MAVI Success Story - Dr. Johannes Freitag, AWI

Dr. Johannes Freitag, AWI Bremerhaven
© Foto AWI Bremerhaven

Dr. Johannes Freitag, AWI Bremerhaven

Analyse von Schnee

Ein Schneeball mag den Sommerschlaf im Gefrierfach unbeschadet überstehen; Schneeproben ohne Veränderungen ins Labor zu bringen, ist eine ganz andere Herausforderung. »Im Grunde ist der Transport von Schnee fast aussichtslos«, weiß Johannes Freitag vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI) in Bremerhaven. »Vorausgesetzt natürlich, man ist wie wir an feinsten Strukturdetails interessiert.« Abgesehen davon, dass Schnee schon auf kleinste Temperaturschwankungen reagiert, wären die mechanischen Belastungen durch den Transport einfach zu groß.

Deshalb hat Dr. Freitag sein Labor zum Schnee gebracht – zur antarktischen Station Kohnen, die über 500 Kilometer landeinwärts von der küstennahen Neumayer-Station entfernt liegt. Mit 27 Kollegen arbeitete er dort am European Project for Ice Coring in Antarctica EPICA, das dem Eis immer ältere und genauere Klimadaten entlocken will. Dafür bohrten die Forscher kilometertief in den Eispanzer des Kontinents. Die Bohrkerne enthalten Luft, die wie die Atmospäre zu der Zeit zusammengesetzt ist, als Schnee zu Firn und schließlich in 80 bis 100 Metern Tiefe zu Eis verdichtet wurde. Erst Eis schließt so dicht ab, dass kaum Gasaustausch mit der Atmosphäre stattfindet. Daher kann der eisige Käfig bis zu tausend Jahre älter sein als die Luft darin.

Eigenes MAVI-Modul: Schnee als offenporiger Schaum

Auf ihrer Expedition verwendeten sie erstmals zwei Mikro-Computertomographen, die viel genauere Daten liefern. Bei der Auswertung der 3-D-Röntgenaufnahmen hilft MAVI, ein modulares Softwaresystem des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM. Üblicherweise erfasst und quantifiziert es geometrische Parameter von Mikrostrukturen – also etwa Schäume, Faserverbundwerkstoffe, Textilien oder Beton und andere Baustoffe. »Strukturell betrachtet ist Schnee ein offenporiger Schaum«, sagt Katja Schladitz von der Abteilung Modelle und Algorithmen in der Bildverarbeitung. »Dafür haben wir ein eigenes MAVI-Modul programmiert.«

Simulation eines Schneewürfels
© Foto ITWM

Simulation eines Schneewürfels.

Veröffentlichungen

  • S. Linow, M. W. Hörhold, J. Freitag:
    Grain-size evolution of polar firn: a new empirical grain growth parameterization based on X-ray microcomputer tomography measurements. Journal of Glaciology, Volume 58, Number 212, December 2012, pp. 1545-1552(8).
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  • C. Redenbach, A. Särkkä, J. Freitag, K. Schladitz:
    Anisotropy analysis of pressed point processes.
    Advances in Statistical Analysis 93(3), S. 237ff, 2009.