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Meteorological Observation and Assimilation of the Atmosphere on Long term (Dead Sea, Israel)

Since 2006, the Institute for Meteorology and Climate Research (IMK-TRO) is involved in intensive field measurements at the Dead Sea. Long term measurements of meteorological parameters, particle concentrations and ozone mixing ratios were initiated - accompanied by short term activities like vertical profiling and determination of radiation and the surface energy balance. Objective and Results: The objective is to study the mesoscale wind systems and their role in the distribution of pollutants near the Dead Sea. Preliminary data evaluation shows that a complexe superposition of various wind systems is abundant. The existence of the widespread lake plays a mayor role in the development of atmospheric layering during the course of the day. However, synoptic influence can disturb the regional system. Since September 2006 an permanent meteorological station is working at Massada National Monument approx. at elevation sea level. Measurements of the actual week are shown here . The whole data set is available on request.

Messungen von vulkanischen Schwefel- und Kohlenstoffemissionen mit hoher Zeitauflösung

Dies ist ein Antrag auf Reisekosten für eine Reise von Deutschland nach Argentinien zum Besuch der Vulkane Copahue and Peteroa, dort planen wir zusammen mit Forschern aus Argentinien in-situ Messungen von vulkanischem SO2 mit einem neuartigen Instrument. In Kombination mit in-situ CO2 Messungen erwarten wir einen Datensatz von CO2/SO2 Verhältnissen mit bisher unerreichter Genauigkeit und Zeitauflösung.Obwohl Fernerkundungsmessungen von SO2 sich mittlerweile in der Vulkanologie weit verbreitet haben, stellen bodengebundene und Flugzeug-getragene in-situ-Messungen immer noch eine wichtige Quelle ergänzender Information dar. Heutzutage werden in-situ Messungen von SO2 häufig mittels elektrochemischer Sensoren vorgenommen, diese weisen allerdings eine Reihe von Nachteilen auf, insbesondere (1) relativ lange Ansprechzeiten (ca. 20 s und mehr), (2) Interferenzen durch eine Reihe anderer reaktiver Gase, die sich in Vulkanfahnen finden (und die schwer zu quantifizieren bzw. unbekannt sind), (3) Die Notwendigkeit häufiger Kalibration. Wir lösen diese Probleme mit einem neuentwickelten, optischen in-situ SO2-Sensor Prototypen, der nach dem Prinzip der nicht-dispersiven UV-Absorption arbeitet (PITSA, Portable in-situ Sulfurdioxide Analyser). Die preisgünstige Anwendung des Prinzips für SO2 - Messungen wurde durch die Entwicklung von UV-LEDs ermöglicht. Die Probenluft wird durch eine Glasröhre gesaugt und dort der kollimierten Strahlung einer UV-LED (ca. 290nm) ausgesetzt, in diesem Wellenlängenbereich absorbiert (von den relevanten Vulkangasen) praktisch nur SO2. Daher ist die Abschwächung der Strahlungsintensität nach Durchgang durch die Messzelle ein Mass für den SO2-Gehalt der Messluft. Das PITSA Instrument wird mit einem kommerziellen CO2 Sensor kombiniert, damit werden SO2 und CO2 Messungen mit 0.1 ppm bzw. 1 ppm Genauigkeit möglich. Dadurch eröffnen sich neue Möglichkeiten in der Vulkanologie.

Untersuchungen zur Umweltradioaktivitaet

Untersuchungen zur Bestimmung der Aktivitaetskonzentration in Umweltproben mit Hilfe hochaufloesender Gamma-Spektrometrie. Neben der Gewaehrleistung von hochempfindlichen Messungen steht im Mittelpunkt der Arbeiten die Entwicklung und Anwendung von Berechnungsverfahren, die den Einfluss der Probenzusammensetzung und der Probenform auf das erzielte Messergebnis beruecksichtigen. Die Bereitstellung problemangepasster Rechnerprogramme soll die Aktivitaetskonzentrationsbestimmung unterschiedlicher Radionuklide in verschiedenartigen Proben (Form, Dichte, Zusammensetzung) ermoeglichen, ohne dass zuvor aufwendige, spezielle Kalibrierungsmessungen durchgefuehrt werden muessen. Untersuchungen zur Umgebungsdosimetrie mit Thermolumineszenzdetektoren zur Feststellung der Umweltradioaktivitaet. Durch den Einsatz neuer, hochempfindlicher Materialien (z.B. LiF:Mg, Cu, P, CaF2:Cu) sollen genaue Dosisbestimmungen bei kurzen Expositionszeiten erreicht und damit ein einfaches Verfahren fuer Kontrollmessungen und Routineueberwachungen entwickelt werden. Durch die Bereitstellung von Korrektionsprogrammen soll die Moeglichkeit geschaffen werden, auch im Falle unterschiedlicher Photonenenergien der einfallenden Strahlung und bei Messungen mit Detektoren stark energieabhaengiger TL-Response sichere Angaben der Aequivalentdosis zu ermoeglichen.

Durchfuehrung und Bewertung von Gasanalysen an der Zentraldeponie Mertesdorf

Konzeptionen der Schadstoffmessung, einschliesslich Laerm und Strahlen

Messung der natuerlichen und durch Fallout bedingten Radioaktivitaet in der Luft und in Lebensmitteln

Bestimmung von spaltbaren Elementen in Umweltproben

Erfassung von Uran-235 und Thorium mittels beta-verzoegerter und instrumenteller Neutronenaktivierungsanalyse und y-Spektroskopie. Isotopenverhaeltnis Uran 235/Uran 238 dient als Indikator, ob die Quelle natuerlichen oder industriellen Ursprungs ist. Durchfuehrung solcher Untersuchungen im Urin strahlenexponierter Personen.

Untersuchungen und Bewertung der Porenluft der Deponie Aach hinsichtlich moeglicher Gefaehrdungen bei Sanierungsarbeiten

Konzeptionen der Schadstoffmessung, einschliesslich Laerm und Strahlen

Strahlungsmessungen in atomaren Anlagen

Es sollen Methoden zur Analyse von Strahlungsmessungen von atomaren Anlagen entwickelt werden. Fuer das Problem der Praezisionsbestimmung zweier unterschiedlicher Messverfahren, welche jeweils dasselbe Produkt eines Loses aus variierenden Produkten genau einmal beurteilen, wird ein gezieltes Schaetzkonzept vorgestellt. Dieses Problem der gepaarten Messungen ist von herausragender Bedeutung, weil sich hinter der Formulierung 'zweier Messverfahren' Kontrollsituationen verbergen.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten

Ziel des Vorhabens ist es, die solaren Einstrahlungsbedingungen in der Antarktis in Abhängigkeit der Wellenlänge zu untersuchen. Das Projekt soll ein verbessertes Verständnis der besonderen Strahlungsverhältnisse in polaren Regionen der Erde ermöglichen, um die Auswirkungen des zunehmenden Treibhauseffekts und des weiter voranschreitenden Ozonabbaus in Zukunft besser abschätzen zu können. Zur Charakterisierung der Einstrahlung soll ein Messsystem zur Erfassung der spektralen Strahlstärke wie auch der spektralen Bestrahlungsstärke zwischen 290-2500 nm bei verschiedenen Atmosphärenbedingungen konfiguriert werden. Ferner werden Strahldichten in Abhängigkeit des Einfallswinkels modelliert, wobei die bidirektionale Reflektionsfunktion des Untergrunds berücksichtigt werden soll. Die Modellrechnungen dienen der Vorbereitung weiterer Messkampagnen. Aufgrund der Vorerfahrungen in anderen Gebieten der Erde (u.a. in den Hochlagen der Alpen) ist damit zu rechnen, dass insbesondere Wolken und die hohe Schneealbedo in der Antarktis das Strahlungsfeld wesentlich modifizieren.

Neue Sichtweisen auf die Aerosol-Wolken-Strahlungs-Wechselwirkung mittels polarimetrischer und hyper-spektraler Messungen

Die Wechselwirkung von Wolken und Aerosol und ihre Rolle im Strahlungshaushalt der Erde ist ein Feld offener Fragen. Der IPCC (2014) nennt große Unsicherheiten und den Bedarf an zusätzlichen wissenschaftlichen Bemühungen, um die Vielzahl der Prozesse und deren Rolle für ein sich wandelndes Klima besser zu verstehen. Dieser Antrag hat die Entwicklung neuartiger Fernerkundungskonzepte zur Beobachtung einiger dieser Prozesse zum Ziel. Aerosol hat direkten Einfluss auf den Strahlungshaushalt und löst eine Serie von indirekten Effekten aus, indem es die Wolken-Mikrophysik, die Wolken-Dynamik, -Lebensdauer, den Wasserkreislauf und sogar die großskalige Zirkulation beeinflusst. Eigenschaften und räumliche Verteilung des Aerosols selbst ändern sich durch die Prozesse während der Wolkenpartikelbildung und ihrer Auflösung. Die Konzentration aktivierter Wolkenkondensationskeime (CCNC) spielt dabei eine entscheidende Rolle. CCNC kann in-situ nur mit sehr begrenzter räumlicher Abdeckung vermessen werden. Gleichzeitig kann sie nicht quantitativ mit herkömmlichen Fernerkundungsmethoden bestimmt werden, da die typische CCN Größe mehr als eine Größenordnung unterhalb der Wellenlänge sichtbarer Strahlung liegt. Daher wurde ein alternativer Ansatz vorgeschlagen: Messungen der von Wolkenseiten reflektierten Solarstrahlung ermöglichen die Ableitung von Vertikalprofilen der Partikelphase sowie ihrer Größe. Es wurde hypothetisiert, dass der Einfluss des Aerosols auf die Entwicklung der Mikrophysik so beobachtbar wird ebenso wie die Ableitung der CCNC. Alternativ kann CCNC auch aus Messungen optischer Eigenschaften der Aerosole abgeleitet werden. Der Zusammenhang zwischen optischer Dicke des Aerosols und CCNC wurde identifiziert, allerdings verbunden mit Unsicherheiten. Der Vorschlag, diese beiden Ansätze zu verbinden und die damit verbundenen Hypothesen zu testen, ist Kern dieses Antrags. Hyper-spektrale Beobachtungen mittels eines schnellen Scanners sind entscheidend, da Wolken sich sehr schnell verändern. Dazu soll ein abbildendes Spektrometer mit Polarisationsfiltern erweitert werden. Mit demselben Messgerät können dann die Mikrophysik der Wolken und die Eigenschaften des Aerosols im umgebenden wolkenlosen Bereich abgeleitet werden. Das Projekt ist im Wesentlichen in zwei Doktorarbeiten aufgeteilt. Highlights: 1) Test zweier Hypothesen, die Kern kommender Flugzeug-Kampagnen und geplanter Satellitenmissionen sind: CCNC kann aus Fernerkundung der Aerosoleigenschaften und aus Profilen der Wolkenmikrophysik abgeleitet werden. 2) Schnelle hyper-spektrale Scanner-Messungen ermöglichen Mikrophysik-Messungen veränderlicher Wolken. Erlauben diese Daten Ableitungen der Veränderung der Mikrophysik abhängig von der Entfernung zur Wolkenseite? 3) Ableitung von Aerosol-Eigenschaften aus polarisierten spektralen Messungen auch in bewölkten Situationen.

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