Satelliten erfassen Photosynthese mit hoher Auflösung

Daten des NASA-Satelliten „OCO-2“ erlauben Messung der solarinduzierten Chlorophyll-Fluoreszenz mit hoher räumlichen Auflösung.

13.10.2017: Ohne die Photosynthese ist das Leben auf der Erde nicht vorstellbar. Sie liefert Sauerstoff und Nahrung für höhere Lebewesen. Und sie spielt eine maßgebliche Rolle im Klimageschehen, denn über diesen Prozess wird Kohlendioxid (CO2) aus der Atmosphäre aufgenommen und in Biomasse gebunden. Welche CO2-Mengen genau durch die Photosynthese auf der Skala einzelner Ökosysteme bis hin zum globalen Maßstab umgesetzt werden, ist nicht genau bekannt.

Ein wichtiger Fortschritt ist nun einem internationalen Forscherteam gelungen: Sie nutzten Daten des NASA-Satelliten „OCO-2“ (Orbiting Carbon Observatory 2), um die sogenannte solarinduzierte Chlorophyll-Fluoreszenz, abgekürzt SIF, zu messen – und zwar mit einer wesentlich höheren räumlichen Auflösung als es bislang mit Satellitenmöglich war. Das SIF-Signal ist ein natürliches Phänomen von Blättern im Sonnenlicht: Sobald ein Chlorophyll-Molekül durch ein Photon angeregt wird, sendet es – sehr schwach aber dennoch messbar - eine Fluoreszenzstrahlung aus, mit Wellenlängen zwischen 660 und 850 Nanometern. Diese SIF-Fluoreszenzstrahlung ist damit ein Anzeiger für die Photosynthese-Aktivität der Pflanzen. Die stark verbesserten Messungen tragen dazu bei, den globalen Kohlenstoffkreislauf besser zu verstehen, lautet das Fazit der Autoren um Ying Sun vom Jet Propulsion Laboratory der NASA im Fachmagazin „Science“. An der Studie sind auch zwei Wissenschaftler aus Deutschland beteiligt: Martin Jung vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie (MPI-BGC) in Jena und Luis Guanter vom Helmholtz-Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ).

Die große Stärke der SIF-Messungen durch den OCO-2-Satelliten liegt in der sehr hohen räumlichen Auflösung. „Vor dem Start von OCO-2 im Jahr 2014 gab es zwar bereits globale SIF-Karten, doch deren räumliche Auflösung war sehr grob, die kleinsten Messeinheiten (Pixel) waren im besten Fall 50 mal 50 Kilometer groß“, sagt GFZ-Forscher Luis Guanter. Die neuen Daten, die zum ersten Mal durch unabhängige Vergleichsmessungen am Boden validiert werden können, sind viel genauer und umfangreicher. „Sie erlauben zudem, den Zusammenhang zwischen SIF und der primären Biomasseproduktion, also der Fixierung von Kohlenstoff in Pflanzen, weitaus präziser zu erforschen als es bisher möglich war.“ 

Dabei fanden die Forscher heraus, dass die Beziehung zwischen Photosyntheseleistung und SIF wesentlich enger ist als bisher bekannt und dies über verschiedene Vegetationstypen wie Felder, Wälder und Graslandschaften hinweg. „Präzise Messungen der solarinduzierten Chlorophyll-Fluoreszenz, wie sie mit OCO-2 möglich sind, aber auch mit Nachfolgemissionen wie dem europäischen Satelliten Sentinel-5P, der zufällig jetzt am 13. Oktober starten soll, ermöglichen es der Wissenschaft, die primäre Biomasseproduktion und deren Anteil am globalen Kohlenstoffkreislauf besser zu bestimmen“, sagt Guanter.

„Mit solchen verbesserten Satellitendaten können wir erstmals globale SIF-Messungen mit Daten zur Kohlenstoffaufnahme einzelner Ökosysteme, die vor Ort erhoben wurden, miteinander verknüpfen“, sagt Martin Jung vom MPI-BGC. „Daraus ergibt sich ein großes Potenzial, globale Abschätzungen zur Photosyntheseleistung und zu Stoffumsätzen zwischen Festland und Atmosphäre, die maßgeblich für das System Erde sind, zu verbessern.“

Dies ist eine gemeinsame Pressemitteilung des Helmholtz-Zentrums Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ) und des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie (MPI-BGC).

Originalstudie: Y. Sun, C. Frankenberg, J. D. Wood, D. S. Schimel, M. Jung, L. Guanter, D. T. Drewry, M. Verma, A. Porcar-Castell, T. J. Griffis, L. Gu, T. S. Magney, P. Köhler, B. Evans, K. Yuen, 2017. "OCO-2 advances photosynthesis observation from space via solar-induced chlorophyll fluorescence," Science. DOI: 10.1126/science.aam5747 

Eine passende Abbildung finden Sie hier: https://media.gfz-potsdam.de/gfz/wv/05_Medien_Kommunikation/SIF/Monthly%20SIF%20GFZ.gif

Bildunterschrift: Die Abbildung zeigt die monatliche Chlorophyll-Fluoreszenz (SIF), erhoben von verschiedenen Satelliteninstrumenten (GFZ/Philipp Köhler).

Pressekontakt:

Helmholtz-Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ

Josef Zens, Ltr. Abteilung Kommunikation und Medien

E-Mail: Josef.Zens(at)gfz-potsdam.de

Tel.: 0331 / 288-1040

 

Max-Planck-Institut für Biogeochemie (MPI-BGC), Jena

Eberhard Fritz, Forschungskoordinator, Leiter Presse und ÖA

E-Mail: efritz(at)bgc-jena.mpg.de

Tel.: 03641/ 57-6800

Weitere Meldungen

DEUQUA Logo mit Mammut und Friedenstaube

DEUQUA 2022 Konferenz am GFZ

PAW Logo

Postdoc Appreciation Week

Gebäude im Winter aufgenommen, Isaac Newston Institut

Simons Stipendium für Dr. Monika Korte

Die Verteilung der seismischen Stationen auf einer Karte der Region.

Wie tief schläft der Eifel-Vulkanismus?

Geomagnetisches Feld im die Erde. Weltraum mit Sternen, Erde mit Animation herum

GFZ Film unter den Finalisten des Earth Futures Festivals 2022

Strahlungsgürtel der Erde: Hochenergetische Teilchen modelliert um die Erde. Die Teilchen sind ringförmig

Neue Population von Teilchen in den Strahlungsgürteln der Erde

Die teilnehmenden GFZ Mitarbeiter als Gruppenfoto

2. proWissen-Lauf in Potsdam mit erfolgreicher Teilnahme von GFZ-Mitarbeitenden

Die Gruppe am ersten Arbeitstag.

Neue Gesichter am GFZ – Beginn des Ausbildungsjahres 2022/2023

abgeholzter Wald neben einer Straße

Mehr als 90 Prozent der Abholzung der Tropenwälder ist auf die Landwirtschaft…

Gruppenfoto: Menschen auf der Dachterrasse eines Hauses

2. Internationales Symposium der Internationalen Assoziation für Geodäsie

Foto eines Bergs mit darüber gelegter Skizze des geologischen Profils.

Wie mächtig sollte Ton als Wirtsgestein für ein Endlager sein?

Weiße Punkte unterschhiedlicher Dicke in hexagonalem Muster auf schwarzem Grund.

Synthese von hexagonalem SiGe-Halbleiter mittels hohem Druck und hoher Temperatur

Erdrutsch an einem Abhang direkt an einer Siedlung mit kleinen Häusern.

Erdrutsche bedrohen zunehmend die armen Städte der Welt

In einem Aquarium vermengen sich verschieden farbige Flüssigkeiten. Ein Kind sieht zu.

Aufholen nach Corona: GEOtogether bringt Schüler:innen Freude am gemeinschaftlichen…

Eine Frau und ein Mann stehen auf einer Bühne und halten gemeinsem ein Bild mit einer eingefärbten Landkarte der Türkei.

Vier Jahrzehnte gemeinsame türkisch-deutsche Erdbebenforschung

Egon Althaus um einen Tisch sitzend mit Kollegen draußen im Freien auf einem Projekt

Wir trauern um Egon Althaus (1933-2022)

Ausgetrockneter Stausee.

Überschwemmungen und Dürreperioden nie dagewesenen Ausmaßes

Zeichnung eines fiktiven, historischen Tauchbootes.

Elf Kurzforschungsaufenthalte mit Beteiligung des GFZ gefördert

Bohrplattform auf dem See Junin with mehreren Personen

Tropische Gletscher folgten dem Rhythmus der Ausdehnung des Inlandeises auf der…

Schematische Darstellung des VECTOR-Projektes: Ein großer Pfeil mit verschiedenen Ebenen - von Erdoberfläche bis in den Untergrund.

Effizientere Rohstoff-Exploration in Europa

Hoby Razafindrakoto

Projekt zum Aufbau eines seismologischen Labors in Madagaskar von Dr. Razafindrakoto…

3D Erde digital in der Nacht

Open-Earth-Monitor zur Nutzung von open-source Umweltdaten startet

Der von Überflutung zerschnittene Damm der Steinbachtalsperre in der Eifel.

Hochwasserrisikomanagement nach dem Eifel-Hochwasser im Juli 2021

Gruppenbild der Cermak7 Konferenz vor dem Museum Barberini in Potsdam.

Internationale Wärmestromkonferenz und Workshop in Potsdam

Castor Platform im Ozean. Ruhige See.

Befüllung von geologischen Gaslagerstätten: Ursachenforschung beim wichtigsten Ereignis…

Menschen sitzen in einem Raum auf Stühlen im Kreis.

GFZ PhD-Days

Jeffrey Perez steht vor dem Logo der Tagung

Zwei GFZ-Forschende nehmen an der 71. Lindauer Nobelpreisträgertagung teil

Junge Frau steht mit Urkunde in der Hand in einer Halle vor dem Schriftzug EAGE

Best Paper Award für Evgeniia Martuganova

Vier Personen halten einen großen goldenen Schlüssel vor einem Wohnhaus

Wohnraum für Gastwissenschaftler:innen

Taucher

Förderung der Grundlagenforschung zur festen Erde

zurück nach oben zum Hauptinhalt