Fluoreszenzlicht zeigt unsichtbaren Rauch

Mit der Fluoreszenz-Lidar-Technik lässt sich laut Forschern des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung (TROPOS) nicht nur die Herkunft von Partikeln in der Atmosphäre besser bestimmen. Das Verfahren macht auch bisher praktisch unsichtbare Partikelschichten sichtbar. Details sind in "Atmospheric Chemistry and Physics" nachzulesen.

Die Wissenschaftler haben 250 Stunden an Lidar-Messungen über Leipzig zwischen 2022 und 2023 ausgewertet. Dabei haben die Experten mehrfach sehr dünne Rauchschichten in grossen Höhen beobachtet, die von Waldbränden in Kanada stammten, aber mit klassischen Methoden nicht zu sehen waren. Die obere Troposphäre über Europa ist offenbar stärker verschmutzt als bisher angenommen, insbesondere während der sommerlichen Waldbrandsaison, heisst es.

Die Beobachtungen lassen vermuten, dass dünne Rauchschichten die Bildung von Eiswolken begünstigen. Die Fluoreszenz-Methode biete grosse Chancen für eine detailliertere Analyse solcher Wechselwirkungen zwischen Aerosolen und Wolken. Auch aktuell zeigen die Messungen in Leipzig wieder Waldbrand-Rauch aus Kanada. Dieser ist also nicht nur auf Satellitenbildern zu sehen, sondern lässt sich jetzt mit der neuen Technik genauer erforschen.

"MARTHA" ist das grösste und älteste Lidar am TROPOS in Leipzig. Es sendet Laserlicht auf drei Wellenlängen (355, 532 und 1.064 Nanometer) aus und sammelt das zurückgestreute Licht mit einem grossen Hauptspiegel von 80 Zentimetern Durchmesser. Im Empfänger wird dieses an den Partikeln in der Atmosphäre zurückgestreute Laserlicht analysiert, indem es mithilfe von präzisen Optiken nach verschiedenen Wellenlängen sortiert wird.

Anhand der Polarisation (Drehung) und des unterschiedlichen Streuverhaltens bei den verschiedenen Laserwellenlängen lässt sich auf die Art der Partikel schliessen. Aber die Unterscheidung in hohen Schichten zwischen Rauch und vulkanischen Sulfaten sowie in tiefen Schichten zwischen Rauch und städtischer Verschmutzung ist nach wie vor schwierig.

Diese Lücken schliessen sich nun per Fluoreszenz-Methode. Dabei wird der Effekt genutzt, dass Moleküle nach der Laser-Bestrahlung auf längeren Wellenlängen nachleuchten können, ähnlich wie es bestimmte Stoffe im UV-Licht einer Diskothek tun. Das erste moderne Mehrkanal-Atmosphären-Lidar-System mit Fluoreszenztechnologie wurde am Lindenberg-Observatorium des Deutschen Wetterdienstes vor über einem Jahrzehnt implementiert. (pressetext.com)