Rollesbroich/Jülich - Forschungsprojekt: Der Turm, der Wärmestrahlung aus dem Boden misst

Forschungsprojekt: Der Turm, der Wärmestrahlung aus dem Boden misst

Von: Andreas Gabbert
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Dr. Lutz Weihermüller vom Forschungszentrum Jülich erklärt, was es mit dem Turm auf einem Feld bei Rollesbroich auf sich hat: Auf dem Turm soll ein Radiometer installiert werden, das die Wärmestrahlung des Bodens misst. Foto: A. Gabbert/ Forschungszentrum Jülich

Rollesbroich/Jülich. Wer von Witzerath in Richtung Rollesbroich unterwegs ist, dem fällt sicher auch der rund 20 Meter hohe Gerüst-Turm ins Auge, der dort auf einem Feld aufgestellt wurde. Auf dem Feld an der Kreisstraße 32 läuft schon seit mehreren Jahren ein großes Forschungsprojekt des Tereno-Forschungsverbundes der Helmholz-Gemeinschaft, bei dem es um den Boden und seine Auswirkungen auf das Klima geht.

Rund 100 Messpunkte, die auf dem Feld bei Rollesbroich von den Forschern vergraben wurden, sollen Informationen über den Wassergehalt und die Temperatur des Bodens liefern. „Aufgrund von Mulden, Pflanzenbewuchs und der natürlichen Variabilität des Bodens können diese Werte räumlich sehr stark variieren“, sagt Dr. Lutz Weihermüller vom Forschungszentrum Jülich, der das Projekt gemeinsam mit einem Kollegen betreut.

Hochempfindliches Thermometer

An dieser Stelle kommt nun der Gerüst-Turm ins Spiel. Auf diesem Turm soll als nächstes ein sogenanntes Radiometer installiert werden. Das sieht aus wie ein großer Lautsprecher, wie eine überdimensionale Flüstertüte mit drei Meter Länge und einer Öffnung mit einem Durchmesser von 1,5 Meter. „Wir wollen aber niemanden abhören oder beschallen“, sagt Weihermüller. Das Radiometer misst lediglich die Mikrowellen- beziehungsweise die natürliche Wärmestrahlung des Bodens, wodurch indirekt die Feuchte des Bodens bestimmt werden kann. Dabei handelt es sich zum Gegensatz zum Radar um ein passives Verfahren.

„Im Grunde ist es nichts anderes als ein hochempfindliches Thermometer“, sagt Weihermüller. Die Empfindlichkeit liegt bei 1 hoch -21 Watt. Das sind 0,0000000000000000000001 Watt. „Wir Menschen haben keine Sensorik für diese Wärmestrahlung in dieser Wellenlänge und könnten solche kleinen Wärmestrahlungsmengen auch nicht wahrnehmen“, sagt Weihermüller. Je höher das Radiometer angebracht wird, desto größer ist die erfasste Fläche die das Radiometer vermessen kann. Um also auf dem Feld einen Hektar erfassen zu können, ist ein Turm von 20 Meter Höhe nötig.

Die so gewonnenen Werte dienen nicht zuletzt auch der Justierung von Forschungssatelliten. Durch den Abgleich der Messungen von Radiometer und Satellit erhielten die Messungen des Satelliten an anderen Stellen eine deutlich höhere Aussagekraft, erläutert Weihermüller.

Bei dem Radiometer handelt es sich um eine Einzelanfertigung. Weltweit gibt es davon acht Stück. Vier gehören der ESA (Europäische Weltraumorganisation) und vier dem Forschungszentrum Jülich. Das Radiometer kostet rund 130.000 Euro, mit dem Gerüst-Turm kommen Kosten von insgesamt rund 300.000 Euro zusammen. Wenn es einmal steht, erfolgt nur noch eine Wartung durch Techniker, die ein- bis zweimal in der Woche vorbeikommen, um nach dem Rechten zu sehen.

Die Wissenschaft versuche, die Welt über Modelle zu beschreiben, um Vorhersagen treffen zu können, sagt Weihermüller. Wetterbeobachtungen gebe es schon seit Hunderten Jahren. Auch die Pegelstände von Flüssen und anderen Gewässern würden bereits über lange Zeiträume hinweg beobachtet. „Ansonsten gibt es aber relativ wenig Langzeitbeobachtungen“, hält Weihermüller fest.

Andere Umweltparameter wie die Vegetation, die Bodenbeschaffenheit und der Weg von Kohlenstoff aus dem Boden in die Atmosphäre würden nur selten langfristig erfasst. Daher stünden solche Aspekte bei dem Forschungsprojekt im Vordergrund: „Wie wirkt es sich aus, wenn es in der Eifel wärmer oder trockener wird und wie verändern sich dann die Kohlenstoffflüsse, ist zum Beispiel eine der Fragen, mit denen wir uns beschäftigen“, erklärt Weihermüller.

Die Forschungseinrichtung auf dem Feld bei Rollesbroich ist aber nur eine von mehreren im Einzugsgebiet der Rur. Während in Rollesbroich die Untersuchung von Grünland im Vordergrund steht, geht es in der Nähe von Jülich um Ackerland und in der Nähe des Wüstebachs bei Wahlerscheid um Waldgebiete.

Vom Flachland ins Hochgebirge

Weitere Einrichtungen gibt es im Harz, im norddeutschen Tiefland und im Alpenvorland. So sollen vom Flachland, über die Mittelgebirge bis zum Hochgebirge unterschiedliche Ökosysteme abgedeckt werden.

„Wir wollen mindestens 15 Jahre lang den Status der Ökosysteme untersuchen. Dafür werden Daten erhoben und der Wissenschaft frei zur Verfügung gestellt. Wir bieten quasi eine Serviceleistung für Universitäten und Forschungseinrichtungen weltweit“, erläutert Weihermüller.

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