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Rubrik: Tagesberichte |
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ETH-Forscher installieren Messgerät beim FZ-Jülich Bodenanalyse in luftiger Höhe | |
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Mit Hilfe von Mikrowellen lässt sich die Feuchtigkeit des Bodens aus der Höhe bestimmen. Forscher der ETH Zürich wollen nun klären, ob das Verfahren auch in bewaldeten Gebieten funktioniert. Sie haben dazu auf dem meteorologischen Turm des Forschungszentrums Jülich ein Radiometer installiert. Von Felix Würsten Das Gedeihen der Nutzpflanzen oder der Abfluss von Niederschlägen hängen massgeblich von der Feuchtigkeit des Bodens ab. Dementsprechend gross ist das Interesse, den Wassergehalt im Boden zuverlässig zu bestimmen. Die Aufgabe ist allerdings nicht ganz einfach zu lösen. Direkte, punktuelle Messungen sind zwar genau, aber nicht unbedingt repräsentativ, weil die Feuchte des Bodens auf kleiner Skala stark variiert. Als Alternative bieten sich Messungen aus der Luft an. So wie alle Körper strahlt auch die Erdoberfläche elektromagnetischen Wellen ab. Diese ermöglichen es, die Feuchtigkeit der obersten Bodenschicht zu rekonstruieren – sofern gewisse weitere Parameter wie Temperatur, Rauhigkeit der Oberfläche und Vegetationsbedeckung bekannt sind. Wie transparent ist der Wald? Dass solche Fernmessungen im offenen Gelände grundsätzlich funktionieren, haben Forscher des Instituts für terrestrische Ökologie (ITÖ) (1) der ETH Zürich bereits mit einem Versuch in Eschikon demonstriert. Zusammen mit dem Institut für angewandte Physik der Universität Bern (2) haben sie ein trichterförmiges Messgerät entwickelt, das Radiowellen mit einer Frequenz von ca. 1,4 GHz erfasst. Stellt man dieses Messgerät in grösserer Entfernung zur Erdoberfläche auf, kann damit auf einem grösseren Gebiet die mittlere Bodenfeuchtigkeit in den obersten fünf Zentimetern bestimmt werden. Mit einem weiteren Versuch möchten die Forscher nun herausfinden, ob sich das Verfahren auch in bewaldeten Gebieten anwenden lässt. "Bis jetzt weiss man nicht, ob Bäume Mikrowellen aufhalten, oder ob der Wald genügend transparent ist, um die Bodenfeuchte aus der Ferne zu bestimmen", erklärt Mike Schwank vom ITÖ. Um diese Frage zu beantworten, haben Mike Schwank und sein Doktorand Massimo Guglielmetti Anfangs des Jahres das 2,5 Meter grosse und 250 Kilogramm schwere Messgerät zum deutschen Forschungszentrum Jülich (3) transportiert. Dort wurde die Apparatur in einer spektakulären Aktion auf dem 100 Meter hohen Meteorologischen Turm installiert.
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Aus luftiger Höhe wollen die Zürcher Forscher nun zusammen mit ihren Kollegen aus Jülich während eines Jahres die Bodenfeuchte in einem benachbarten Waldgebiet messen. Die Apparatur auf dem Turm verfügt neben dem Haupt-Radiometer noch über zwei weitere Messgeräte: Ein Infrarotsensor überwacht die Temperatur der Waldoberfläche und ein weiteres Mikrowellen-Radiometer misst die Strahlung der Vegetation. Zusätzlich werden die Forscher direkt am Waldboden punktuelle Feuchtigkeits- und Temperaturmessungen durchführen. "All diese zusätzlichen Daten helfen uns, die Signale des Radiometers zu interpretieren", hofft Schwank. Vorstufe zum Satellit Der Ausgang des Experiments ist insbesondere für die Europäische Raumfahrtagentur ESA von grossem Interesse. Diese will im Jahr 2007 den Satelliten "SMOS" (4) ins Orbit schiessen, der vom All aus die Bodenfeuchte und den Salzgehalt des Meerwassers messen wird. Beide Faktoren sind für die Erdwissenschaften von entscheidender Bedeutung. "Gerade bei bewaldeten Gebieten stellt sich die Frage, was der Satellit eigentlich genau messen wird", erklärt Schwank. "Unsere Messungen dienen dazu, diese Frage zu beantworten." Sollte sich herausstellen, dass die Bodenfeuchte in Wäldern mit dem Satellit nicht bestimmt werden kann, wird die Mission trotzdem gestartet. Die Satellitendaten werden nämlich nicht nur für Forschungszwecke gebraucht, sondern auch für kommerzielle Anwendungen – etwa in der Landwirtschaft – genutzt. |
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