Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

TU Berlin: Klima-Woche - Austausch mit dem Weltall

29.11.2019

„Cosmic Sense“ – kosmische Strahlung soll Aufschluss über Bodenfeuchtigkeit und Entwicklungen beim Klimawandel geben

Der Bauernkalender ist heute keine belastbare Quelle mehr für die Produktionsbedingungen in der modernen Landwirtschaft. Drohende Hochwasser oder Trockenperioden zuverlässig vorherzusagen ist eine noch unbewältigte Herausforderung auch für die Wissenschaft. Eine wesentliche Rolle im Klima-Geschehen spielt der Wasseraustausch zwischen Boden und Atmosphäre. Um darüber nähere Erkenntnisse zu gewinnen, haben Forscher*innen von sieben Universitäten und Helmholtz-Einrichtungen aus ganz Deutschland im Sommer 2019 bei Peißenberg im Ost-Allgäu ein temporäres Observatorium aufgebaut, um weltweit zum ersten Mal in einem interdisziplinären Cluster mehr als 20 Neutronensonden im Dienste der Klimaforschung zusammenzulegen. Dessen Daten werden nun ausgewertet. In dem Forschungsprojekt der Deutschen Forschungsgemeinschaft „Cosmic Sense“ leitet die TU Berlin mit dem Fachgebiet Geoinformation in der Umweltplanung die Forschungseinheit „Fernerkundung“.


Interessant sind für die „Cosmic Sense“-Forscher*innen nicht vorrangig Niederschlag und Temperatur. Mit speziellen Sensoren sammeln sie Daten über die kosmische Strahlung, die permanent aus dem Weltall auf die Erde trifft, in sie eindringt und schließlich Aufschluss über die sich wandelnde Feuchtigkeit im Boden gibt. Daraus wollen sie anschließend Prognosen über Klima-Geschehen wie drohende Hochwasser, Trocken- und Dürreperioden ableiten.

Messungen mit speziellen Neutronensonden und Drohnen

„Wasser ist die treibende Größe, es ist zentral für die Klimaveränderungen auf der Erde. Es ist ständig in Bewegung, in Boden, Luft, in Pflanzen, Tieren und Menschen“, erklärt Prof. Dr. Birgit Kleinschmit vom TU-Fachgebiet Geoinformation in der Umweltplanung. Sie leitet zusammen mit Dr. Michael Förster im Projekt „Cosmic Sense“ eine von zehn Forschungseinheiten, die Forschungseinheit „Fernerkundung“. „Wir wollen im Projekt zum einen Muster in der Wasserverteilung im Untersuchungsgebiet erkennen, die für den durchwurzelten Boden repräsentativ sind, auch wenn sie sich durch Austrocknung und Niederschläge laufend ändern. Zum anderen erwarten wir nach einer großflächigen Berechnung der Bodenfeuchte, der wichtigsten Messgröße, nähere Erkenntnisse eben über den Wasseraustausch mit der Atmosphäre. Das könnte eindeutigere Klima-Prognosen erlauben.“ Bei den Messungen kommen einzigartige Datensammlungen zusammen, denn die verwendeten Messgeräte und die geophysikalischen Verfahren weisen mehrere Besonderheiten auf: „Wir messen mit Neutronensonden der neuesten Generation, sogenannten ‚Cosmic-Ray Neutron Sensors‘, kurz CRNS. Diese zählen die atmosphärisch erzeugten und vom Boden reflektierten Neutronen. Aus deren Anzahl kann man die Bodenfeuchte errechnen“, erläutert Geoinformatiker Michael Förster. Physiker, Geologen, Hydrologen, Vegetationsexperten und Technologen arbeiten mit den TU-Geoinformatiker*innen Hand in Hand. „Die speziell entwickelten Neutronensonden können sowohl stationär eingesetzt werden als auch mobil“, erklärt Förster weiter. „So decken wir ein Kerngebiet und zugleich eine ganze Region ab.“

Klimamodelle für regionale landwirtschaftliche Planung und internationale Krisenbewältigung sind das Ziel

Auch messen die modernen Sensoren zerstörungsfrei. Es müssen keine Gruben ausgehoben werden oder andere verfälschende Eingriffe in den Boden vorgenommen werden. Für den Forschungseinsatz bei Peißenberg hatten die TU-Forscher*innen außerdem eine eigene, mit speziellen Sensoren bestückte, 100 000 Euro teure Drohne mitgebracht, die aus Mitteln des TU-eigenen Forschungs-Infrastrukturprogramms finanziert worden ist. Sie beobachtete das Gebiet aus 75 bis 100 Metern Höhe. Eine an der Drohne angebrachte Laser- und eine Hyper-spektralkamera lieferte zum Beispiel genaue Informationen über die Oberflächenstruktur der Landschaft sowie über Feuchte- und Wärme-Cluster im Gebiet. Die Informationen der Drohne können die Bodenfeuchtewerte der Neutronensonden auf größere Bereiche übertragen. Auf den Bildern der Wärme und Feuchtigkeit messenden Kameras sind Kühe zu erkennen, denn auch diese produzieren Wärme und verdunsten Feuchtigkeit. Auch die unterschiedliche Wärme und Verdunstung von gemähten und ungemähten Wiesen ist zu erkennen. Einbezogen in die Berechnungen werden auch Satellitendaten, überwiegend aus dem Erdbeobachtungsprogramm „Copernicus“ der EU und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR).

Mehrere Wochen haben die Projektbeteiligten während ihrer Intensiv-Messkampagne im Sommer im Allgäu verbracht. Die detaillierte Datenauswertung zielt nun auf die Erarbeitung zunächst eines regionalen Klimamodells, das auch Vorhersagen von Starkregen und Dürreperioden erlaubt. Doch später soll es Blaupause auch für andere regionale Klimamodelle zur landwirtschaftlichen Planung und Krisenbewältigung sein, zum Beispiel in Dürregebieten Afrikas. Zunächst aber soll ein Bodenfeuchte-und-Dürre-Monitoring für ganz Deutschland entwickelt werden, denn für die Landwirtschaft sind solche Modelle ganz entscheidend. „Die Landwirte vor Ort haben daher unsere Arbeit auch mit großem Interesse verfolgt“, so Birgit Kleinschmit.

Weitere Informationen: http://www.tu-berlin.de/?205063, http://www.uni-potsdam.de/de/cosmicsense.html
Video von einer Drohnenbefliegung: https://youtu.be/2AzJJ2PEk_I

Fotomaterial zum Download
http://www.tu-berlin.de/?210391

Weitere Informationen erteilen Ihnen gern:
Prof. Dr. Birgit Kleinschmit, Dr. Michael Förster
TU Berlin
Institut für Landschaftsarchitektur und Umweltplanung
Fachgebiet Geoinformation in der Umweltplanung
Tel.: 030 314-73290, -72798
E-Mail: birgit.kleinschmit@tu-berlin.de, michael.foerster@tu-berlin.de

Stefanie Terp | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Berichte zu: Boden Bodenfeuchte Drohne Feuchtigkeit Hochwasser Klimamodelle Sensoren Wärme

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Der Versteppung vorbeugen
06.12.2019 | Goethe-Universität Frankfurt am Main

nachricht Collecting complex climate data thanks to compact alexandrite lasers
05.12.2019 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Das 136 Millionen Atom-Modell: Wissenschaftler simulieren Photosynthese

Die Umwandlung von Sonnenlicht in chemische Energie ist für das Leben unerlässlich. In einer der größten Simulationen eines Biosystems weltweit haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler diesen komplexen Prozess an einem Bestandteil eines Bakteriums nachgeahmt – am Computer, Atom um Atom. Die Arbeit, die jetzt in der renommierten Fachzeitschrift „Cell“ veröffentlicht wurde, ist ein wichtiger Schritt zum besseren Verständnis der Photosynthese in einigen biologischen Strukturen. An der internationalen Forschungskooperation unter Leitung der University of Illinois war auch ein Team der Jacobs University Bremen beteiligt.

Das Projekt geht zurück auf eine Initiative des inzwischen verstorbenen, deutsch-US-amerikanischen Physikprofessors Klaus Schulten von der University of...

Im Focus: Developing a digital twin

University of Texas and MIT researchers create virtual UAVs that can predict vehicle health, enable autonomous decision-making

In the not too distant future, we can expect to see our skies filled with unmanned aerial vehicles (UAVs) delivering packages, maybe even people, from location...

Im Focus: Freiformflächen bis zu 80 Prozent schneller schlichten: Neue Werkzeuge und Algorithmen für die Fräsbearbeitung

Beim Schlichtfräsen komplexer Freiformflächen können Kreissegment- oder Tonnenfräswerkzeuge jetzt ihre Vorteile gegenüber herkömmlichen Werkzeugen mit Kugelkopf besser ausspielen: Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen entwickelte im Forschungsprojekt »FlexiMILL« gemeinsam mit vier Industriepartnern passende flexible Bearbeitungsstrategien und implementierte diese in eine CAM-Software. Auf diese Weise lassen sich große frei geformte Oberflächen nun bis zu 80 Prozent schneller bearbeiten.

Ziel im Projekt »FlexiMILL« war es, für die Bearbeitung mit Tonnenfräswerkzeugen nicht nur neue, verbesserte Werkzeuggeometrien zu entwickeln, sondern auch...

Im Focus: Bis zu 30 Prozent mehr Kapazität für Lithium-Ionen-Akkus

Durch Untersuchungen struktureller Veränderungen während der Synthese von Kathodenmaterialen für zukünftige Hochenergie-Lithium-Ionen-Akkus haben Forscherinnen und Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und kooperierender Einrichtungen neue und wesentliche Erkenntnisse über Degradationsmechanismen gewonnen. Diese könnten zur Entwicklung von Akkus mit deutlich erhöhter Kapazität beitragen, die etwa bei Elektrofahrzeugen eine größere Reichweite möglich machen. Über die Ergebnisse berichtet das Team in der Zeitschrift Nature Communications. (DOI 10.1038/s41467-019-13240-z)

Ein Durchbruch der Elektromobilität wird bislang unter anderem durch ungenügende Reichweiten der Fahrzeuge behindert. Helfen könnten Lithium-Ionen-Akkus mit...

Im Focus: Neue Klimadaten dank kompaktem Alexandritlaser

Höhere Atmosphärenschichten werden für Klimaforscher immer interessanter. Bereiche oberhalb von 40 km sind allerdings nur mit Höhenforschungsraketen direkt zugänglich. Ein LIDAR-System (Light Detection and Ranging) mit einem diodengepumpten Alexandritlaser schafft jetzt neue Möglichkeiten. Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Atmosphärenphysik (IAP) und des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT entwickeln ein System, das leicht zu transportieren ist und autark arbeitet. Damit kann in Zukunft ein LIDAR-Netzwerk kontinuierlich und weiträumig Daten aus der Atmosphäre liefern.

Der Klimawandel ist in diesen Tagen ein heißes Thema. Eine wichtige wissenschaftliche Grundlage zum Verständnis der Phänomene sind valide Modelle zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

QURATOR 2020 – weltweit erste Konferenz für Kuratierungstechnologien

04.12.2019 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Arbeit

03.12.2019 | Veranstaltungen

Intelligente Transportbehälter als Basis für neue Services der Intralogistik

03.12.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

RNA-Modifikation - Umbau unter Druck

06.12.2019 | Biowissenschaften Chemie

Der Versteppung vorbeugen

06.12.2019 | Geowissenschaften

Verstopfung in Abwehrzellen löst Entzündung aus

06.12.2019 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics