Durch Tierhaltung und Landnutzung werden eine Vielzahl gasfoermiger Verbindungen emittiert, die grosse oekosystemare und klimarelevante Bedeutung haben. Bisherige Messverfahren sind nur sektoral einsetzbar (z.B. nur bei gerichteten Quellen), bedingen starke Systemeingriffe (insbesondere bei diffusen Quellen) und ermoeglichen im Feldversuch bei variabler Quellkonfiguration keine Multigasanalysen mit ausreichender Empfindlichkeit. Generelles Ziel ist die Validierung von Stoffstrommodellen, die die Moeglichkeit bieten, die Emissionsrate verschiedener Gaskomponenten sowohl aus gerichteten als auch diffusen Emissionsquelltypen bei variablen Gelaende- und atmosphaerischen Bedingungen exakt zu bestimmen. Die Emissionsrate oekosystem- und klimarelevanter Gase soll unter Einbeziehung der wesentlichen Einflussfaktoren fuer verschiedene Verfahrenstechniken kalkuliert und modelliert werden. An Hand dieses Modells sollen verfahrenstechnische Moeglichkeiten zur Reduzierung der Emissionen aufgezeigt werden. Im Rahmen des Projektes wird ein beruehrungsloses Messverfahren fuer die Bestimmung landwirtschaftlicher Emissionen weiterentwickelt. Dieses Verfahren wird auf einige Emissionsquellen wie Stallanlagen und Guelleduengung angewandt, die bisher mit geringer Genauigkeit oder noch nicht bestimmt wurden. Zur Konzentrationsmessung kommt die Fourier-Transform-Infrarot-Spektrometrie zum Einsatz, die eine Multikomponentenanalyse sowohl als laengengemittelte Konzentrationsangabe in der Umgebungsluft als auch punktfoermig mittels Gaszelle ermoeglicht. Das Trassenmessverfahren wird abseits der Quelle durchgefuehrt, wobei die Absorptionsmessungen im Luv und Lee des Stalls oder der guellegeduengten Flaeche in 1 bis 2 m Hoehe und evtl. auch weiteren Hoehen ueber dem Erdboden erfolgen. Die Spektrometrie mit Gaszelle wird fuer Punktmessungen z.B. in Abluftkaminen und fuer begrenzte Luftraeume im Rahmen der Validierung eingesetzt. Zur Windmessung werden eine meteorologische Station und ein Szintillometer genutzt. Das Szintillometer liefert darueberhinaus Turbulenzparameter, die direkt in die Ausbreitungsmodellierung eingehen. Wilson-Staudruckgitter und Laser-Doppler-Anemometer werden zur integrativen Stoemungsmessung an Ablufteinrichtungen eingesetzt. Es werden verschiedene verfuegbare Ausbreitungsmodelle mit unterschiedlichem physikalischen Ansatz (Gausssches, Eulersches und Lagrange-Modell) hinsichtlich der Eignung fuer die Modellierung der Ausbreitung der Abluft von diesen landwirtschaftlichen Quellen untersucht. Dann wird ein Algorithmus zur Bestimmung der Emissionsrate durch optimale Anpassung der simulierten an die gemessenen laengengemittelten Konzentrationsdaten entwickelt. Dabei gilt es auch, die Qualitaet dieser Ergebnisse im Vergleich zu bisherigen Verfahren auf der Grundlage der Gaussschen Ausbreitungsmodellierung zu beurteilen, wobei letztere nur ueber ebenem Gelaende und bei speziellen Quelleigenschaften anwendbar ist. ...
Ziel ist die Verbesserung der spektroskopischen Datenbasis fuer die Fernerkundung atmosphaerischer Spurengase im FIR/MIR Bereich mit Hilfe eines hochaufloesenden Fourier-Transform-Spektrometers. Insbesonders die bisher veroeffentlichten Linienstaerken und Absorptionskoeffizienten weisen systematische Fehler auf. Es wurden daher in unserer Gruppe erstmalig validierte Linienstaerkemessungen mit einer Genauigkeit besser als 1 Prozent durchgefuehrt. Ferner wurde eine hinsichtlich ihrer Spezifikationen einmalige Multireflexionszelle zur Messung instabiler Verbindung entwickelt. Die Arbeiten sind in diverse EU, ESA und BMBF/OFP gefoerderte Projekte eingebunden. Ein Spin-off ist die technologische Weiterentwicklung der FT-Spektrometer, was auch fuer die Verwendung dieser Geraete in der Fernerkundung wichtig ist.
Bei dem neuartigen Fourierspektrometer werden optische Wegdifferenzen nicht durch Hin- und Herbewegungen von Spiegeln erzeugt, sondern durch kontinuierliche Rotation von Retroreflektoren. Dadurch wird der Aufbau vereinfacht, das Geraet unempfindlicher gegen rauhe Einsatzbedingungen und schnell. Durch Fernmessung werden die Rauchgase von Industriefeuerungen und die Abgase von Duesentriebwerken untersucht, mit dem Ziel, die Bestandteile zu identifizieren und ihre Konzentrationen zu bestimmen. Die notwendigen Kalibrier- und Auswerteverfahren werden entwickelt. Es handelt sich also um ein passives Fernerkundungsverfahren im infraroten Spektralbereich zur Analyse und Ueberwachung atmosphaerischer Umweltbelastungen aus stationaeren und mobilen Quellen.
Die in diesem Projekt seit September 1992 durchgefuehrten Arbeiten befassen sich mit der Fourier-Transform-Infrarot-Emissions-Spektroskopie als einer potentiellen Messmethode zur direkten Quantifizierung des Schadstoffausstosses von Strahltriebwerken in allen Hoehenbereichen. Die vorrangigen Ziele waren, die potentiellen Anwendungsmoeglichkeiten dieses kontaktlosen Multikomponentenverfahrens, die nachweisbaren Komponenten im Abgas, deren Nachweisgrenzen und die Genauigkeit des Gesamtsystems, zunaechst aus Bodenmessungen und spaeter moeglicherweise im Flug, zu bestimmen. Langfristig ist die Validierung existierender Rechenmodelle der Triebwerksemissionen und/oder die Entwicklung geeigneter Verfahren zur Umrechnung bodengebundener Emissionsmessungen auf Flugbedingungen fuer die Verwendung in Emissionskatastern geplant. Ausgehend von ersten Testmessungen, die die prinzipielle Anwendbarkeit eines solchen Systems zeigten, wurden geeignete Spektralbereiche zur Auswertung moeglichst vieler Komponenten im Abgas ausgewaehlt und parallel dazu ein Computerprogramm zur Interpretation der gemessenen Emissionsspektren (Mehrschichten-Strahlungstransportmodell) entwickelt.