Die Natrium D-Linien stellen eine der wichtigsten Emissionen des terrestrischen Nightglow-Spektrums dar. Die Na-Emission wurde 1929 durch Vesto Slipher erstmals beschrieben. Sydney Chapman schlug im Jahre 1939 einen Anregungsmechanismus für die Na-D Emission vor, der durch die Reaktion von Na und Ozon initiiert wird. Obwohl die Na-D Nightglow-Emission seit über 80 Jahren Gegenstand wissenschaftlicher Untersuchungen ist, ist das Verständnis ihres Anregungsmechanismus noch immer unvollständig. Neuere Studien identifizierten zeitliche Variationen des D2/D1-Linienverhältnisses, das nicht mit dem ursprünglichen Chapman-Mechanismus vereinbar ist. Ein modifizierter Chapman-Mechanismus wurde 2005 durch Slanger et al. vorgeschlagen, der explizit zwischen den verschiedenen elektronischen Anregungszuständen des beteiligen NaO-Moleküls differenziert. Dieser Mechanismus wurde mit Boden-gestützten Messungen des D2/D1-Linienverhältnisses getestet, aber die vertikale Variation des Linienverhältnisses - ein kritischer Test des modifizierten Chapman-Mechanismus - wurde bisher nicht durchgeführt.Das Hauptziel der hier vorgeschlagenen Untersuchungen besteht darin, das wissenschaftliche Verständnis des Na-D Nightglow-Anregungsmechanismus mit Hilfe Satelliten-gestützter Messungen zu testen und eine Methode zur Ableitung von Na Profilen in der Mesopausenregion aus Messungen der Na-D Nightglow-Emission zu konsolidieren. Hierzu sollen Messungen der Instrumente OSIRIS auf dem Odin Satelliten, sowie SCIAMACHY auf Envisat verwendet werden. Die Synergie der beiden Datensätze ermöglicht auf einzigartige Weise die Untersuchung des Na-D Nightglow-Anregungsmechanismus. Konkret sollen die Satellitenmessungen für folgende Zwecke verwendet werden: 1) Die OSIRIS Messungen, die ein sehr hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis besitzen, sollen verwendet werden um das Verzweigungsverhältnis f für die Produktion von Na(2P) über die Reaktion von NaO und O - entsprechend dem ursprünglichen oder effektiven Chapman-Mechanismus - empirisch zu bestimmen. Hierzu werden unabhängige Na-Profilmessungen mit Boden-gestützten LIDARs und anderen verfügbaren Na Datensätzen eingesetzt. 2) Die SCIAMACHY Nightglow Limb-Messungen erlauben die spektrale Trennung der beiden Na D-Linien und sollen eingesetzt werden, um die vertikale Variation des D2/D1-Verhältnisses in der realen Atmosphäre abzuleiten. Die SCIAMACHY Messungen sind hierfür auf einzigartige Weise geeignet. Die hier vorgeschlagenen Ansätze ermöglichen wichtige und neue Beiträge, um das wissenschaftliche Verständnis des Na-D Nightglow-Anregungsmechanismus zu verbessern. Darüber hinaus tragen die erwarteten Ergebnisse dazu bei, die Methode zur Ableitung von Na-Profilen in der Mesopausenregion aus Messungen der Na-D Nightglow-Emission zu konsolidieren. Letzteres wird erreicht durch die Bereitstellung eines optimalen Verzweigungsverhältnisses f (sowie dessen Unsicherheit) des ursprünglichen Chapman-Anregungsmechanismus.
MIPAS-Level-1b Satellitendaten (Daten atmosphärischer Infrarot-Strahldichten) werden zurzeit durch ESA reprozessiert, um die Version 7 dieser Daten bereitzustellen. Es ist davon auszugehen, dass einige bisher identifizierter Fehler in diesen Daten in der neuen Version behoben sein werden, was zu deutlich verbesserten Level-2 Datenprodukten führen sollte. Ziel dieses Vorhabens ist es, das komplette Datenprodukt von MIPAS-Level-2 Daten des IMK (Temperatur, Wolkenparameter, ca. 30 Spurengase) basierend auf Level-1b-V7-Daten mit dem am KIT/IMK entwickelten semi-operationellen Forschungsprozessor zu reprozessieren. Weitere Spurengase werden abgeleitet. Zusätzlich zu den bisher für ältere Datenversionen erzeugten Datenprodukten, die durch a priori Information und variable vertikale Auflösung charakterisiert sind, wird ein zweiter kompletter Datensatz bereitgestellt, der auf der Maximum-Likelihood-Methode basiert, damit frei von a priori Information ist, und mit einer konstanten, den Chemie-Klima-Modellrechnungen angepassten vertikalen Auflösung zur Verfügung gestellt wird. Die endgueltigen Datensätze sollen einer Langzeitarchivierung am DLR/DFD (WDC-RSAT) und möglichst bei Obs4MIPS zugeführt werden. Die Arbeitsplanung gliedert sich in folgende Hauptarbeitspakete, die über den gesamten Projektzeitraum laufen: Arbeitspaket (AP) 1: Beschaffung und Qualitätssichtung der V7-Level-1b-Daten, Level-2 Prozessierung (Temperatur, Wolkenparameter, ca. 30 Spurengase) für den gesamten MIPAS-Datensatz, Level-2 Qualitätskontrolle, Versionierung und Archivierung auf Speichermedien des KIT. AP2: Entwicklung von Ableitungsstrategien für neue Datenprodukte (weitere Spurengase) und Prozessierung dieser Daten; AP3: Drift- und weitergehende Fehleranalyse der Level-2 Datenprodukte AP4: Repräsentation der Daten ohne a priori Information und mit fester vertikaler Auflösung; AP5: Aufbereitung der Daten für die Langzeitarchivierung und Datentransfer.
Objective: CARBOCHANGE will provide the best possible process-based quantification of net ocean carbon uptake under changing climate conditions using past and present ocean carbon cycle changes for a better prediction of future ocean carbon uptake. We will improve the quantitative understanding of key biogeochemical and physical processes through a combination of observations and models. We will upscale new process understanding to large-scale integrative feedbacks of the ocean carbon cycle to climate change and rising carbon dioxide concentrations. We will quantify the vulnerability of the ocean carbon sources and sinks in a probabilistic sense using cutting edge coupled Earth system models under a spectrum of emission scenarios including climate stabilisation scenarios as required for the 5th IPCC assessment report. The drivers for the vulnerabilities will be identified. The most actual observations of the changing ocean carbon sink will be systematically integrated with the newest ocean carbon models, a coupled land-ocean model, an Earth system model of intermediate complexity, and fully fledged Earth system models through a spectrum of data assimilation methods as well as advanced performance assessment tools. Results will be optimal process descriptions and most realistic error margins for future ocean carbon uptake quantifications with models under the presently available observational evidence. The project will deliver calibrated future evolutions of ocean pH and carbonate saturation as required by the research community on ocean acidification in the EU project EPOCA and further projects in this field. The time history of atmosphere-ocean carbon fluxes past, present, and future will be synthesised globally as well as regionally for the transcontinental RECCAP project. Observations and model results will merge into GEOSS/GEO through links with the European coordination action COCOS and will prepare the marine branch of the European Research Infrastructure ICOS.
Die Emissionsspektren der LED-Lichtquellen einer LED-Leuchte, die einen stabilen und visuell annehmbaren Weißton ohne störende Farbstiche produzieren sollen, weisen charakteristische spektrale Maxima und Minima mit steilen Steigungen (spektralen Kanten) auf. Diese spektralen Eigenschaften und somit die produzierten Weißtöne, hängen stark von der Temperatur und dem LED-Strom ab, was zu visuell störenden, nicht annehmbaren fremden Verfärbungen (wie Grün- oder Lilastich) führt. Um die Änderungen der Spektren zu detektieren und mit einem Regelungsalgorithmus effektiv entgegenzusteuern, muss die spektrale Empfindlichkeit des Farbsensors an den Spektralbereich dieser Änderungen angepasst sein. Der Algorithmus muss die visuell zulässigen Grenzen für die Verschiebung des Weißtons berücksichtigen. Das Vorhabenziel besteht dementsprechend darin, einen Farbsensor mit einem Farbregelungsalgorithmus zu entwickeln, der die Abweichung der Ist-Spektren von den Soll-Spektren so genau messen kann, dass eine Nachregelung des Weißtons in den visuell zulässigen Bereich durch die Elektronik der LED-Leuchte möglich ist. Laut Lösungsansatz 1. erfolgt eine intelligente Auswahl der LED-Lichtquellen; 2. werden diese LEDs durch Berücksichtigung von Alterung, Temperatur und Strom modelliert; und 3. die Farbsensoren an diese LEDs spektral angepasst; 4. entsteht eine neuartige Matrizierung des Farbsensors. Es ist vorgesehen, dass durch die Kombination dieser 4 Punkte eine neuartige Farbregelung entwickelt wird. Die folgenden Arbeitsinhalte werden vorgesehen: 1. Auswahl der LED-Lichtquellen; 2. Spezifikation der spektralen Empfindlichkeiten der zu entwickelnden Farbsensoren; 3: Matrizierung; 4. Farbsensor-Prototyp validieren, verbessern; 5. Farbregelungskonzept algorithmisch vorbereiten; 6. Farbregelungsalgorithmus an den Sensor-Prototyp, das Demoboard bzw. die Demoleuchte anpassen; Visuelle Akzeptanzstudien über den Weißton, um die Funktionsweise des Farbsensors in der Demoleuchte zu validieren.