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Mit Metrologie in die Zukunft - Herausforderung Umwelt und Klima

Umwelt:

Alles im Fluss: Globale Stoffflüsse – lokale Quellen und Senken

Laserhygrometer (TU Braunschweig)
Vorarbeiten für das neue Transfernormal-Laserhygrometer für Flussmessungen auf dem neuen Forschungsflugzeug der TU Braunschweig (Abbildung: Felix Witt, TU Braunschweig)
Radonfluss über Europa
Radonfluss über Europa: Zwischen Klimabeobachtung und Strahlenschutz

Wer Klimawandel und Auswirkungen der Umweltverschmutzung verstehen will, darf nicht nur den Istzustand erfassen, indem er etwa die lokale CO2-Konzentration misst. Nötig ist eine Quantifizierung der Quellen und Senken der problematischen Stoffe: von Wasserdampf, Treibhausgasen (CO2, CH4, N2O), Schadstoffen wie etwa N2O aus der Düngung, NH3/CH4 aus der intensiven Nutztierhaltung oder NOx und Aerosolen/Feinstaub aus dem Verkehr. Es muss gemessen werden, wieviel Substanz wie schnell und wo zwischen Luft/Boden/Ozean/Biosphäre ausgetauscht wird, wie groß diese „Flüsse“ sind und wie sie sich verändern. Essenzielles Werkzeug hierfür ist die Eddy-Covarianz (EC), bei der gleichzeitig und sehr schnell die Fluktuation von Stoffkonzentration, Temperatur und der vertikalen Windgeschwindigkeit bestimmt wird. Hierfür entwickeln PTB und TU Braunschweig ein neues, sehr schnelles Transfernormal-Laserhygrometer für den Einsatz auf ihrem neuen Forschungsflugzeug. In Kooperation mit weiteren Partnern soll beispielsweise untersucht werden, wie sich der Rückgang des polaren Meereises auf den arktischen Wärmehaushalt auswirkt. Auch Projekte zur CH4-Freisetzung aus Deponien oder Mooren sind geplant. Weitere Methoden zur Bestimmung von Stoffflüssen zielen auf die Erfassung räumlicher Konzentrationsgradienten mittels spektroskopischer Methoden in Kombination mit dedizierten Gasfreisetzungs- und -erfassungsstudien, wie sie im Rahmen der IMPRESS und IMPRESS2-Projekte auf der 600-m-Referenz- Messstrecke der PTB untersucht wurden. Sie sollen noch weiterentwickelt werden.

Eine neue, innovative Methode, die Radon-Tracer-Methode, nutzt das natürlich vorkommende radioaktive Edelgas-Isotop 222Radon, das aus dem Boden stammt und daher in tieferen Schichten der Atmosphäre in höherer Konzentration zu finden ist als in höheren Schichten. Mittels 222Rn lassen sich daher Daten für Transportrechnungen (etwa von CO2) und zur Validierung von Modellen für Ausbreitungsrechnungen in der Atmosphäre gewinnen. Dadurch sind zukünftig Daten für Klimamodelle mit kleineren Unsicherheiten verfügbar und eine Unterscheidung zwischen natürlichen und anthropogenen Treibhausgasen wird möglich. Das von der PTB koordinierte europäische Modellprojekt Opens external link in new window"traceRadon" bietet dafür zum ersten Mal einen Anschluss an das SI-System für die weltweit schnell wachsende Zahl der Anwender von Flussmessungen wie ICOS oder ANSTO. Darüber hinaus stellen Außenluftmessungen von 222Radon einen wertvollen Datenpool dar, um den Strahlenschutz der europäischen Bevölkerung effizient zu verbessern, ohne die Kosten in die Höhe zu treiben.

 

Beteiligte Fachbereiche
Opens internal link in current window3.4 Analytische Chemie der Gasphase

Opens internal link in current window6 Ionisierende Strahlung