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Found 16 results.

EXIST-Forschungstransfer: WatR

Das Projekt "EXIST-Forschungstransfer: WatR" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von constellr GmbH durchgeführt. Ziel des Forschungsprojekts ist die Entwicklung einer Prototypen Anwendungen im Bereich des Wassermonitorings, welche direkt umsetzbare Einsichten für Zielkunden aus dem AgriFood Bereich bietet. Im Rahmen dieser Aktivität werden Thermaldaten der in Phase 1 entwickelten Hardware und an Bord der Raumstation betriebenen Nutzlast (alternativ von ECOSTRESS) mit frei verfügbaren Hyperspektraldaten (DESIS, PRISMA, oder EnMap) gekoppelt, um präzise Aussagen über vegetativen Stress und insbesondere eine Quantifizierung von Wasserstress zu ermöglichen. Die technische Umsetzung besteht aus der Berechnung der Evapotranspiration (ET), also dem Verlust von Wasser durch Verdunstung an Blätterdach und Boden an die Atmosphäre, aus Oberflächentemperaturdaten. Die dadurch gemessene ET wird der erwarteten ET bei idealer Bedingungen, welche sich aus meteorologischen Daten ableiten lässt, gegenübergestellt. Die Differenz daraus lässt sich direkt in vegetativen Stress übersetzen. Durch die Hinzunahme von Hyperspektraldaten (HYP) wird zum einen die Qualität des Temperaturprodukts verbessert (Abschätzung atmosphärische Korrektur und Emissivität des Bodens), zum Anderen ermöglicht HYP eine direkte Quantifizierung der im Blätterdach vorhandenen Wassermenge. Eine Kombination beider Informationen führte zu einer bisher unerreichten Genauigkeit in der Abschätzung von Wasserstress und kann direkt in Bewässerung- und Wachstumsmodellen für Nutzpflanzen eingesetzt werden. Die Aktivität wird durch eine entsprechende Marktstudie mit Kunden im AgriFood Bereich, zu denen schon enger Kontakt innerhalb der Phase 1 besteht (bspw. Ferrero, Bayer Crop Science, BayWa oder PepsiCo), begleitet und ein entsprechendes Business Modell entwickelt und mit Pilotnutzern validiert.

FLEX - Messung der globalen Photosynthese mit Hilfe der Fluoreszenz

Das Projekt "FLEX - Messung der globalen Photosynthese mit Hilfe der Fluoreszenz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum durchgeführt. Der ESA-Programmrat für Erdbeobachtungen hat im Mai 2007 die Fluoreszenz Explorer (FLEX) Mission als eine von sechs potentiellen Satellitenmissionen ausgewählt, um in einer Machbarkeitsstudie ihre prinzipiellen und anwendungsorientierten Möglichkeiten zu untersuchen. Hauptziel des FLEX-Programmes ist die Aufzeichnung der globalen Photosynthese mit Hilfe der Chlorophyll-Fluoreszenz. Diese Strahlung wird von der Vegetation im sichtbaren und nahen Infrarot Bereich des elektromagnetischen Spektrums emittiert und beinhaltet einzigartige Informationen zur photosynthetischen Aktivität von Pflanzen. Dazu wird FLEX mit einem spektral sehr hochauflösenden Spektrometer ausgestattet, das flächenhaft die Trennung des Fluoreszenzsignals vom reflektierenden Sonnenlicht ermöglicht. Zusätzliche Instrumente dienen der Erfassung weiterer Parameter. Dazu gehört z.B. die Vegetationstemperatur, die zusammen mit der Fluoreszenzmessung eine Abschätzung der Effizienz der Lichtabsorption und des Austauschs von Kohlenstoff zwischen Pflanze und Atmosphäre ermöglicht. Derzeit befinden sich FLEX und die übrigen fünf Erdbeobachtungsmissionen in der Vorphase A. Anhand von drei Studien werden die Machbarkeit der Mission und deren Anforderungen untersucht. Es werden Methoden zur Erfassung der Fluoreszenz vom Weltraum aus entwickelt sowie der Nutzen der Chlorophyll-Fluoreszenz für eine regionale dynamische Vegetationsmodellierung analysiert. Die Erfassung der Fluoreszenz anhand einer atmosphärischen Korrektur erfolgt unter Federführung des GFZ innerhalb eines Konsortiums, bestehend aus dem GFZ-Potsdam, der NLR-Niederlande, der Universiät Valencia und der FU Berlin. Dieses Projekt startete im September 2007 und wird voraussichtlich im Januar 2009 abgeschlossen. Ziel ist die Entwicklung einer neuen Methodik zur Trennung der emittierten Fluoreszenz von der Oberflächenreflexion aus zukünftigen FLEX-Bilddaten. Dabei gilt es diverse Probleme zu lösen wie z.B.: die Simulation optischer Daten mit einer sehr hohen spektralen Auflösung, die genaue Modellierung des Strahlungstransfers zwischen Boden und Atmosphäre, die Analyse und Validierung der entwickelten Methodik anhand simulierter und realer Daten.

SpektralArgo-N -- Neue optische Sensoren auf Bio-Argo

Das Projekt "SpektralArgo-N -- Neue optische Sensoren auf Bio-Argo" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Institut für Chemie und Biologie des Meeres durchgeführt. Licht ist einer der wesentlichen Einflussfaktoren auf physikalische, biologische und chemische Schlüsselprozesse im Bereich der oberen Wassersäule. Satellitenfernerkundung ist in der Lage räumliche Verteilungsmuster der Reflektanz und damit der Farbe der Meeresoberfläche zu erfassen. Limitierungen dieser Technologie sind die räumliche Auflösung der einzelnen Pixel, die zeitliche Auflösung und die Korrektur atmosphärischer Effekte. Die Weiterentwicklung der ozeanographischen (Core) Argo Floats hin zu biogeochemischen Driftern (kurz als BGC- oder Bio-Argo bekannt) hat teilweise auch Informationen über die Lichtmenge in der Tiefe geliefert. Limitierend sind hier die räumliche Abdeckung, geringe spektrale Informationen und die Langzeitstabilität der Sensorik ohne Möglichkeit zur Nachkalibration. Inhalte und Ziele dieses Projektes sind es hochauflösende spektrale Messungen auf Bio-Argo Floats zu etablieren, globale Informationen zum hyperspektralen Unterwasserlichtfeld zu generieren und dessen zeitliche und räumliche Variabilität zu beschreiben und in die Kalibrier/Validier-Aktivitäten aktueller Satellitengenerationen einzubringen. Weitere Vorhaben sind es das ICBM in Kooperation mit dem BSH und dem GEOMAR sowie internationalen Partnern für die Weiterentwicklung und Operationalisierung biogeochemischer Sensoren auf der Basis optischer Messverfahren international führend zu positionieren und den innovativen deutschen Sensortechnologien im internationalen ARGO Programm zum Durchbruch zu verhelfen.

The MUSICA IASI CH4 and N2O products and their comparison to HIPPO, GAW and NDACC FTIR references

This work presents the methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) products as generated by the IASI (Infrared Atmospheric Sounding Interferometer) processor developed during the project MUSICA (MUlti-platform remote Sensing of Isotopologues for investigating the Cycle of Atmospheric water). The processor retrieves CH4 and N2O with different water vapour and water vapour isotopologues (as well as HNO3) and uses a single a priori data set for all the retrievals (no variation in space and time). Firstly, the characteristics and errors of the products are analytically described. Secondly, the products are comprehensively evaluated by comparisons to the following reference data measured by different techniques and from different platforms as follows: (1) aircraft CH4 and N2O profiles from the five HIAPER Pole-to-Pole Observation (HIPPO) missions; (2) continuous in situ CH4 and N2O observations performed between 2007 and 2017 at subtropical and mid-latitude highmountain observatories (Izaña Atmospheric Observatory and Jungfraujoch, respectively) in the framework of the WMO-GAW (World Meteorological Organization-Global Atmosphere Watch) programme; (3) ground-based FTIR (Fouriertransform infrared spectrometer) measurements made between 2007 and 2017 in the framework of the NDACC (Network for the Detection of Atmospheric Composition Change) at the subtropical Izaña Atmospheric Observatory, the mid-latitude station of Karlsruhe and the Kiruna polar site. The theoretical estimations and the comparison studies suggest a precision for the N2O and CH4 retrieval products of about 1.5-3% and systematic errors due to spectroscopic parameters of about 2 %. The MUSICA IASI CH4 data offer a better sensitivity than N2O data. While for the latter the sensitivity is mainly limited to the UTLS (upper troposphere- lower stratosphere) region, for CH4 we are able to prove that at low latitudes the MUSICA IASI processor can detect variations that take place in the free troposphere independently from the variations in the UTLS region.We demonstrate that the MUSICA IASI data qualitatively capture the CH4 gradients between low and high latitudes and between the Southern Hemisphere and Northern Hemisphere; however, we also find an inconsistency between low- and high-latitude CH4 data of up to 5 %. The N2O latitudinal gradients are very weak and cannot be detected. We make comparisons over a 10-year time period and analyse the agreement with the reference data on different timescales. The MUSICA IASI data can detect day-to-day signals (only in the UTLS), seasonal cycles and long-term evolution (in the UTLS and for CH4 also in the free troposphere) similar to the reference data; however, there are also inconsistencies in the long-term evolution connected to inconsistencies in the used atmospheric temperature a priori data. Moreover, we present a method for analytically describing the a posteriori-calculated logarithmic-scale difference of the CH4 and N2O retrieval estimates. By correcting errors that are common in the CH4 and N2O retrieval products, the a posteriori-calculated difference can be used for generating an a posteriori-corrected CH4 product with a theoretically better precision than the original CH4 retrieval products. We discuss and evaluate two different approaches for such a posteriori corrections. It is shown that the correction removes the inconsistencies between low and high latitudes and enables the detection of day-to-day signals also in the free troposphere. Furthermore, they reduce the impact of short-term atmospheric dynamics, which is an advantage, because respective signals are presumably hardly comparable to model data. The approach that affects the correction solely on the scales on which the errors dominate is identified as the most efficient, because it reduces the inconsistencies and errors without removing measurable real atmospheric signals. We give a brief outlook on a possible usage of this a posterioricorrected MUSICA IASI CH4 product in combination with inverse modelling. © Author(s) 2018.

NDACC-und TCCON-FTIR-Station Garmisch im Verbund mit Ny Ålesund, Bremen, Karlsruhe, Izaña, Paramaribo und Ascension Island für die Validation von ESA-S5P: Bereitstellung atmosphärischer Säulen von CO,CH4, HCHO und CO-Profilen sowie Korrektur des Intercomparison-Error(CO, CH4) für alle Stationen

Das Projekt "NDACC-und TCCON-FTIR-Station Garmisch im Verbund mit Ny Ålesund, Bremen, Karlsruhe, Izaña, Paramaribo und Ascension Island für die Validation von ESA-S5P: Bereitstellung atmosphärischer Säulen von CO,CH4, HCHO und CO-Profilen sowie Korrektur des Intercomparison-Error(CO, CH4) für alle Stationen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Augsburg, Institut für Geographie, Lehrstuhl für physische Geographie und Quantitative Methoden durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist an der NDACC- und TCCON-FTIR-Station Garmisch im Verbund mit Ny Ålesund, Bremen, Karlsruhe, Izaña, Paramaribo und Ascension Island Daten bereit zu stellen für die Validation von ESA-S5P: Atmosphärische Säulengehalte von CO, CH4 und HCHO sowie CO-Profile. Dazu soll eine Korrektur des 'Intercomparison-Error' erfolgen: Dieser entsteht durch Verwendung unterschiedlicher Spurengas-Apriori-Profile (TCCON versus TROPOMI) sowie durch Unterschiede zwischen den verwendeten Apriori-Profilen und den realen Profilen zum Messzeitpunkt (TCCON bzw. TROPOMI versus Realität). Das Problem tritt immer bei stark variablen realen Profilformen z.B. über arktischen Stationen wie Ny Ålesund auf und macht die TCCON-Validationsdaten für diese Stationen/Situationen wertlos. Daher wird eine Korrektur des Intercomparison-Error für die CO und CH4-Daten der o.g. Stationen durchgeführt.

European-wide 222Radon and 222Radon progeny comparison study

A European-wide 222Radon/222Radon progeny comparison study has been conducted in order to determine correction factors that could be applied to existing atmospheric 222Radon data sets for quantitative use of this tracer in atmospheric transport model validation. Two compact and easy-to-transport Heidelberg Radon Monitors (HRM) were moved around to run for at least one month at each of the nine European measurement stations that were included in the comparison. Linear regressions between parallel data sets were calculated, yielding correction factors relative to the HRM ranging from 0.68 to 1.45. A calibration bias between ANSTO (Australian Nuclear Science and Technology Organisation) two-filter radon monitors and the HRM of ANSTO/HRM = 1.11 ş 0.05 was found. For continental stations, which use one-filter systems, preliminary 214Po/222Rn disequilibrium values were estimated to lie between 0.8 at mountain stations (e.g. Schauinsland) and 0.9 at non-mountain sites for sampling heights around 20 to 30?m above ground level. Respective corrections need to be applied to obtain a consistent European 222Radon data set for further applications.Quelle: http://www.atmos-meas-tech-discuss.net

Teilvorhaben: JB Hyperspectral Devices UG

Das Projekt "Teilvorhaben: JB Hyperspectral Devices UG" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von JB Hyperspectral Devices GmbH durchgeführt. Flexibel einsetzbare, luftgestützte Sensorik erfährt derzeit einen rasanten Fortschritt und bietet ein noch weitgehend ungenutztes Potential sowohl für Anwender als auch für Firmen. Kernziel des Projektes mDRONES4rivers ist es, dieses Potential zu erschließen. Objektive, nachvollziehbare räumliche Analysen der Bio- und Strukturdiversität im Rahmen von ökologischen Aufwertungsmaßnahmen an Wasserstraßen sind schwer realisierbar. Die dafür nötige Granularität ist nur mit enorm hohem Aufwand im Gelände erreichbar. Mit spektral, räumlich und zeitlich hochauflösenden Daten - erfasst mit Drohnen, Gyrocoptern sowie in-situ - werden in einem iterativen Prozess auf Anwenderbedürfnisse zugeschnittene Bilddatenprodukte und Auswerteroutinen entwickelt. Diese ermöglichen neue und objektiv nachvollziehbare Erfassungs- und Analysetiefen für vegetationskundliche und hydromorphologische Fragestellungen. Als Teil des Antragskonsortiums bringt JB Hyperspectral Devices hyperspektrale Messsysteme ein und leistet die flugbegleitenden Referenzmessungen am Boden. Dazu wird zum einen ein ständiges Sensornetzwerk in den Versuchsgebieten etabliert und zum anderen manuelle Messungen während der Überflüge durch die Projektpartner durchgeführt. Neben diesen praktischen Arbeiten stehen verschiedene Forschungsaufgaben im Vordergrund, in denen die erhobenen Daten auf signifikante spektrale Signaturen und temporale Muster untersucht werden. Diese Datengrundlage dient außerdem zur Kalibrierung und Validierung der luftgestützten Sensorik sowie zur Korrektur von atmosphärischen Einflüssen. Diese Kombination aus langfristiger spektraler Beobachtung, gepaart mit flächenmäßigen Befliegungen ist eine noch nie dagewesene Kombination moderner Beobachtungskonzepte und ermöglicht gänzlich neue Methoden und Einblicke. .

Meereis-Typen in der Antarktis abgeleitet aus Beobachtungen von satellitengestützten Mikrowellensensoren (SITAnt)

Das Projekt "Meereis-Typen in der Antarktis abgeleitet aus Beobachtungen von satellitengestützten Mikrowellensensoren (SITAnt)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Institut für Umweltphysik durchgeführt. Meereis ist eine der Komponenten des Erdsystems, die die schnellsten Veränderungen während der letzten Dekaden zeigten. Zum Beispiel kontrolliert Meereis die Energie- und Gasflüsse zwischen Ozean und Atmosphäre in den Polargebieten. Aufgrund seines hohen Rückstrahlvermögens reflektiert es kurzwellige Strahlung effizient zurück in den Weltraum und beeinflusst das Ökosystem. Während die Meereisfläche in der Arktis mit etwa -4%/Dekade stark abnimmt, nimmt die Meereisfläche in der Antarktis leicht zu (etwa 1.5%/Dekade). Besonders ausgeprägt ist mit -13/Dekade die Abnahme von dickem, mehrjährigem Meereis in der Arktis. Die Fläche von mehrjährigem Eis in der Arktis kann mit Hilfe von satellitengestützten Mikrowellensensoren beobachtet werden. In der Antarktis ist die Fläche mehrjährigen Eises kleiner als in der Arktis aber mit 3 Millionen Quadratkilometern immer noch bedeutend. Zurzeit existiert keine Methode, um die Verteilung und zeitliche Entwicklung von mehrjährigem Eis in der Antarktis auf jahreszeitlichen oder dekadischen Zeitskalen zu beobachten. In diesem Projekt schlagen wir vor, eine Methode zur Bestimmung antarktischer Meereistypen, vor allem mehrjähriges Eis, zu entwickeln.Nach der Sommerschmelze nimmt der Salzgehalt von mehrjährigem Eis ab und damit ändern sich seine dielektrischen Eigenschaften und Porosität. Dadurch wird es möglich, es mit passiven und aktiven Mikrowellensensoren von anderen Eistypen zu unterscheiden. Die Bedingungen in der Antarktis, wie große Schneedicken, die Eis-Flutungen verursachen können, Schnee Schmelz-Gefrier-Zyklen und Meereisdynamik in der Eisrandzone (was zu verstärkter Rückenbildung, kleineren Schollen und Pfannkucheneis führt), erschweren die Unterscheidung von Meereistypen wie mehrjährigem von erstjährigem Eis. Für die Arktis wurden unlängst Methoden entwickelt, um solche Einflüsse, die zu falscher Eistyp-Klassifikation führen, zu verringern. Wir schlagen vor einen Algorithmus zur Bestimmung von Meereistypen inklusive zweier Korrekturmethoden, die schon an der Universität Bremen auf arktisches Meereis angewendet wurden, an die Bedingungen von antarktischem Meereis anzupassen und zu erweitern. Die vorgeschlagenen Methoden beruhen auf kombinierten Mikrowellen-Radiometer und -Scatterometer Beobachtungen für die Eistyp-Unterscheidung und auf Meereisdrift und atmosphärischen Reanalysedaten für die Korrekturmethoden. Das Ergebnis wir die erste zirkumpolare, langfristige Zeitserie von antarktischen Eistypen sein (mehrjähriges und erstjähriges Eis und potentiell auch junges Eis).

NDACC- und TCCON-FTIR-Stationen Karlsruhe und Izaña im Verbund mit Ny Ålesund, Bremen, Garmisch, Paramaribo und Ascension Island für die Validation von ESA-S5P: Bereitstellung atmosphärischer Säulengehalte von CO, CH4 und HCHO, und von CO-Profilen zur Korrektur des Intercomparison-Fehlers

Das Projekt "NDACC- und TCCON-FTIR-Stationen Karlsruhe und Izaña im Verbund mit Ny Ålesund, Bremen, Garmisch, Paramaribo und Ascension Island für die Validation von ESA-S5P: Bereitstellung atmosphärischer Säulengehalte von CO, CH4 und HCHO, und von CO-Profilen zur Korrektur des Intercomparison-Fehlers" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Meteorologie und Klimaforschung - Atmosphärische Spurenstoffe und Fernerkundung (IMK-ASF) durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist an den NDACC- und TCCON-FTIR-Stationen Karlsruhe und Izaña im Verbund mit Ny Ålesund, Bremen, Garmisch, Paramaribo und Ascension Island Daten bereitzustellen für die Validation von ESA-S5P: Atmosphärische Säulengehalte von CO, CH4 und HCHO sowie CO-Profile.

Analyse spektroskopischer Langzeit - Vulkanemissionsmessungen von SO2 und BrO im Hinblick auf die zugrundeliegenden geophysikalischen Prozesse.

Das Projekt "Analyse spektroskopischer Langzeit - Vulkanemissionsmessungen von SO2 und BrO im Hinblick auf die zugrundeliegenden geophysikalischen Prozesse." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik durchgeführt. Die Zusammensetzung und Menge emittierter Gase geben Hinweise auf Prozesse im Vulkaninneren. Veränderungen in der ausgestoßenen Gasmenge können neben geophysikalischen Parametern (e.g. Seismik, Deformation) ein zusätzliches Hilfsmittel zur Vorhersage von Vulkanausbrüchen sein. Neben der Gesamtmenge freigesetzter Gase kann auch das Verhältnis der Gase untereinander Hinweise auf bestimmte Arten von Vulkanaktivität geben. Im Zentrum dieses Antrages steht die verbesserte Auswertung von Daten (Spektren) aus der umfassenden Datenbank des 'Network for Observation of Volcanic and Atmospheric Change', NOVAC, das derzeit mehr als 60 Instrumente an 24 Vulkanen umfasst, mit folgenden Zielen:1. Verbesserte Auswertealgorithmen für SO2 und BrO, Anwendung von vereinfachter Strahlungstransportkorrektur, und Nutzung der größeren Datenstatistik zur verbesserten Bestimmung der SO2-Flüsse, der SO2/BrO-Verhältnisse und des globalen vulkanischen BrO und SO2 Eintrages in die Atmosphäre. 2. Die Analyse von SO2 Flüssen und BrO/SO2 Verhältnissen in Hinblick auf ihre Korrelation mit vulkanischen Prozessen und damit einhergehend die Verbesserung der Vorhersage von Ausbrüchen. Die große Menge an Daten des NOVAC-Meßnetzes bietet die Möglichkeit Zeitreihenanalysen durchzuführen und - in enger Zusammenarbeit mit Observatorien vor Ort (Kolumbien und Equador) - die Zeitreihen der emittierten Gasmengen mit den Signalen anderer Parameter (z.B. Seismik und Deformation sowie auch Meteorologie) zu korrelieren und Zusammenhänge zu erkennen.

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