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METOP GOME-2 - Ozone (O3) - Global

The Global Ozone Monitoring Experiment-2 (GOME-2) instrument continues the long-term monitoring of atmospheric trace gas constituents started with GOME / ERS-2 and SCIAMACHY / Envisat. Currently, there are three GOME-2 instruments operating on board EUMETSAT's Meteorological Operational satellites MetOp-A, -B, and -C, launched in October 2006, September 2012, and November 2018, respectively. GOME-2 can measure a range of atmospheric trace constituents, with the emphasis on global ozone distributions. Furthermore, cloud properties and intensities of ultraviolet radiation are retrieved. These data are crucial for monitoring the atmospheric composition and the detection of pollutants. DLR generates operational GOME-2 / MetOp level 2 products in the framework of EUMETSAT's Satellite Application Facility on Atmospheric Chemistry Monitoring (AC-SAF). GOME-2 near-real-time products are available already two hours after sensing. The operational ozone total column products are generated using the algorithm GDP (GOME Data Processor) version 4.x integrated into the UPAS (Universal Processor for UV / VIS Atmospheric Spectrometers) processor for generating level 2 trace gas and cloud products. The new improved DOAS-style (Differential Optical Absorption Spectroscopy) algorithm called GDOAS, was selected as the basis for GDP version 4.0 in the framework of an ESA ITT. GDP 4.x performs a DOAS fit for ozone slant column and effective temperature followed by an iterative AMF / VCD computation using a single wavelength. For more details please refer to relevant peer-review papers listed on the GOME and GOME-2 documentation pages: https://atmos.eoc.dlr.de/app/docs/

Satellite Color Images, Vegetation Indices, and Metabolism Indices from Bautzen, Germany from 1985 – 2023

The "Germany Mosaic" is a time series of Landsat satellite images and vectorized segments covering the entirety of Germany from 1984 to 2023. The image data are divided into TK100 sheet sections (see further details: Blattschnitt der Topographischen Karte 1:100 000). The dataset provides optimized 6-band imagery for each year, representing summer (May to July) and autumn (August to October) seasons, along with vegetation indices such as NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) and NirV (Near-Infrared Reflectance of Vegetation) for the same periods. Additionally, vectorized "zones" of approximately homogeneous pixels are available for each year. The spectral properties of the image data and the morphological characteristics of these zones are included as vector attributes (see Documentation: "Mosaic (1984–2023) - Data Description"). An overview of the coverage and quality of all sheet sections is provided as a vector layer titled D-Mosaik_Sheet-Sections within this document. The Germany Mosaic can also be considered a spatial-temporal Data Cube, enabling advanced analysis and integration into workflows requiring multi-dimensional data. This structure allows users to perform operations such as querying data across specific time periods, analyzing trends over decades, or aggregating spatial information to generate tailored insights for a wide range of research applications. In mid-latitudes, seasonal variations in vegetation—and consequently in the image data—are typically more pronounced than changes occurring over several years. The temporal segmentation of the dataset has been designed to encompass the entire vegetation period (May to October), with the division into summer and autumn periods capturing seasonal metabolic shifts in natural biotopes. This segmentation also records most agricultural changes, including sowing and harvesting activities. Depending on weather conditions, the individual image data represent either the median, mean value, or the best available image for the specified time period (see Documentation: "Mosaic (1984–2023) - Data Description). Remote sensing has become an indispensable tool for environmental research, particularly in landscape analysis. Beyond conventional applications, the Germany Mosaic supports the development of digital twins in environmental system research. By providing detailed spatial and temporal data, this dataset enables the modeling of virtual ecosystems, facilitating simulations, scenario testing, and predictive analyses for sustainable management. Moreover, the spatial and temporal trends captured by remotely sensed parameters complement traditional approaches in biological, ecological, geographical, and epidemiological research.

Sentinel-5P TROPOMI – Aerosol Layer Height (ALH), Level 3 – Global

Aerosols are an indicator for episodic aerosol plumes from dust outbreaks, volcanic ash, and biomass burning. Daily observations are binned onto a regular latitude-longitude grid. The Aerosol layer height is provided in kilometres. The TROPOMI instrument onboard the Copernicus SENTINEL-5 Precursor satellite is a nadir-viewing, imaging spectrometer that provides global measurements of atmospheric properties and constituents on a daily basis. It is contributing to monitoring air quality and climate, providing critical information to services and decision makers. The instrument uses passive remote sensing techniques by measuring the top of atmosphere solar radiation reflected by and radiated from the earth and its atmosphere. The four spectrometers of TROPOMI cover the ultraviolet (UV), visible (VIS), Near Infra-Red (NIR) and Short Wavelength Infra-Red (SWIR) domains of the electromagnetic spectrum. The operational trace gas products generated at DLR on behave ESA are: Ozone (O3), Nitrogen Dioxide (NO2), Sulfur Dioxide (SO2), Formaldehyde (HCHO), Carbon Monoxide (CO) and Methane (CH4), together with clouds and aerosol properties. This product is created in the scope of the project INPULS. It develops (a) innovative retrieval algorithms and processors for the generation of value-added products from the atmospheric Copernicus missions Sentinel-5 Precursor, Sentinel-4, and Sentinel-5, (b) cloud-based (re)processing systems, (c) improved data discovery and access technologies as well as server-side analytics for the users, and (d) data visualization services.

METOP GOME-2 - Tropospheric Nitrogen Dioxide (NO2) - Global

The Global Ozone Monitoring Experiment-2 (GOME-2) instrument continues the long-term monitoring of atmospheric trace gas constituents started with GOME / ERS-2 and SCIAMACHY / Envisat. Currently, there are three GOME-2 instruments operating on board EUMETSAT's Meteorological Operational satellites MetOp-A, -B, and -C, launched in October 2006, September 2012, and November 2018, respectively. GOME-2 can measure a range of atmospheric trace constituents, with the emphasis on global ozone distributions. Furthermore, cloud properties and intensities of ultraviolet radiation are retrieved. These data are crucial for monitoring the atmospheric composition and the detection of pollutants. DLR generates operational GOME-2 / MetOp level 2 products in the framework of EUMETSAT's Satellite Application Facility on Atmospheric Chemistry Monitoring (AC-SAF). GOME-2 near-real-time products are available already two hours after sensing. The operational NO2 total column products are generated using the algorithm GDP (GOME Data Processor) version 4.x integrated into the UPAS (Universal Processor for UV / VIS Atmospheric Spectrometers) processor for generating level 2 trace gas and cloud products. The operational NO2 tropospheric column products are generated using the algorithm GDP (GOME Data Processor) version 4.x for NO2 [Valks et al. (2011)] integrated into the UPAS (Universal Processor for UV / VIS Atmospheric Spectrometers) processor for generating level 2 trace gas and cloud products. The total NO2 column is retrieved from GOME solar back-scattered measurements in the visible wavelength region using the DOAS method. An additional algorithm is applied to derive the tropospheric NO2 column: after subtracting the estimated stratospheric component from the total column, the tropospheric NO2 column is determined using an air mass factor based on monthly climatological NO2 profiles from the MOZART-2 model. For more details please refer to relevant peer-review papers listed on the GOME and GOME-2 documentation pages: https://atmos.eoc.dlr.de/app/docs/

Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Zirkum-Antarktische Auftrittsfrequenz von Meereis-Rinnen und regionale Verteilung aus Satellitendaten

Ziel dieses Projektvorhabens ist es, einen Einblick in die räumliche und zeitliche Variabilität des Auftretens von Meereisrinnen im Antarktischen Meereis während der Wintermonate zu erhalten. Meereis-Rinnen zeichnen sich dadurch aus, dass es in ihrem Einflussbereich zu einem starken Austausch von Wärme, Feuchte und Impuls zwischen dem relativ warmen Ozean und der kalten Atmosphäre kommt. In Meereis-Rinnen bildet sich demnach neues, dünnes Eis und trägt damit zur Meereis-Massenbilanz bei. Wir beabsichtigen auf einer Methode aufzubauen, die entwickelt wurde, um Eisrinnen in der Arktis automatisch aus Thermal-Infrarot Satellitendaten zu identifizieren. Diese Methode muss für eine Anwendung auf Satellitendaten der Antarktis neu implementiert und erweitert werden. In diesem Rahmen gilt es auch, hemisphärische Besonderheiten in den Meereiseigenschaften und atmosphärischen Einflüssen zu berücksichtigen. Darum werden Anpassungen im ursprünglichen Algorithmus mit Hilfe detaillierter Fallstudien vorzunehmen sein. Als Ergebnis erwarten wir umfangreiche Erkenntnisse darüber, wann und wo Meereis-Rinnen gehäuft in der Antarktis auftreten, und wie diese Auftrittsmuster durch atmosphärische und ozeanische Antriebe gesteuert werden.

Sentinel-5P TROPOMI Surface Nitrogendioxide (NO2), Level 4 – Regional (Germany and neighboring countries)

The TROPOMI instrument onboard the Copernicus SENTINEL-5 Precursor satellite is a nadir-viewing, imaging spectrometer that provides global measurements of atmospheric properties and constituents on a daily basis. It is contributing to monitoring air quality and climate, providing critical information to services and decision makers. The instrument uses passive remote sensing techniques by measuring the top of atmosphere solar radiation reflected by and radiated from the earth and its atmosphere. The four spectrometers of TROPOMI cover the ultraviolet (UV), visible (VIS), Near Infra-Red (NIR) and Short Wavelength Infra-Red (SWIR) domains of the electromagnetic spectrum. The operational trace gas products generated at DLR on behave ESA are: Ozone (O3), Nitrogen Dioxide (NO2), Sulfur Dioxide (SO2), Formaldehyde (HCHO), Carbon Monoxide (CO) and Methane (CH4), together with clouds and aerosol properties. This product displays the Nitrogen Dioxide (NO2) near surface concentration for Germany and neighboring countries as derived from the POLYPHEMUS/DLR air quality model. Surface NO2 is mainly generated by anthropogenic sources, e.g. transport and industry. POLYPHEMUS/DLR is a state-of-the-art air quality model taking into consideration - meteorological conditions, - photochemistry, - anthropogenic and natural (biogenic) emissions, - TROPOMI NO2 observations for data assimilation. This Level 4 air quality product (surface NO2 at 15:00 UTC) is based on innovative algorithms, processors, data assimilation schemes and operational processing and dissemination chain developed in the framework of the INPULS project. The DLR project INPULS develops (a) innovative retrieval algorithms and processors for the generation of value-added products from the atmospheric Copernicus missions Sentinel-5 Precursor, Sentinel-4, and Sentinel-5, (b) cloud-based (re)processing systems, (c) improved data discovery and access technologies as well as server-side analytics for the users, and (d) data visualization services.

Plutonium

Plutonium Plutonium (Pu) ist ein Schwermetall, das in der Natur nur in kleinsten Spuren vorkommt und in erster Linie künstlich aus Uran hergestellt wird. Alle seine Isotope sind radioaktiv. Für den Menschen ist es vor allem dann gefährlich, wenn es in den Körper aufgenommen wird (Inkorporation), etwa durch Einatmen seiner Stäube. In Deutschland gibt es keine Produktionsstätten für Plutonium. Daher ist eine gesundheitsschädigende Aufnahme von Plutonium hier äußerst unwahrscheinlich. Plutonium ( Pu , Ordnungszahl 94) ist ein Schwermetall, das nach dem Zwergplaneten Pluto benannt wurde. Plutonium kommt in der Natur nur in verschwindend geringer Menge vor. Es wird in erster Linie künstlich aus Uran hergestellt. Etwa 20 Plutonium Isotope , anders gesagt Atomarten, sind bekannt. Alle Isotope von Plutonium sind radioaktiv. Sie haben unterschiedliche Halbwertszeiten – also Zeiträume, in denen die Hälfte der Atomkerne zerfällt - und Strahlungsenergien. Halbwertszeiten ausgewählter Plutonium - Isotope Isotop Halbwertszeit (Jahre) Strahlungsart Energie in Mega-Elektronenvolt (MeV) Pu -238 87,74 Alphastrahlung 5,6 Pu -239 24.110 Alphastrahlung 5,24 Pu -240 6.563 Alphastrahlung 5,25 Pu -241 14,35 Betastrahlung 0,0208 Pu -244 80 Millionen Alphastrahlung 4,586 Wofür wird Plutonium genutzt? Plutonium wird großteils künstlich erzeugt. In Deutschland wurde es in der Vergangenheit zur Energiegewinnung in Kernreaktoren genutzt. International wird es auch im militärischen Bereich (Kernwaffen), in der Raumfahrt sowie in Satelliten (Wärmequelle, Radionuklidbatterien) verwendet. Wie gefährlich ist Plutonium ? Plutonium ist wie viele andere Schwermetalle giftig und schädigt besonders die Nieren. Im Vordergrund steht allerdings seine Radioaktivität , die im menschlichen Körper Krebs verursachen kann. Eine Aufnahme von Plutonium erhöht das Risiko für Lungenkrebs, Leberkrebs und Krebs in Knochen, Bindegewebe und . In diesen Geweben kann sich Plutonium anreichern. Aufgrund der Eigenschaften der von Plutonium ausgehenden Alphastrahlung sind diese Folgen aber nur zu erwarten, wenn Plutonium in den Körper aufgenommen und dort angereichert wird. Wie kann Plutonium in den Körper gelangen? Die Aufnahme von Plutonium in den Körper erfolgt in erster Linie durch Einatmen von Partikeln ( Inhalation ), zu einem viel geringeren Maß über Wunden oder den Verdauungstrakt ( Ingestion ). Nach dem Einatmen wird das Plutonium im Körper verteilt, wo es hauptsächlich in der Lunge, der Leber und den Knochen gespeichert wird. Ein Risiko , Plutonium aufzunehmen, tragen vor allem Arbeiterinnen und Arbeiter in Produktionsstätten für Plutonium . Solche Produktionsstätten gibt es in Deutschland nicht. Gibt es Plutonium in Deutschland? Plutonium gibt es in Deutschland in Form von abgebrannten Brennelementen aus Kernreaktoren. Spuren von Plutonium finden sich weltweit in der Umwelt als Folge der oberirdischen Atomwaffentests, die während der 1950er und 1960er Jahre durchgeführt wurden. Die Strahlenbelastungen für den Menschen, die aus diesen Spuren stammen, sind jedoch im Allgemeinen sehr gering, sodass nicht davon auszugehen ist, dass sie das Krebsrisiko erhöhen. Woher weiß man, wie gefährlich Plutonium ist? Es gibt einige epidemiologische Studien – also Beobachtungsstudien meist an größeren Gruppen - zur Wirkung von Plutonium auf Menschen. Sie beschäftigen sind vor allem mit Beschäftigten von Anlagen zur Produktion und Verarbeitung von Plutonium . Die Bewertung des Krebsrisikos durch die Internationale Krebsforschungsagentur (IARC) stützt sich in großen Teilen auf solche Studien zu Beschäftigten der kerntechnischen Anlage Majak im Südural (Russland). In dieser Anlage wurde seit den 1940er Jahren Plutonium produziert und verarbeitet. Insbesondere in den 1940er und 1950er Jahren waren die Beschäftigten bei der Arbeit und durch verschiedene Unfälle in großem Ausmaß Plutonium ausgesetzt. Auch Studien zu den Beschäftigten der kerntechnischen Anlage Sellafield im Nordwesten Englands liefern Informationen zum Gesundheitsrisiko durch Plutonium . Daneben tragen Befunde aus Tierstudien zum Wissen über die gesundheitlichen Auswirkungen von Plutonium bei. Stand: 23.04.2026

Modelluntersuchungen zu Rotations-Schwingungs-Anregungen von Hydroxyl-Molekülen in der Mesosphäre und Rotationstemperaturen

Eine der Standardmethoden zur Temperaturbestimmung in der Mesopausen-Region basiert auf spektroskopischen Messungen der Rotationstemperaturen von Hydroxyl-Molekülen. Eine wichtige Frage bei der Interpretation der gemessenen Rotationstemperaturen ist die Frage nach der Thermalisierung der Rotationszustände. Bisher gibt es jedoch nur wenige Untersuchungen zu diesem Thema.Das Ziel dieses Projektes ist, Hydroxyl-Moleküle in verschiedenen Rotations-Schwingungs-Zuständen in der oberen Mesosphäre und unteren Thermosphäre zu untersuchen. Zu diesem Zweck soll ein kinetisches Modell der Schwingungs- und Rotations-Anregungen von OH entwickelt werden. Das Modell soll verwendet werden, um die Konzentrationen von angeregten Hydroxyl-Molekülen und Emissionsraten in verschiedenen Höhen und für verschiedene atmosphärische Bedingungen zu simulieren. Insbesondere sollen die Besetzungen der Rotationszustände analysiert werden, um Abweichung vom lokalen thermodynamischen Gleichgewicht bewerten zu können. Die Modellergebnisse sollen mit bodengestüzten Messungen und Satelliten-Messungen verglichen werden.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1488: Planetary Magnetism (PlanetMag), Probing the Earth's subdecadal core-mantle dynamics based on satellite geomagnetic field models

The CHAMP mission provided a great amount of geomagnetic data all over the globe from 2000 to 2010. Its dense data coverage has allowed us to build GRIMM - GFZ Reference Internal Magnetic Model - which has the highest ever resolution for the core field in both space and time. We have already modeled the fluid flow in the Earth's outer core by applying the diffusionless magnetic induction equation to the latest version of GRIMM, to find that the flow evolves on subdecadal timescales, with a remarkable correlation to the observed fluctuation of Earth rotation. These flow models corroborated the presence of six-year torsional oscillations in the outer core fluid. Torsional oscillation (TO) is a type of hydromagnetic wave, theoretically considered to form the most important element of decadal or subdecadal core dynamics. It consists of relative azimuthal rotations of rigid fluid annuli coaxial with the mantle's rotation and dynamically coupled with the mantle and inner core. In preceding works, the TOs have been studied by numerical simulations, either with full numerical dynamos, or solving eigenvalue problems ideally representing the TO system. While these studies drew insights about dynamical aspects of the modeled TOs, they did not directly take into account the observations of geomagnetic field and Earth rotation. Particularly, there have been no observation-based studies for the TO using satellite magnetic data or models. In the proposed project, we aim at revealing the subdecadal dynamics and energetics of the Earth's core-mantle system on the basis of satellite magnetic observations. To that end, we will carry out four work packages (1) to (4), for all of which we use GRIMM. (1) We perform timeseries analyses of core field and flow models, to carefully extract the signals from TOs at different latitudes. (2) We refine the conventional flow modeling scheme by parameterizing the magnetic diffusion at the core surface. Here, the diffusion term is reinstated in the magnetic induction equation, which is dynamically constrained by relating it to the Lorentz term in the Navier-stokes equation. (3) We develop a method to compute the electromagnetic core-mantle coupling torque on the core fluid annuli, whereby the energy dissipation due to the Joule heating is evaluated for each annulus. This analysis would provide insights on whether the Earth's TOs are free or forced oscillations. (4) Bringing together physical implications and computational tools obtained by (1) to (3), we finally construct a dynamical model for the Earth's TOs and core-mantle coupling such that they are consistent with GRIMM and Earth rotation observation. This modeling is unique in that the force balances concerning the TOs are investigated in time domain, as well as that the modeling also aims at improving the observation-based core flow model by considering the core dynamics.

Research group (FOR) 2694: Large-Scale and High-Resolution Mapping of Soil Moisture on Field and Catchment Scales - Boosted by Cosmic-Ray Neutrons, High-coverage CRNS application as network to target an areas' water distribution for periods of special field campaigns

Die obere Bodenzone ist die zentrale Schnittstelle für die Speicherung und den Transfer von Wasser zwischen der Atmosphäre, der Biosphäre, den Oberflächengewässern und dem tieferen Untergrund. Die räumliche und zeitliche Variabilität seiner Eigenschaften und Zustände ist eine Herausforderung für das Verständnis und für die Quantifizierung des Wasserspeichers und daraus resultierender Wasserflüsse. Die Bestimmung der Bodenfeuchte ist entweder großflächig oder in Teilstücken der Einzugsgebiete möglich, dazu gehören hydrogeophysikalische Methoden (bodengestützt), verschiedene Fernerkundungsmethoden (Drohnen, Flugzeuge und Satelliten) oder invasive Bodenfeuchte-Netzwerke. Sie sind jedoch entweder nur durch zeitliche Momentaufnahmen begrenzt oder zu teuer, um auf ganze Einzugsgebiete oberhalb der Feldskala übertragen werden zu können. Bisher wurde die Methode der Detektion von Schwankungen des Neutronenhintergrunds (CRNS) als integrierende Messung der Bodenfeuchte in einer Fläche von ca. 15 Hektar eingesetzt. Verteilte Netzwerke dieser Sensoren gibt es bereits bis auf nationaler Ebene, jedoch mit Sensorabständen, die sehr viel größer sind als die CRNS-Integrationsfläche. Unser Ziel ist es, zeitliche Veränderungen des in Boden und Vegetation gespeicherten Wassers mit vollständiger Abdeckung auf der Skala von kleinen Einzugsgebieten bzw. hydrologischen Grundeinheiten (z.B. 1-10 km2), mit räumlicher Auflösung von wenigen Hektar und dichtem Abstand, vergleichbar mit der CRNS Integrationsfläche, zu messen. Dadurch lassen sich der nicht-invasive Charakter sowie die hohe Mobilität der CRNS-Sonden voll ausnutzen und kontinuierliche Bodenfeuchtekarten über einige Monate hinweg in einem bestimmten Gebiet erfassen. Dies wird eine raum-zeitliche Verteilung der Bodenfeuchte auch für landwirtschaftliche Felder und Waldstücke mit zeitlicher Auflösung im Stundenbereich liefern. Diese Messungen sollen auch zur Erprobung eines neu entwickelten Aufbaus einer CRNS Sonde mit winkelabhängiger Auflösung verwendet werden. Die geplanten Feldkampagnen sind ideal, um Daten für den Vergleich zu anderen Messmethoden (z.B. mobilem CRNS, Drohnenüberfliegungen) und zu hydrologischen Modellen zur Verfügung zu stellen. Die zu erfassenden Muster der raum-zeitlichen Variabilität bilden die Grundlage für die quantitative Beschreibung des Wasserhaushalts und hydrologischer Prozesse im Einzugsgebiet. Und durch eine örtliche Erweiterung des CRNS-Netzes könnte sie sogar in Zukunft auf größere Gebiete (z.B. größer als 10 km2) ausgedehnt werden. Dieses Teilprojekt wird eine Schlüsselrolle bei der Kartierung der Bodenfeuchte in kleinen Einzugsgebieten während der gemeinsamen Feldkampagnen der Forschergruppe sein. Insgesamt wird es erste CRNS-Bodenfeuchte-Karten auf einer Skala liefern, die mindestens eine Ordnung über den bestehenden Boden-Sensor-Netzwerken liegt.

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