Neues Labor OLALA für Atmosphärenforschung

Optische Untersuchungen an Wüstenstaub für „schärfere“ Satellitenbilder.

Eine neue Forschungsgruppe nimmt im September ihre Arbeit in Leipzig am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) auf: Die Nachwuchsgruppe um Dr. Moritz Haarig hat sich zum Ziel gesetzt, den Einfluss der komplexen Form von Mineralstaubpartikeln auf die Streuung von Licht zu verstehen, um so die Bedeutung des Mineralstaubs für Wetter und Klima besser vermessen zu können.
„OLALA“ (Optical Lab for Lidar Applications – Optisches Labor für Lidaranwendungen) wird von der Leibniz-Gemeinschaft im Rahmen des Leibniz-Wettbewerbs für die nächsten 5 Jahre mit knapp einer Million Euro unterstützt.

Mit den Leibniz-Junior Research Groups ermöglicht die Leibniz-Gemeinschaft exzellenten Postdoktorandinnen und Postdoktoranden, ihre eigene Nachwuchsgruppe an einem Leibniz-Institut aufzubauen, um eigene Forschungsvorhaben zu realisieren und sich in ihrem jeweiligen Forschungsfeld weiter zu etablieren.

Die neue Leibniz-Nachwuchsgruppe „OLALA“ am TROPOS: Dr. Markus Hartmann, Dr. Moritz Haarig (Gruppenleiter) und Esha Semwal (M.Sc.) (v.l.n.r.). Foto: Tilo Arnhold, TROPOS

In den großen Wüsten der Erde werden jedes Jahr viele Tonnen Mineralstaub aufgewirbelt, von denen ein bedeutender Teil in der Atmosphäre weit über die Wüsten hinaus transportiert wird, beispielsweise von der Sahara bis nach Mitteleuropa. In der Atmosphäre beeinflussen die Staubpartikel die Wolken- und Niederschlagsbildung, den Strahlungshaushalt der Erde sowie die Gesundheit der Menschen – auch weit entfernt von den Quellregionen. Eine wichtige Informationsquelle für die Forschenden ist die Fernerkundung mittels der Lidartechnik, denn sie ermöglicht höhenaufgelöste Messungen von Mineralstaub in der Atmosphäre. Lidar steht für „light detection and ranging“ und ist eine dem Radar verwandte Methode zur Fernerkundung: Lidar-Systeme senden kurze Laserpulse aus und messen anschließend das aus der Atmosphäre zurückgestreute Licht. Aus der Laufzeit der Signale und der Lichtgeschwindigkeit wird die Entfernung zum Ort der Streuung berechnet. Das TROPOS betreibt solche Lidargeräte in Leipzig, an den Staubquellen in Tadschikistan, Israel, auf Zypern und den Kapverdischen Inseln im Atlantik sowie auf Forschungsschiffen, um den Staubtransport besser zu verstehen. In naher Zukunft wird es ein weiteres Lidargerät im Weltraum geben, welches globale Beobachtungen liefern wird: Die Europäische Weltraumagentur ESA bereitet die Satellitenmission EarthCARE vor, welche im Frühling 2024 starten soll und an der Forschende des TROPOS beteiligt sind.
Allerdings steht die Fernerkundung von Mineralstaub vor der Herausforderung, dass diese Partikel bei näherem Hinsehen durch eine komplexe und unregelmäßige Form gekennzeichnet sind. Diese Form bestimmt die Streueigenschaften und damit die Messergebnisse der Fernerkundung. An dieser Stelle möchte die Forschungsgruppe ansetzen und in Leipzig ein neues Labor zur Untersuchung der Mineralstaubpartikel aufbauen, das Optische Labor für Lidaranwendungen OLALA. Dr. Moritz Haarig wird zusammen mit Dr. Markus Hartmann, der Doktorandin Esha Semwal und einem/er weiteren Doktorand/in verschiedenste Mineralstaubpartikel aus den Wüsten der Erde nach Leipzig bringen, um sie hier genauer zu untersuchen. Dazu sind ein komplexer optischer Aufbau und eine sorgfältige Aufbereitung der Staubproben notwendig. Dabei kann die Gruppe auf bestehende Expertise am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung zurückgreifen, insbesondere auf Gefrierexperimente mit Staubpartikeln im Wolkenlabor oder auf die Entwicklung von optischen Systemen wie den Lidargeräten. Die Gruppe wird mit Experten an der TU Darmstadt, den Universitäten von Lyon und Lille, Frankreich, und der Universität Wyoming, USA, zusammenarbeiten. Das große Ziel ist es, die im Labor gewonnen Erkenntnisse zu einer besseren Beschreibung der unregelmäßigen Form der Staubpartikel in optischen Modellen zu nutzen um damit aus den Messungen der Fernerkundung mehr Informationen zu erhalten. Die Größe und Anzahl der Staubpartikel könnten damit selbst aus dem Weltraum besser bestimmt werden. Die Leibniz-Nachwuchsgruppe wird den Bogen von Feldbeobachtungen in der Nähe der Wüsten zu Laboruntersuchungen und Partikel-Modellierung spannen, um den Beitrag von Staub in globalen Beobachtungen vom Boden und aus dem Weltraum besser zu quantifizieren.

Weitere Informationen und Links:

Optical Lab for Lidar Applications (OLALA)
https://www.tropos.de/institut/abteilungen/fernerkundung-atmosphaerischer-prozes…

Im Leibniz-Wettbewerb geförderte Vorhaben: Leibniz-Junior Research Groups (Förderungen 2023):
https://www.leibniz-gemeinschaft.de/forschung/leibniz-wettbewerb/gefoerderte-vor…
Leibniz-Junior Research Groups
https://www.leibniz-gemeinschaft.de/forschung/leibniz-wettbewerb/leibniz-junior-…

Leibniz stärkt Leipziger Staubforschung: neue Arbeitsgruppe zur Modellierung und Fernerkundung von Mineralstaub in der Atmosphäre (Pressemitteilung, 22.01.2015):
https://www.tropos.de/aktuelles/pressemitteilungen/details/leibniz-staerkt-leipz…

Aerosol und Wolken – Untersuchungen mikrophysikalischer Prozesse am TROPOS:
https://www.tropos.de/forschung/aerosol-wolken-wechselwirkungen/prozessstudien-a…

TROPOS-Fernerkundung: Eigene Entwicklungen: Polly
https://www.tropos.de/forschung/grossprojekte-infrastruktur-technologie/technolo…

EarthCARE (Cloud, Aerosol and Radiation Explorer) mission:
https://earth.esa.int/eogateway/missions/earthcare

Das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft, die 97 selbständige Forschungseinrichtungen verbindet. Ihre Ausrichtung reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Raum- und Sozialwissenschaften bis zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute widmen sich gesellschaftlich, ökonomisch und ökologisch relevanten Fragen.
Sie betreiben erkenntnis- und anwendungsorientierte Forschung, auch in den übergreifenden Leibniz-Forschungsverbünden, sind oder unterhalten wissenschaftliche Infrastrukturen und bieten forschungsbasierte Dienstleistungen an. Die Leibniz-Gemeinschaft setzt Schwerpunkte im Wissenstransfer, vor allem mit den Leibniz-Forschungsmuseen. Sie berät und informiert Politik, Wissenschaft, Wirtschaft und Öffentlichkeit.
Leibniz-Einrichtungen pflegen enge Kooperationen mit den Hochschulen – u.a. in Form der Leibniz-WissenschaftsCampi, mit der Industrie und anderen Partnern im In- und Ausland. Sie unterliegen einem transparenten und unabhängigen Begutachtungsverfahren. Aufgrund ihrer gesamtstaatlichen Bedeutung fördern Bund und Länder die Institute der Leibniz-Gemeinschaft gemeinsam. Die Leibniz-Institute beschäftigen rund 20.500 Personen, darunter 11.500 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler.
Der Gesamtetat der Institute liegt bei 2 Milliarden Euro. Finanziert werden sie von Bund und Ländern gemeinsam. Die Grundfinanzierung des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung (TROPOS) wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und dem Sächsischen Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst (SMWK) getragen. Das Institut wird mitfinanziert aus Steuermitteln auf Grundlage des vom Sächsischen Landtag beschlossenen Haushaltes.
http://www.leibniz-gemeinschaft.de
https://www.bmbf.de/
https://www.smwk.sachsen.de/

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dr. Moritz Haarig,
Wissenschaftlicher Mitarbeiter, Abteilung Fernerkundung atmosphärischer Prozesse, Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS), Leipzig
Tel. +49-341-2717-7188
https://www.tropos.de/institut/ueber-uns/mitarbeitende/moritz-haarig
und
Dr. Ulla Wandinger,
Stellv. Leiterin, Abteilung Fernerkundung atmosphärischer Prozesse, Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS), Leipzig
Tel. +49-341-2717-7082
https://www.tropos.de/institut/ueber-uns/mitarbeitende/ulla-wandinger
oder
Tilo Arnhold,
Öffentlichkeitsarbeit, Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS), Leipzig
Tel. +49 341 2717-7189
http://www.tropos.de/aktuelles/pressemitteilungen/

Weitere Informationen:

https://www.tropos.de/aktuelles/pressemitteilungen/details/olala-ein-neues-labor…