Aquatische Optik

Hintergrund
Licht beeinflusst die biologischen, physikalischen und chemischen Prozesse im Wasser entscheidend. Die Beispiele hierfür reichen von der Primärproduktion über den Wärmeeintrag bis hin zum Ausbleichen von Gelbstoffen. Der Forschungsschwerpunkt Aquatische Optik nutzt spektroskopische Verfahren im Bereich des sichtbaren und ultravioletten Lichts, um Stoffe und Organismen im Wasser zu erkennen. Anhand der optischen Eigenschaften der Substanzen oder mit Hilfe entsprechend funktionalisierter Wandler, die die zu messende Größe in ein optisches Signal wandeln, können auch Stoffgemische schnell und ohne Reagenzien in situ klassifiziert und quantifiziert werden.

Aufgaben
Die Mitarbeiter der aquatischen Optik entwickeln und validieren Sensoren, Sensorsysteme und Messplattformen, um gelöste und partikuläre Stoffe sowie Organismen in natürlichen Gewässern und im Prozesswasser zu erfassen. Die Messungen beruhen auf den inhärenten (unabhängig vom natürlichen Lichtfeld) und apparenten (abhängig vom natürlichen Lichtfeld) optischen Eigenschaften der Stoffe. Außerdem messen und modellieren die Forscher das spektrale Unterwasserlichtfeld sowie die Reflektanz, binden Sensoren in Sensornetzwerke ein und optimieren deren Einsatzstrategien.

Werkzeuge
Verschiedene hyperspektrale Radiometer messen Radianz und Irradianz sowohl an festen Orten (stationär; z.B. Reflektanz für die Fernerkundung) als auch über ganze Bereiche im Wasser (profilierend). Dabei werden die photometrischen und fluorometrischen Eigenschaften von Substanzen im gesamten Spektralbereich von 200 bis 1000 nm mit in situ-Sensorik und Laborgeräten vermessen. Die Arbeitsgruppe nutzt sowohl kommerzielle Sensoren als auch selbst entwickelte Geräte. Für die schnelle EEM-Fluorometrie (steht für Excitation-Emission-Matrix) mit gleichzeitiger Absorptionsmessung steht ein Horiba AquaLog zur Verfügung. Je nach Anwendung werden unterschiedliche Technologien kombiniert und mit zusätzlichen Sensoren ausgestattet. Um Strahlungstransporte und optische Wechselwirkungen zu modellieren nutzen die Wissenschaftler Matlab und Hydrolight / Ecolight.