Bachelorarbeiten

Abhängigkeit der Niederschlagsrate von Höhe und Temperatur der Wolkenoberkante

Ausschreibungsdatum: 17.12.2020

Die Eigenschaften von Niederschlag am Boden hängen mit der Höhe der Wolke und der Temperatur an der Wolkenoberkante zusammen. Die Temperatur wiederum entscheidet, welche Prozesse der Aerosol-Wolken-Interaktion aktiv sind (Eisnukleation, Eismultiplikation, etc…). Ziel der Arbeit ist es, Entstehungshöhe- und temperatur von Niederschlagsereignissen statistisch zu Erfassen, der in den letzten 10 Jahren mit dem Disdrometer und dem Wolkenradar des Leipzig Aerosol and Cloud Remote Observation System (LACROS) beobachtet wurden. Eine Herausforderung bei der statistischen Untersuchung ist die Tatsache, dass Häufigkeit und Niederschlagsrate der Ereignisse ungleich verteilt sind. Dadurch weist die Statistik für verschiedene Niederschlagsarten und -raten stark unterschiedliche Signifikanz auf. Gegenstand der Bachelorarbeit ist es, den Zusammenhang zwischen Höhe und Temperatur der Wolkenoberkante und der Niederschlagsrate am Boden statistisch aufzuschlüsseln und die Signifikanz der resultierenden mehrdimensionalen Histogramme analytisch abzuschätzen.

Kontakt: Johannes Bühl (TROPOS), buehl[at]tropos.de

Ausschreibung

 

Masterarbeiten


Aufbau eines Messsystems für die Abschätzung von Partikelflüssen über dem arktischen Ozean

Ausschreibungsdatum: 30.11.2021


Die Arktis ist momentan stärkeren Änderungen im Klima unterworfen als jeder andere Ort der Erde. Die Gründe dafür sind sehr komplex und lassen sich vor allem auf Rückkopplungen zurückführen. Um diese Rückkopplungen besser zu verstehen beschäftigt sich eine Expedition des Forschungsschiffes Polarstern im Jahr 2022 hauptsächlich mit den Wechselwirkungen zwischen Ozean und Atmosphäre. Dabei soll u.a. untersucht werden, welche Rolle die Wasseroberfläche bei der Produktion neuer kleinster Aerosolpartikel spielt.
Das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung nimmt an dieser Expedition mit verschiedensten Messgeräten zur Erfassung von Aerosolpartikeln sowie deren kleinskaliger Transportprozesse teil. Dazu wird am vorderen Ausleger der Polarstern ein System, bestehend aus einem Ultraschallanemometer und zwei Partikelzählern, integriert. Ein zweites System wird am Kranhaken befestigt und kann so direkt Profile messen. Der Aufbau dieser Messsysteme könnte im Rahmen einer Masterarbeit (FH) erfolgen.

Kontakt: Birgit Wehner (TROPOS), birgit.wehner[at]tropos.de

Ausschreibung

 

Implementierung eines Fluoreszenzkanals in ein Multi-Wellenlängen-Lidar-System zur Messung biologischer Partikel (Pollen, Rauch) in der Atmosphäre

Ausschreibungsdatum: 01.02.2021

Aerosolpartikel biologischen Ursprungs, wie z.B. Pollen oder Rauch, fluoreszieren, wenn sie mit UV Licht bestrahlt werden. Wir wollen diese Eigenschaft nutzen, um in der Atmosphäre biologische von nicht-biologischen Partikeln (wie z.B. Mineralstaub) zu trennen.

Das Ziel dieser Masterarbeit ist der Einbau eines Fluoreszenzkanals in eines unserer bestehenden Lidarsysteme (siehe Abbildung) und damit erste Testmessungen durchzuführen. Wir werden den Studenten bei der Planung und Realisierung des neuen Detektionskanals (Interferenzfilter, Detektor) unterstützen. Weiterhin sollen im Rahmen der Masterarbeit erste Testmessungen ausgewertet und so das Potential des Fluoreszenzkanals demonstriert werden.

Die so gewonnen Informationen sind wegweisend für zukünftige Lidarentwinklungen und verbesserte Aerosolcharakterisierung.

Kontakt:

Dr. Moritz Haarig haarig[at]tropos.de; Cristofer Jimenez jimenez[at]tropos.de

Ausschreibung mit Literaturangabe

 

Chemische Analyse organischer Inhaltsstoffe (Polysaccharide) in marinen Feldproben.

Ausschreibungsdatum: 01.02.2021

Beschreibung: Aerosol- und Meerwasserproben, die auf Schiffskampagnen gesammelt wurden (unter anderem während der arktischen Jahresdrift MOSAiC), sollen auf marine Polysaccharide untersucht werden. Die Polysaccharide nehmen einen wichtigen Anteil im (marinen) Kohlenstoffzyklus ein und können in der Atmosphäre bei der Wolkenbildung eine Rolle spielen. Sie werden im Wasser gebildet und können auf die Aerosolpartikel transferiert werden.

Die chemische Analytik der Polysaccharide erfolgt mittels HPAEC-PAD, (high-performance anion exchange chromatography - pulsed amperometric detection) und einer vorgeschalteten Elektrodialyse zur Entsalzung der Proben. Ggf. erfolgt noch eine zusätzliche Analytik mittels spektrometrischer Methoden auf eine bestimmte Art von Polysacchariden.

In dieser Arbeit sollen, nach einer sorgfältigen Einarbeitung in die analytischen Methoden, die verschiedenen vorhandenen Probenarten diverser Feldkampagnen chemisch analysiert werden. Die Ergebnisse sollen anschließend in Bezug auf die Konzentration und Zusammensetzung der Polysaccharide ausgewertet, verglichen und interpretiert werden.

Kontakt:

Prof. Dr. Hartmut Herrmann (hartmut.herrmann@tropos.de, Tel.: 0341/2717 7024; Dr. Manuela van Pinxteren, manuela.vanpinxteren@tropos.de, Tel.: 0341/2717 7102)

Literatur: Zeppenfeld, S., van Pinxteren, M., Engel, A., and Herrmann, H.: A protocol for quantifying mono- and polysaccharides in seawater and related saline matrices by electro-dialysis (ED) – combined with HPAEC-PAD, Ocean Sci., 16, 817–830, https://doi.org/10.5194/os-16-817-2020, 2020.

 

Investigating lung deposited surface area of aerosol particles in highly polluted micro-environments
 
Student will be working on data from measurement campaign in Metro Manila, Philippines. Specifically, person will be estimating lung deposited surface area of aerosol particles in different modes of transportation (walking, Jeepney vs. taxi driving). Requirements: Knowledge in Qgis, R, and basic programming skills. Student must be able to communicate in English.

Kontakt: Dr. Simonas Kecorius, kecorius[at]tropos.de


 
Estimating indoor respiratory tract deposition dose of aerosol particles from particle number size distribution measurements and Multiple-Path Particle Dosimetry Model

Student will be investigating the deposition dose of particles in respiratory tract for people spending their time indoors. Indoor air is known to contribute a considerable fraction of total personal deposited particle dose. In this work, student will be analyzing data from measurements in households in Metro Manila, Philippines. Air quality in Metro Manila is known to be highly polluted due to vehicular emissions. It is important to understand how outdoor pollution influence indoor air, and how indoor sources of particles add to respiratory tract deposition dose of particles. Requirements: basic programming skills. Student must be able to communicate in English.   

Kontakt: Dr. Simonas Kecorius, kecorius[at]tropos.de



Developing a new method to indirectly measure the organic fraction of nucleation and Aitken mode particles (10-50 nm) using tandem differential mobility analyzers (e.g. volatility)
 
Student will be investigating a feasibility to determine the organic fraction in aerosol particles through charring. In the process student will learn aerosol measurement techniques such as particle generation, particle number size distribution and volatility measurements. The planned work will take place in the laboratory.Requirements: attention to details, basic programming skills (for data evaluation). Student must be able to communicate in English.

Kontakt: Dr. Simonas Kecorius, kecorius[at]tropos.de