In der oberen Erdatmosphäre ab 70 km herrschen spezielle Bedingungen, die ein Leuchten im sichtbaren und infraroten Licht verursachen. Die Airglow genannten Emissionen werden durch solare extreme Ultraviolettstrahlung hervorgerufen, die Luftmoleküle zerstört und Atome ionisert. Daraufhin finden diverse chemische Reaktionen und physikalische Prozesse statt, die teilweise zur Lichtemission durch verschiedene Atome und Moleküle führen. Bedeutend sind z.B. die Beiträge durch Sauerstoff- und Natriumatome sowie Hydroxyl-, Sauerstoff- und Eisenoxidmoleküle. Airglow ist zeitlich und räumlich sehr variabel und die damit verbundenen komplexen Prozesse sind noch nicht vollständig verstanden.Die direkte Erforschung der oberen Atmosphäre ist schwierig, da nur Raketen diese Höhe erreichen können. Daher werden hauptsächlich erd- und satellitengebundene Fernerkundungsmethoden angewendet. Die verbreitetsten Messverfahren erfassen nur einen kleinen Teil des Lichtspektrums, womit viele der gleichzeitigen und teilweise verknüpften Emissionen nicht studiert werden können.Eine bisher wenig genutzte aber vielversprechende Methode zur Airglowmessung sind astronomische Spektren von bodengebundenen Teleskopen. Neben dem Licht vom astronomischen Objekt zeigen diese immer auch atmosphärische Emissionen. Für astronomische Anwendungen müssen diese Beiträge aufwändig entfernt werden, aber für die Atmosphärenforschung sind sie wertvoll, zumal die Spektrographen an großen Teleskopen besonders leistungsfähig sind. Speziell Instrumente, die einen großen Spektralbereich abdecken, erlauben simultane Messungen von vielen verschiedenen Airglowemissionen.Das geplante Projekt wird auf Aufnahmen verschiedener Spektrographen am Very Large Telescope in Nordchile und Apache Point Observatory in New Mexico basieren. Der volle Datensatz, beginnend im Jahr 2000, wird um die 100.000 Spektren umfassen. Er wird viel größer sein als alles was bisher unter Nutzung von astronomischen Daten zur Erdatmosphäre publiziert worden ist.Das Projektziel ist die Charakterisierung der zeitlichen Variationen aller beobachtbaren Airglowemissionen in der oberen Erdatmosphäre mit besonderen Fokus auf (1) Linienemissionen von Hydroxyl- und Sauerstoffmolekülen, besonders im Hinblick auf ihren Wert als Temperaturindikator für die Klimaforschung, (2) Kontinuumsemission von Metall- und Stickoxiden und (3) hochvariablen aber zumeist schwachen Linienemissionen in der Ionosphäre. Die Analyse wird auch Modell-, ergänzende Satelliten- und bodengestützte Daten berücksichtigen. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse werden einen signifikanten Beitrag zum Verständnis der chemischen und physikalischen Prozesse in der oberen Atmosphäre, aber auch zur Atom- und Molekülphysik liefern. Mit besseren Modellen der Emissionen wird es auch möglich werden die natürliche Nachthimmelshelligkeit genauer abzuschätzen und astronomische Daten besser zu verarbeiten.
Eine der wissenschaftlichen Herausforderungen unserer Zeit ist ein besseres Verständnis des Klimas auf der Erde. Zum Beispiel sind der Einfluß einer 'variablen' Sonne und die Wechselwirkungen in großen Bereichen unserer Erde (Atmosphäre, Biosphäre, Ozean, Land) noch weitgehend offene Fragestellungen. Zum besseren Verständnis dieser Prozesse, welches für zuverläßliche Klimamodelle unumgänglich ist, bedarf es vor allem einer umfassenden Datenerhebung. Hierbei gewinnen in jüngster Zeit die Messungen von kosmogenen Radionukliden mit Hilfe der ultra-sensitiven Nachweismethode der Beschleunigermassenspektrometrie eine immer größere Bedeutung. Wir beabsichtigen, die Liste der für die Atmosphären- und Klimaforschung bereits verwendeten kosmogenen Radionuklide (Be-10, C-14, Cl-36), um das bisher kaum erforschte Isotop Al-26 (Halbwertszeit = 0.72 Millionen Jahre) zu erweitern. Wir erwarten dadurch einen Beitrag zum besseres Verständnis von Klimaprozessen. Insbesondere bietet sich eine Kombination von Al-26 mit Be-10 (Halbwertszeit = 1.5 Millionen Jahre) zur Datierung alter Klimaarchive (z.B. tiefer Eisbohrkerne) an. Bevor jedoch Al-26 als ein sogenannter 'Proxy' für Klimaprozesse verwendet werden kann, muss Grundlagenarbeit geleistet werden. Im speziellen müssen die Quellen und Transportvorgänge von Al-26 in der Atmosphäre studiert werden. Damit verbunden ist die Entwicklung geeigneter Verfahren für die Messung von Luft- und Eisproben. Ein wichtige Voraussetzung für dieses Projekt ist die Existenz einer modernen Anlage für Beschleunigermassenspektrometrie. Der Vienna Environmental Research Accelerator (VERA) am Institut für Isotopenforschung und Kernphysik der Universität Wien bietet ideale Bedingungen für Messungen von Al-26. Mit dieser Anlage wurde kürzlich das weltweit niedrigste Isotopenverhältnis von Al-26/Al-27 (ca5e-16) gemessen. Das vorgeschlagene Projekt soll in enger Zusammenarbeit mit der 'Eisgruppe' des Instituts für Umweltphysik (IUP) der Universität Heidelberg durchgeführt werden. Das IUP wird nicht nur Proben von Luftfiltern und Eis aus der Atarktis und anderen Bereichen der Erde zur Verfügung stellen, sondern auch seine langjährige Erfahrung in Atmosphären- und Klimaforschung einbringen. Wir sind der Überzeugung, daß sich die verschiedenen Erfahrungsbereiche der zwei Gruppen für dieses multidisziplinäre Projekt optimal ergänzen.
Kernfusion und Strahlenschutz In Deutschland und weltweit wird Kernfusion als mögliche Energiequelle erforscht. Das Prinzip der Kernfusion basiert auf der Verschmelzung von zwei Atomkernen. Das BfS beobachtet und bewertet die für die Kernfusion relevanten Strahlenschutzaspekte, identifiziert Wissenslücken und initiiert Forschungsprojekte. Das BfS informiert Politik und Öffentlichkeit dazu. Das BfS stellt die Expertise bereit, um den bei Entwicklung und Betrieb von Fusionsanlagen nötigen Strahlenschutz zu gewährleisten. Daher begleitet es zum Beispiel eine Fusionsforschungsanlage mit Messungen. Bei Unfällen in einem Fusionsreaktor werden deutlich geringere radiologische Auswirkungen erwartet, als bei Unfällen in einem Kernkraftwerk möglich sind. Was ist Kernfusion? In der Kernphysik gibt es zwei Möglichkeiten, in größeren Mengen Energie für den Menschen nutzbar zu machen: erstens durch die Spaltung von Atomkernen wie etwa von Uran -235. Das wird in Kernkraftwerken gemacht. Zweitens durch das Prinzip der Kernfusion, also der Verschmelzung von Atomkernen – einem Prinzip, mit dem auch Sterne wie unsere Sonne ihre Energie erzeugen. Die Kernfusion wird in Deutschland und weltweit mit verschiedenen Ansätzen erforscht. Dabei spielen auch Strahlung und Radioaktivität und somit der Strahlenschutz eine Rolle. Das Bundesamt für Strahlenschutz ( BfS ) verfügt hier über vielfältige Kompetenzen, um diese verschiedenen Ansätze im Hinblick auf den Strahlenschutz fachlich zu begleiten. Das Bundesamt für Strahlenschutz forscht und berät – auch zu Strahlenschutz bei Kernfusion. Auch wenn sich das Grundprinzip ähnelt, unterscheidet sich der Fusionsprozess, der zur Energiegewinnung auf der Erde verfolgt wird, von dem, was in der Sonne passiert: In der Sonne wird hauptsächlich dadurch Energie freigesetzt, dass aus vier Wasserstoffkernen durch Fusion in mehreren Schritten ein Heliumkern erzeugt wird. Der Prozess der Energiefreisetzung durch die Verschmelzung von vier Wasserstoffkernen läuft über extrem lange Zeiträume ab. Die Energieerzeugung auf der Erde soll aber schnell erfolgen – über die Fusion von Deuterium und Tritium. Deuterium ist ein nicht radioaktives Isotop des Wasserstoffs mit einem Proton und einem Neutron. Tritium ist dagegen ein radioaktives Isotop des Wasserstoffs mit einem Proton und zwei Neutronen. Nach derzeitigem Stand sollen in Fusionsreaktoren Deuterium und Tritium zu einem Heliumkern verschmelzen, obwohl sie sich wegen ihrer positiven elektrischen Ladung abstoßen. Dies erreicht man mit zwei unterschiedlichen Konzepten: Entweder schließt man die positiv geladenen Atomkerne durch ein Magnetfeld ein und heizt sie stark auf, oder man beschießt sie mit Lasern. Die erste Methode heißt Magnetfusion, die zweite Trägheits- oder Laserfusion. Bei der Fusion von Deuterium und Tritium wird ein energiereiches Neutron freigesetzt. Der entstandene Heliumkern ist stabil, also nicht radioaktiv. Magnetfeld von Wendelstein 7-X Quelle: MPI für Plasmaphysik, Matthias Otte Die freigesetzten Neutronen sind für die Kernfusion selbst nicht erforderlich, können im Material, aus dem der Fusionsreaktor besteht, jedoch zusätzliche radioaktive Atomkerne erzeugen. So kann beispielsweise in Bauteilen aus Stahl das radioaktive Kobalt-60 entstehen, das beim Zerfall sehr energiereiche Gammastrahlung aussendet. Den Vorgang, durch den nicht-radioaktives Material zum Beispiel durch Beschuss mit Neutronen radioaktiv gemacht wird, nennt man " Aktivierung “. Die freigesetzten Neutronen können allerdings verwendet werden, um im laufenden Betrieb eines Fusionsreaktors Tritium zu erzeugen, das dann wieder für den Fusionsprozess verwendet werden kann. Für diesen Teilprozess wird in die Auskleidung eines Fusionsreaktors (technisch "Blanket") Lithium eingebracht. Die bei der Fusion entstehenden Neutronen bilden dann dort Tritium. Bei der Kernspaltung wird ein schwerer Atomkern, für die Energiegewinnung meist Uran-235, durch ein Neutron gespalten. Dabei entstehen unter anderem weitere Neutronen, die eine unkontrollierte Kettenreaktion auslösen können. Eine solche unkontrollierte Kettenreaktion ist bei der Kernfusion ausgeschlossen. Zudem werden in der Summe bei der Kernfusion weitaus weniger Radionuklide verwendet oder erzeugt als bei einem Kernkraftwerk. Es entstehen bei der Kernfusion weniger radioaktive Abfälle als bei der Kernspaltung und es würden bei einem Unfall geringere Mengen an Radionukliden freigesetzt werden. Schließlich sind die in einem Fusionsreaktor entstehenden radioaktiven Atomkerne oft kurzlebiger. Einblicke in die verschiedenen zur Fusion diskutierten Forschungsansätze geben zum Beispiel das Max-Planck-Institut für Plasmaphysik sowie die Internationale Atomenergie-Organisation (IAEA) . Letztere veröffentlichte den sogenannten World Fusion Outlook (IAEA World Fusion Outlook 2025) . Welche Rolle spielt Strahlenschutz bei der Kernfusion? Die Entwicklung und der Bau von Fusionsanlagen zur kommerziellen Elektrizitätserzeugung sind ein großes gesellschaftliches Thema, bei dem es gilt, beträchtliche technologische Herausforderungen zu meistern. Dabei spielen auch Strahlung und Radioaktivität und somit der Strahlenschutz eine Rolle. Das BfS verfügt über vielfältige Kompetenzen, um die verschiedenen Fusionskonzepte im Hinblick auf den Strahlenschutz fachlich zu begleiten und Politik sowie Öffentlichkeit zu informieren. Das BfS wirkt zum Beispiel mit beim Erarbeiten von Normen, etwa für den Einsatz von Tritium . Schon heute, im Forschungsstadium, ist das Amt Teil der Emissionsüberwachung. So kontrolliert das BfS an der Fusionsanlage Wendelstein 7-X in Mecklenburg-Vorpommern Proben von Ableitungen in die Luft. Bei Unfällen in einem Fusionsreaktor werden aus physikalischen Gründen deutlich geringere radiologische Auswirkungen erwartet als bei Unfällen in einem Kernkraftwerk . Daher liegen die maximal möglichen Strahlendosen für die Bevölkerung selbst bei einem schweren Unfall in einem Fusionskraftwerk um mehrere Größenordnungen unter den maximal möglichen Strahlendosen bei einem schweren Unfall in einem Kernkraftwerk . Im Detail gibt es folgende Bereiche, die den Strahlenschutz betreffen: Stand: 13.04.2026
Ministerin Eder: Aufbau eines Kompetenzzentrums für Artenvielfalt mit Vogelschutzwarte soll Artenschutz stärken. Zum neuen Präsidenten des Landesamtes für Umwelt hat Klimaschutzministerin Katrin Eder Dr. Frank Wissmann bestellt. Er wird sein Amt am 1. Januar 2022 antreten. Eder gratulierte Wissmann und wünschte ihm für seine zukünftige Aufgabe viel Erfolg. „Der Ausbau der Erneuerbaren Energien stellt hohe Anforderungen an den Artenschutz. Eine vordringliche Aufgabe des Landesamtes für Umwelt wird daher der Aufbau eines Kompetenzzentrums für Artenvielfalt mit Vogelschutzwarte sein,“ verdeutlichte die Ministerin. Frank Wissmann folgt Sabine Riewenherm, die am 1. September 2021 die Leitung des Bundesamtes für Naturschutz übernommen hat. Wissmann ist auf Grund seines Studiums von Hause aus Physiker. Er studierte an den Universitäten Ulm und Göttingen und erlangte dort 1988 das Diplom. Seine Doktorarbeit führte ihn an das Institut für Kernphysik der Universität Mainz, wo er im Jahre 1993 promovierte. Nach anschließender Postdoc-Zeit habilitierte er im Jahr 2000 an der Universität Göttingen. Danach folgten fast 15 Jahre in der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig. Im Januar 2016 wechselte Wissmann zum Bundesamt für Strahlenschutz und übernahm hier die Leitung der Abteilung Umweltradioaktivität bis er im Juni 2019 zum Direktor des Landeslabors Berlin-Brandenburg ernannt wurde. Das Landesamt für Umwelt ist die obere Umwelt- und Arbeitsschutzbehörde des Landes Rheinland-Pfalz. Es liefert mit Messungen und fachlichen Beratungen die Grund-lagen für die Information von Bürgerinnen und Bürgern sowie für Entscheidungen von Verwaltung und Politik zu Themen wie zum Beispiel Naturschutz und Landschaftspflege, Abfall und Bodenschutz, Wasserwirtschaft und Hochwasserschutz, Arbeits- und Verbraucherschutz sowie Luftreinhaltung.
Schwermetalle im Boden, Wasser und der Nahrung: Das Bundesland Nordrhein-Westfalen ist wie kaum ein anderes Bundesland durch die Montan- und Chemieindustrie geprägt worden. Bis in die 1970er Jahre hinein waren Ablagerungen und die Verkippung von Abfällen ohne Berücksichtigung der Auswirkungen auf Böden und Gewässer üblich. Ablagerungen können zu einer Anreicherung von Schadstoffen in Böden, Gewässern oder der Luft führen sowie für Mensch und Umwelt gefährlich sein. Durch eine Akkumulation in Pflanzen und Tieren reichern sich diese Schadstoffe zum Ende der Nahrungskette hin an und gelangen so zum Menschen. Das Aufspüren und der Nachweis solcher Verunreinigungen und Kontaminationen ist alles andere als einfach. Die Untersuchung der Zusammensetzung von Bodenproben, Wasser oder Nahrungs- und Futtermitteln bezeichnet man als Umweltanalytik. Bestehende Technologien, die in der Umweltanalytik angewendet werden, sind bislang nur dazu geeignet sehr kleine Probemengen zu analysieren, oder liefern nur Ergebnisse über die Zusammensetzung an der Oberfläche der Proben. Daher entwickelt AiNT eine Messanlage, die in der Lage ist Schwermetallgehalte auch in großen Proben zuverlässig und genau zu analysieren. Innovative Technologie für die Umweltanalytik: Im Rahmen des Leitmarktwettbewerbes EnergieUmweltwirtschaft.NRW fördert das Land NRW mit Mitteln der Europäischen Union innovative Entwicklungen im Bereich der Umwelttechnologien. Gemeinsam mit dem Lehrstuhl für Mathematik am Center for Computational Engineering Science (MathCCES) der RWTH Aachen führt AiNT in diesem Rahmen das Projekt ZEBRA (Zerstörungsfreie Elementanalyse zur Bestimmung von Rohstoffen und Altlasten) durch. Innerhalb des Forschungsprojektes ZEBRA wird für die Umwelt- und Gefahrstoffanalytik eine innovative Messanlage entwickelt. Diese Messanlage basiert auf der prompten und verzögerten Gamma-Neutronen-Aktivierungs-Analyse (P&DGNAA). Das Projekt umfasst die Errichtung und den Testbetrieb der Messanlage und die Entwicklung neuer analytischer Methoden für die Bestimmung der Massenanteile sämtlicher Elemente des Periodensystems. Gegenstand des F&E-Vorhabens: Ziel des Entwicklungsvorhabens ist es, eine kompakte innovative Messeinrichtung zu entwickeln, aufzubauen und experimentell zu erproben. Mit dem Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird die Eignung und Wirtschaftlichkeit dieser Analysemethode für die Umweltanalytik nachgewiesen. In einem ersten Schritt werden dazu Anwendungsgebiete aus dem Bereich der Umweltanalytik (Bodenproben, Futtermittel- und Saatproben, Wasserproben) erschlossen und die Gleichwertigkeit mit bestehenden Analyseverfahren untersucht.
Die Messung seltener Radioisotope ist ein wichtiges Werkzeug in vielen Gebieten der Erdund Umweltforschung. Zur Datierung in der Ozeanographie und Hydrologie sind die Edelgasisotope 39Ar, 81Kr und 85Kr aufgrund ihrer konservativen geochemischen Eigenschaften besonders geeignet. Der Nachweis der Edelgastracer erweist sich aber als sehr schwierig, was vor allem durch die Seltenheit der Isotope begründet ist (z.B.40Ar:39Ar = 1015:1). In jüngerer Zeit wurde eine neue Methode zur Messung von seltenen Kr-Isotopen demonstriert: Atom Trap Trace Analysis (ATTA). Das Grundprinzip von ATTA besteht im isotopenselektiven Einfang von Atomen durch Laserkühlung in einer magneto-optischen Falle (MOT), in der einzelne Atome durch das Fluoreszenzlicht nachgewiesen und gezählt werden können. Im Gegensatz zu der alternativen Beschleunigermassenspektrometrie (AMS), die große Beschleunigeranlagen einsetzt, sind MOTs tabletop Laborgeräte, die heute von vielen atomphysikalischen Arbeitsgruppen betrieben werden. Neben den bereits demonstrierten Anwendungen von ATTA zur Messung von 41Ca und 81Kr hat die Methode ein unabsehbares Potential in der allgemeinen Spuren-Isotopenanalytik. Insbesondere eröffnet die hier geplante Implementierung für das Isotop 39Ar das für die Altersdatierung von Wasser äußerst interessante Zeitfenster der letzten 1000 Jahre - eine typische Zeitskala von Grundwasser- und Meeresströmungen in der kein alternativer Tracer existiert. Durch Kombination von 39Ar Datierung mittels ATTA und Edelgastemperaturen aus Grundwasser wird eine präzise Temperaturrekonstruktion für diesen Zeitraum angestrebt.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 29 |
| Europa | 4 |
| Weitere | 2 |
| Wissenschaft | 16 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 25 |
| Text | 1 |
| unbekannt | 5 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 6 |
| Offen | 25 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 28 |
| Englisch | 6 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 2 |
| Keine | 16 |
| Webseite | 13 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 14 |
| Lebewesen und Lebensräume | 23 |
| Luft | 12 |
| Mensch und Umwelt | 31 |
| Wasser | 12 |
| Weitere | 31 |