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12 Mai 12 |
Das DC3-Experiment: Die Chemie der Gewitter Forschung, Klimawandel
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Das US-amerikanische National Center for Atmospheric Research (NCAR), die NASA und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) führen im Mai 2012 in den USA ein gemeinsames Experiment zur Erforschung der Chemie der Gewitter durch. Bei dem Projekt namens “Deep Convective Clouds and Chemistry Project (DC3)” haben die drei Forschungsinstitute jeweils ein Flugzeug im Einsatz.
Dabei soll vor allem genauer gemessen werden, wie Stickoxide in die obere Atmosphäre transportiert werden. Stickoxide entstehen einerseits am Boden, andererseits aber auch bei Blitzschlägen und spielen eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Ozon. Das folgende Bild zeigt schematisch die beteiligten Flugzeuge und Geräte (Quelle: NCAR).
Die “Golfstream-V” des NCAR wird dabei die chemische Zusammensetzung, die Strahlungsbedingungen sowie die Verteilung von Wolkentröpfchen- und -eiskristallen im und nahe des Amboss-Bereichs einer Gewitterwolke messen. Die “Falcon 20” des DLR unterstützt die Golfstream-V mit Messungen von Spurengasen. Beide Flugzeugen sollen auch die Veränderung der chemischen Zusammensetzung der Luft im Abwindbereich untersuchen.
Die “DC-8” der NASA wird im Einströmbereich nahe der Wolkenuntergrenze fliegen und dort die Zusammensetzung der Luft bestimmen. Desweiteren kommen Wetterradargeräte zum Einsatz, um die Verteilung von Niederschlag, Windgeschwindigkeit und -richtung dreidimensional zu erfassen. Ein Blitzortungsnetzwerk liefert zudem wichtige Daten, um den Einfluss von Blitzen auf die chemischen Veränderungen der Luft abschätzen zu können. Außerdem werden Radiosonden eingesetzt, um Vertikalprofile atmosphärischer Parameter zu erfassen.
Die Messungen werden in drei Regionen durchgeführt: im Nordosten Colorados, von West-Texas bis Oklahoma sowie im Norden Alabamas. Damit wollen die Forscher verschiedene Arten von Gewittern sowie verschiedene Grenzschichtbedingungen erfassen. Das DC3-Experiment kann man auch live auf Twitter verfolgen unter dem Account @dc3_operations.
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6 Mai 12 |
Klimawandel: Wassermangel in Norddeutschland? Forschung, Klimawandel
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Oft ist zu lesen, dass der Klimawandel besonders im Nordosten Deutschlands zu einem Wassermangel führen wird, das haben Klimamodelle ausgerechnet. Manche Forscher behaupten sogar, dass man dies bereits heute nachweisen kann. So ist zum Beispiel in der “Berliner Zeitung” vom 2. Mai 2012 in dem Artikel “Das Wasser macht sich rar” folgendes zu lesen:
„Seit etwa 30 Jahren wird der Wassermangel durch die inzwischen spürbaren Auswirkungen des Klimawandels verstärkt“, schreiben Forscher des Berliner Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) in der Publikation. Die Folgen: sinkende Seewasserstände, verminderte Grundwasserneubildung und eine Verschiebung der Niederschläge vom Sommer in den Winter.
Diese Aussage ist erstaunlich, zeigen doch aktuelle Messwerte des Deutschen Wetterdienstes, die auch frei im Internet verfügbar sind, ein ganz anderes Bild.
Die folgenden Abbildungen zeigen die Niederschlagssummen in den beiden Jahreszeiten Winter und Sommer für die Jahre 1952 bis 2011 in Angermünde (im Nordosten Brandenburgs) und in Berlin/Tempelhof.
Zunächst die Niederschlagsmengen im Winter (Summe Dezember bis Februar):
Und hier die Niederschlagsmengen im Sommer (Summe Juni bis August):
Die dunkelblaue Linie ist jeweils der lineare Trend für den Zeitraum 1952 bis 2011, die hellblaue Kurve sind die Jahresmittel der zurückliegenden 15 Jahre.
Schaut man sich die unteren beiden Abbildungen zum Sommer an, erkennt man, dass zwar seit 1952 in Berlin die Niederschlagsmenge im Sommer im Mittel um etwa 17 Liter pro Quadratmeter (etwa 8 Prozent) abgenommen hat, im Nordosten Brandenburgs ist sie jedoch praktisch konstant geblieben! Schon gar nicht ist zu erkennen, dass sich in den letzten 30 Jahren etwas wesentliches an den Niederschlagsmengen im Sommer geändert hat.
Ein Blick auf die ersten beiden Abbildungen zeigt widersprüchliche Informationen für den Winter. Seit 1952 hat in Berlin die Niederschlagsmenge um etwa 17 Liter pro Quadratmeter zugenommen, im Nordosten Brandenburgs aber um 12 Liter pro Quadratmeter abgenommen. Die Aussage, dass sich die Niederschläge vom Sommer in den Winter verschieben, kann man also nicht pauschal für den Norden Brandenburgs treffen.
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5 Mai 12 |
Die Funktion der Photovoltaik Allgemein
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Photovoltaik wird als Energiequelle der Zukunft gehandelt. Zwar ist das Prinzip recht einfach, dennoch wird ein hoher Wirkungsgrad erreicht. Auch wenn viele Menschen die Photovoltaik nutzen, ist die Funktionsweise noch immer recht unbekannt. Dabei ist die Technik recht einfach zu verstehen.
Halbleiter und dünne Oberflächen
Grundsätzlich besteht eine Anlage aus Halbleitern. Diese erzeugen die zugeführte Energie – in diesem Fall eine elektromagnetische Strahlung – freie Ladungsträger. Danach folgt die Umwandlung in ein elektrisches Feld, wodurch schließlich die Nutzbarkeit hergestellt wird. Das Problem dabei ist, dass die Sonneneinstrahlung mit steigender Materialdicke abnimmt. Daher muss die Anlage so konstruiert sein, dass die Oberflächenschicht möglichst dünn ist. Zugleich muss auch die dicke Schicht, die direkt an die Oberflächenschicht anschließt, mit geeigneten Eigenschaften ausgestattet sein.
Ein Problem dabei ist, dass viel Licht nicht in Strom umgewandelt wird, sondern in Hitze unbrauchbar wird. Das bedeutet, dass sich die Energie des einfallenden Lichtes verringert, sodass nur ein geringer Teil genutzt wird. Um möglichst viel Licht festzuhalten, müssen Materialien verwendet werden, die dann möglichst wenig Licht zurückstrahlen. Dies wird durch das verwendete Silizium erreicht. Allerdings ist zu bemerken, dass es inzwischen auch möglich ist, die Oberfläche anzurauen. Damit wird ebenfalls erreicht, dass die Energie nicht abgestrahlt wird. Der Wirkungsgrad erhöht sich durch diese beiden Maßnahmen.
Von Speichern und Verkaufen
Durch die Funktionsweise der Photovoltaikanlage wird nun die Energie erzeugt. Das Problem ist, dass sie nicht immer direkt abgegeben werden kann, da nicht genügend Verbraucher zur Verfügung stehen. Daher muss der produzierte Strom zwischengespeichert werden. Häufig muss dies durch einen Akku gewährleistet werden, der dann den Strom bis zur Nutzung speichert. Die Anlage lässt sich allerdings nicht abschalten. Ist der Akku geladen, dann muss die noch immer produzierte Strommenge abgeführt werden. Hier wird häufig der Weg in das normale Stromnetz gewählt. Der Strom steht dann anderen Personen zur Verfügung. Hierfür wird dem Betreiber der Anlage häufig ein Einkaufspreis gezahlt, der die eigenen Stromkosten minimiert.
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