlung bei 6,7 nm. Die Strukturen sind dann kaum noch dicker als einzelne Atome und ermöglichen besonders hoch integrierte Schaltkreise zum Beispiel für Wearables oder gedankengesteuerte Prothesen.

Gordon Moore formulierte 1965 das später nach ihm benannte Gesetz, wonach sich alle ein bis zwei Jahre die Komplexität integrierter Schaltungen verdoppelt. Er...

Im Focus: Ein negatives Enzym liefert positive Resultate

In den letzten zwanzig Jahren hat die Chemie viele wichtige Instrumente und Verfahren für die Biologie hervorgebracht. Heute können wir Proteine herstellen, die in der Natur bisher nicht vorkommen. Es lassen sich Bilder von Ausschnitten lebender Zellen aufnehmen und sogar einzelne Zellen in lebendigen Tieren beobachten. Diese Woche haben zwei Forschungsgruppen der Universitäten Basel und Genf, die beide dem Nationalen Forschungsschwerpunkt Molecular Systems Engineering angehören, im Forschungsmagazin «ACS Central Science» präsentiert, wie man ein nicht-natürliches Protein designt, das völlig neue Fähigkeiten aufweist.

Proteine sind die Arbeitspferde jeder Zelle. Sie bestehen aus Aminosäurebausteinen, die als Kette verbunden sind, welche sich zu funktionalen Maschinen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juli 2016

25.05.2016 | Veranstaltungen

"European Conference on Modelling and Simulation" an der OTH Regensburg

25.05.2016 | Veranstaltungen

Fachtagung »Magnetwerkstoffe und Seltene Erden«

25.05.2016 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

ILA 2016: Additive Produktion ­einsatzfähiger Bauteile durch effiziente Prozessketten

25.05.2016 | Messenachrichten

Reliable in-line inspections of high-strength automotive body parts within seconds

25.05.2016 | Messenachrichten

Wie Zellen Barrieren überwinden

25.05.2016 | Förderungen Preise