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Spurenelementkreisläufe und Flüsse im südlichen Indischen Ozean - ein Beitrag zu GEOTRACES

Der südliche Indische Ozean gehört zu den am wenigsten untersuchten Meeresgebieten. Entlang eines zonalen Transekts bei 23°S im südlichen Indischen Ozean wollen wir mit Hilfe der Verteilung von isotopischen Tracern (Radiumisotope, Thorium, Helium) die Quellen, die Senken und die Flüsse von Spurenelementen (TEs: Cd, Co, Cu, Fe, Mn, Mo, Ni, V, Zn) in der Wassersäule untersuchen. Die Anwendung von Radiumisotopen (224Ra, 223Ra, 228Ra,226Ra,), Thoriumisotopen (234Th, 232Th) und Heliumisotopen (3He, 4He) erlaubt ein besseres Verständnis der biogeochemischen Zyklen von TEs. Da einige dieser Spurenelemente als Mikronährstoffe fungieren, wollen wir ihre biogeochemischen Kreisläufe und ihre Wechselwirkungen mit der Bioproduktivität im Oberflächenwasser sowie ihre Wechselwirkungen mit den Kohlenstoff- und Nährstoffkreisläufen erforschen. Durch die Kombination von Messungen von TEs mit Radium- und 234Th-Isotopen als Tracer für vertikale und horizontale Flüsse, 232Th als Tracer für den Staubeintrag und Heliumisotope als Tracer für einen hydrothermalen Eintrag, werden wir die Zufuhrpfade von TEs aus der Atmosphäre, den Kontinenten (hauptsächlich dem Sambesi-Fluss), den Sedimenten der afrikanischen und australischen Kontinentalschelfe und aus den hydrothermalen Quellen (Hydrothermalismus am Mittelindischen Ozeanrücken) bestimmen und quantifizieren. Diese Untersuchungen sollen auf Probenmaterial basieren, das während der Sonne Ausfahrt SO-276 (Juli – August 2020) von Durban (Südafrika) nach Fremantle (Australien) gewonnen wird. Unsere Untersuchungen sind Teil des international koordinierten Programms GEOTRACES und werden zum „Second Indian Ocean Expedition Program (IIOE-2)“ beitragen. Wir erwarten, dass die Ergebnisse der vorgesehenen Untersuchungen einen signifikanten Beitrag zum Verständnis von Ökosystemen und ihrem chemischen Milieu liefern werden.

Was ist Laserstrahlung?

Was ist Laserstrahlung? Laser ist die Abkürzung für "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation" - Lichtverstärkung durch stimulierte Strahlungsemission. Dies bezieht sich auf die Art der Strahlenerzeugung. Laserstrahlung kann in einem relativ großen Bereich des optischen Spektrums erzeugt werden. Laserstrahlung hat mehrere beachtliche Eigenschaften: Sehr hohe Einfarbigkeit Kohärenz Starke Strahlenbündelung Hohe Strahlungsdichte Das Wort " Laser " ist die Abkürzung für " L ight A mplification by S timulated E mission of R adiation " (Lichtverstärkung durch stimulierte Strahlungsemission) und bezieht sich auf die Art der Strahlenerzeugung. Der Laser ist eine relativ junge Erfindung. Er wurde erstmals im Jahr 1960 mit einem Rubinkristall realisiert. Erzeugung von Laserstrahlung Der erste Schritt zur Erzeugung von Laserstrahlung besteht in der Anregung eines Laser mediums durch Energiezufuhr (als "Pumpen" bezeichnet). Als Lasermedium können sehr unterschiedliche Stoffe dienen. Verwendet werden Festkörper (wie zum Beispiel ein Rubinkristall), Halbleiter, Flüssigkeiten (wie zum Beispiel gelöste Farbstoffe) oder Gase (wie zum Beispiel ein Gemisch aus Helium und Neon). Die Zufuhr der Anregungsenergie kann durch Blitzlampen, elektrische Gasentladungen, chemische Reaktionen oder einen anderen Laser erfolgen. Einige der angeregten Atome oder Moleküle des Lasermediums geben Photonen (Lichtquanten) ab und gehen dabei wieder in den nichtangeregten Zustand über. Treffen diese Photonen auf andere Atome oder Moleküle im angeregten Zustand, so geben diese ebenfalls Photonen ab, die mit den aufgetroffenen Photonen in Wellenlänge , Phase und Abstrahlrichtung exakt übereinstimmen. Diesen Vorgang nennt man "stimulierte Emission ". Um eine Verstärkung der Strahlung zu erreichen, lässt man den Vorgang in einem Resonator ablaufen, das heißt die Strahlung wird in einem Rohr an beiden Enden durch Spiegel reflektiert und durchläuft so das Lasermedium mehrmals. Bei jedem Durchgang werden weitere angeregte Atome oder Moleküle zur Abgabe von Photonen stimuliert. Voraussetzung dafür ist, dass die Länge des Resonators einem ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge entspricht. Einer der beiden Spiegel ist halbdurchlässig, so dass ein Teil der Strahlung das Laser medium verlassen kann. Eigenschaften der Laserstrahlung Die austretende Laserstrahlung hat mehrere beachtliche Eigenschaften: Sehr hohe Einfarbigkeit (Monochromasie) - sie weist genau eine Wellenlänge auf; Kohärenz - die Wellen sind sowohl zeitlich als auch räumlich "in Phase ", das heißt sie schwingen - bildlich gesprochen - parallel im gleichen Takt; Starke Strahlenbündelung - der Durchmesser des Strahls ist auch bei großer Entfernung von der Quelle sehr gering; Hohe Strahlungsdichte - aufgrund der starken Bündelung und der großen Verstärkung der Strahlung trifft auf eine kleine Fläche Strahlung mit hoher Intensität auf. Die Strahlungsdichte der Sonne kann damit um ein Vielfaches übertroffen werden. Laser strahlung kann in einem relativ großen Bereich des optischen Spektrums erzeugt werden. Er reicht vom Infrarotbereich über das sichtbare Licht bis zum UV . Der Wellenlängenbereich erstreckt sich von etwa 200 nm bis etwa 10 000 nm . Pulslaser Man kann Laser auch danach unterteilen, ob sie kontinuierlich Strahlung aussenden oder gepulst arbeiten. Pulslaser können zum Beispiel viele Pulse in definierten zeitlichen Abständen aussenden oder aber Einzelpulse. Für spezielle Anwendungen werden extrem kurze Einzelpulse mit außerordentlich hohen Spitzenleistungen erzeugt. So werden zu medizinischen oder kosmetischen Zwecken (beispielsweise zur Entfernung von Tätowierungen) Laser verwendet, deren Pulse im Nanosekunden- oder sogar Pikosekundenbereich liegen. (Eine Pikosekunde ist der Billionste Teil einer Sekunde). Stand: 07.10.2025

Entwicklung von innovativen Produktionsprozessen zur Herstellung von Wasserstoff-Rezirkulationsgebläsen, Teilprojekt: Neue Verfahren für einen Leckageprüfprozess mit Wasserstoff als Prüfgas

Schwerpunktprogramm (SPP) 1889: Regional Sea Level Change and Society (SeaLevel), Basales Schmelzen im Grönlandischen Eisschelf und die Auswirkungen auf Meeresspiegelschwankungen

Basales Schmelzen der Eisschelfe Grönlands (GrIS) ist einer der Hauptquellen für den GrIS Masseverlust und für den Meeresspiegelanstieg. Darüber hinaus ist das beschleunigte Abschmelzen in den letzten 20 Jahren auch durch den Einstrom von wärmerem Wasser in die Fjorde verursacht. Die basalen Abschmelzraten sind jedoch unsicher und offene Fragen bestehen bezüglich der relevanten Prozesse in den Fjorden, und wie viel und wie das Schmelzwasser aus den Fjorden in den Randstrom und weiter in den offenen Ozean gelangt. Diese Unsicherheiten können in Klimamodellen zu Fehlern in der zukünftigen Rolle des Schmelzwassers für die Zirkulation und Wassermassen Verteilung und somit zu Fehlern in der Projektion des regionalen Meeresspiegels führen. Bis jetzt gibt es nicht genügend geeignete Messungen, um Schmelzwasser im Inneren des Ozeans zu quantifizieren und die Pfade zu identifizieren. Wir beantragen hier die Messung von Helium und Neon Verteilungen um zu verfolgen wo und wie viel Schmelzwasser aus GrIS in den Randstrom und ins Ozeaninnere gelangt. Dazu wird eine Prozessstudie am 79N Gletscher durchgeführt sowie Messungen im Randstrom und im Inneren der Labradorsee. Die Ziele sind: (i) Abschätzung der basalen Schmelzwasseranteile im Nah und Fernfeld des 79N Gletschers, und der Menge an Schmelzwasser, die in den Randstrom befördert wird, (ii) Berechnung der Anteile an Schmelzwasser, die aus dem Randstrom in die Labradorsee gelangen, einer der Schlüsselregionen für die Atlantische Meridionale Umwälzbewegung, Abschätzung der Zunahme seit Anfang 2000, (iii) Auswertung von hochauflösenden Modellläufen die mit basalen Schmelzwasserquellen versehen wurden, um die Verteilung des Schmelzwassers und die beteiligten Prozesse zu analysieren und um (iv) die Auswirkungen der zunehmenden Schmelzraten auf die Entwicklung des regionalen Meeresspiegels im subpolaren Nordatlantik abzuschätzen.

Begleitung und Erforschung von Renaturierungsmaßnahmen von Moorgebieten durch Treibhausgas-Lasersensorik und Modellierung, Teilvorhaben: Einsatz von LTA-UAVs zur Überwachung, Quantifizierung und Optimierung von Renaturierungsmaßnahmen in Moorgebieten

Topographie-kontrollierte Vermischung über mittelozeanischen Rücken

Im Rahmen der Maria S. Merian Expedition 25 (MSM25) wurden im Jahr 2013 fast 5% des globalen ozeanischen Rückensystems erstmalig systematisch geologisch und ozeanographisch untersucht. Das Ziel des vorliegenden Antrags ist die Erstinterpretation dieses einmaligen hydrographischen und bathymetrischen Datensatzes entlang des langsam spreizenden Südatlantischen Rückens zwischen 33° und 12°S. Der Schwerpunkt der Analysen wird auf der Berechnung der Verteilung der vertikalen Vermischung aus hydrograpischen Feinstrukturdaten sowie die horizontale und vertikale Ausbreitung der Wolke von primordialen Helium aus Hydrothermalquellen entlang des Rückens sein. Die Ergebnisse der hier vorgeschlagenen Vorstudie sollen zur Konzeption eines weiterführendes Antrags dienen, in dem die zusammengehörenden qualitativ hochwertigen hydrographischen und bathymetrischen Daten zur Entwicklung eines verbesserten Models der vertikalen Vermischung in Abhängigkeit von Rauigkeit der Topographie und Rückenmorphologie genutzt werden sollen.

Helium-Abtrennung mittels anorganischer Membranen, Helios - Helium-Abtrennung mittels anorganischer Membranen

Geochemische Untersuchungen im Mittelmeer

Es soll die Tiefenwassererneuerung der verschiedenen Mittelmeerbecken, die Herkunft des Ausstromwassers an der Strasse von Gibraltar und Sizilien, sowie die Ausbreitung des Mittelmeerwassers in den Ostatlantik untersucht werden. Methode: Messung von Tiefenprofilen an verschiedenen Stationen von folgenden Groessen: Temperatur, Salzgehalt, Tritium, Krypton-85, Helium-3, Silikat, Sauerstoff, Freon.

Tritium und Helium-Isotope im Toten Meer

Endlagerprojekt Gorleben: Isotopendatierung des Grundwassers im Deckgebirge ueber dem Salzstock

Tritium und hoch14C-Datierung des Grundwassers, Identifikation konvektionszellenartiger Stroemungen der tiefen Salzlaugen ueber dem Salzstock anhand von Salz- und Helium-Vertikalprofilen.

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