Das Projekt "Untersuchung von gelöstem organischen Kohlenstoff in den tropischen Flüssen von Malaysia durch in-situ und Satellitenbeobachtungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Institut für Umweltphysik, Abteilung für Erdfernerkundung (Fernerkundung der Atmosphäre) durchgeführt. Das Klima ist eng mit der Konzentration von CO2 in der Atmosphäre verbunden. Eine Priorität ist daher, Flüsse von Kohlenstoff zu quantifizieren und zu verstehen, wie die Menschheit diese Flüsse verändern. Forscher haben terrestrische Biome (d. h. tropische und gemäßigte Wälder und boreale Torfgebiete) sowie aquatische Ökosysteme (d. h. Seen und Ozeane) bearbeitet, aber sehr selten beide Biome verbunden oder die Verbindung zwischen den beiden, die Flüsse, untersucht. Obwohl Torfgebiete nur etwa 3% der Bodenfläche der Erde abdecken, speichern sie eine erhebliche Menge an Kohlenstoff und spielen eine wichtige Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf. Die tropischen Torfwälder und Torfablagerungen stellen eines der größten oberflächennahen Reservoirs aus organischem Kohlenstoff dar. Südostasiatische Reservoire enthalten ca. 70 Gt C, größtenteils in Sumatra und Borneo. Die Flüsse, die aus diesen Torfgebieten abfließen, sind sehr reich an gelöstem Organischen Kohlenstoff (DOC). Indonesien allein kann 10% des globalen DOC-Flusses ausmachen, aber diese Schätzung basiert auf Daten von nur zwei Flüssen. In Südostasien ist der Eintrag des DOC vom Land zum Ozean nach den jüngsten Umwandlungen von Torfgebieten für die Landwirtschaft wahrscheinlich deutlich gestiegen, aber das ist aufgrund des Mangels an Daten noch nicht endgültig bestätigt. Beide Antragsteller haben in den letzten 4 Jahren Pionierarbeit über die Freisetzung von Treibhausgasen aus Torfabflussflüssen in Borneo durchgeführt. Das vorgeschlagene Projekt konzentriert sich auf die Etablierung von in-situ DOC Langzeitmessungen in einem repräsentativen Fluss. In Borneo werden viele Torfgebiete in landwirtschaftliche Flächen umgewandelt und wir wollen die jährlichen Schwankungen des DOC-Transports quantifizieren. In einer Erweiterung und ergänzend zu unserer laufenden Arbeit, werden wir mit Satellitenfernerkundungsdaten arbeiten, um die Analyse auf das gesamte Borneo zu erweitern. Das vorgeschlagene Projekt umfasst zwei Besuche von A / P Müller an der Universität Bremen, um den in-situ Logger zu installieren und gesammelte Felddaten zu analysieren (WP1) und mit Satellitendaten an der Universität Bremen zu vergleichen (WP2). Nach dem ersten Besuch werden in Malaysia (vor und nach dem nächsten Nordostmonsun im Oktober 2018 und März 2019) zwei Feldexpeditionen durchgeführt, gefolgt von einem zweiten kurzen Besuch von A / P Müller an die Universität Bremen, um die gesammelten Daten zu konsolidieren, ein Manuskript für die Veröffentlichung zu erarbeiten, und die langfristige Fortsetzung der Forschungskooperation in Person zu diskutieren (WP3).
Das Projekt "Entwicklung eines KI-basierten Sensors zur Bestimmung der isotopologischen Zusammensetzung von Treibhausgasen für die Erforschung klimatischer Prozesse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg, Department Maschinenbau und Produktion M+P durchgeführt. Der anthropogene Verbrauch fossiler Brennstoffe generiert ungefähr 8 Gigatonnen atmosphärischen Kohlenstoffs pro Jahr (GtC/year). Die arktischen Dauerfrostgebiete (Permafrost) speichern jedoch mindestens 600 GtC, während die Ozeane der Erde sogar mehr als 11.000 GtC enthalten. Die Freisetzung nur eines Bruchteils der ozeanischen oder im Permafrost gebundenen Kohlenstoffverbindungen aufgrund einer Temperaturerhöhung der polaren Troposphäre würde zu gravierenden Klimaeffekten führen. Inzwischen gibt es Hinweise für einen Austritt von Treibhausgasen aus diesen Quellen. Eine Messung des Isotopenverhältnisses würde es erlauben, diese Abflüsse eindeutig auf ihre biogenen oder anthropogenen Quellen zurückzuverfolgen. Der Goldstandard für den Nachweis von Kohlenstoffisotopen und gleichzeitig die einzige kommerziell verfügbare Technik ist seit 30 Jahren die Isotope-Ratio Mass Spectrometry (IRMS). IRMS ist außerordentlich genau, aber teuer und komplex in der Anwendung und wird daher üblicherweise in einem externen Labor ausgeführt. Echtzeit- und In-Situ-Messungen sind nicht möglich. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines spektroskopischen Sensors für den isotopenselektiven Nachweis von Treibhausgasen. Da Methan, Ethan und Propan ungefähr 28-mal klimaschädlicher sind als Kohlendioxid, soll dieser erste Demonstrator sich auf die Messung kurzkettiger Kohlenwasserstoffe konzentrieren. Der Sensor wird die neueste Generation von Interband-Kaskadenlasern in Kombination mit photoakustischer Spektroskopie einsetzten und so kompakte und tragbare Sensoren für Feldanwendungen mit niedrigem Stromverbrauch ermöglichen. Für die Ermittlung der Isotopologen-Konzentrationen aus den hochaufgelösten Spektren ist ein auf künstlicher Intelligenz basierender Auswertealgorithmus zu entwickeln, der perfekt auf die spektroskopische Hardware abgestimmt ist. Er ist entscheidend für das Erreichen einer hoher Nachweisempfindlichkeit und -selektivität bei schneller Messzeit.