Einfluss der Bodenalbedo und Bodenreflektivität von urbanen Oberflächen auf die Ableitung der optischen Dicke von Aerosolpartikeln aus Satellitenmessungen

Diese Dissertation ist innerhalb eines Teilprojekts des Schwerpunktprogramms SPP1233 ”Megacities Megachallenge - Informal Dynamics of Global Change“ entstanden. Thema der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung der heterogenen Reflexion der Sonnenstrahlung an urbanen Bodenoberflächen, sowie deren Einfluss auf die Bestimmung der optischen Dicke von Aerosolpartikeln aus Satellitendaten. Zu diesem Zweck wurden flugzeuggetragene Messungen der spektral aufgelösten, reflektierten solaren Strahlung durchgeführt. In dieser Arbeit werden Messungen mit dem SMART-Albedometer (Spectral Modular Airborne Radiation measurement sysTem) präsentiert, die im Rahmen zweier Messkampagnen in Leipzig im September 2007 und in Zhongshan, China im Dezember 2009 erfasst wurden. Die spektrale Bodenreflektivität und Bodenalbedo wurden aus den spektralen Messungen der aufwärtsgerichteten Stahldichte (Radianz) und Strahlungsflussdichte (Irradianz) bestimmt. Dazu wurden eindimensionale Strahlungsübertragungsrechnungen durchgeführt. Der Einfluss der Flughöhe auf die Bodenreflektivität und Bodenalbedo wird anhand eines Messbeispiels, sowie einer Modellstudie mit ein- und dreidimensionalen Strahlungsübertragungsrechnungen diskutiert. Für beide Untersuchungsgebiete, Leipzig und Zhongshan, wird die Heterogenität der Reflexion solarer Strahlung an urbanen Oberflächen gezeigt. Der Einfluss der im operationellen Aerosolalgorithmus des satellitengetragenen Instrumentes MODIS (MODerate resolution Imaging Spectroradiometer) getroffenen Annahmen zur Bodenreflektivität auf die optische Dicke von Aerosolpartikeln, wurde mittels der gemessenen spektralen Bodenreflektivität und einer auf Strahlungsübertragungsrechnungen basierenden Modellstudie quantifiziert. Ein linearer Zusammenhang zwischen Bodenreflektivität und optischer Dicke von Aerosolpartikeln wird für beide Fallbeispiele gezeigt. Mittels der Messungen in Zhongshan kann bestätigt werden, dass die Bodenreflektivität für urbane Oberflächen im Aerosolalgorithmus unterschätzt wird. Im Rahmen der Modellstudie wird die Sensitivität des Aerosolalgorithmus auf die programminternen Annahmen zur Bodenreflektivität quantifiziert

Derivation of aerosol optical properties using ground-based radiation measurements

The knowledge of the optical and microphysical properties of aerosol particles in the atmosphere is relevant in various scientific fields from public health issues to climate modeling. A retrieval method is presented that estimates the single scattering albedo and asymmetry parameter of aerosol particles in regions of high pollution using spectral ground-based radiance and irradiance measurements, radiative transfer simulations, and a priori knowledge of the aerosol optical depth (AOD) derived from sun photometer observations. The used measurement data originated from the Pearl River Delta in China. The results are compared with sun photometer data and show a high agreement for AODs larger than 0.5. For low AODs and for cloudy conditions the method did not work due to the strong sensitivity of the initial parameters.Kenntnisse über optische und mikrophysikalische Eigenschaften von Aerosolpartikeln in der Atmosphäre werden in vielen verschiedenen wissenschaftlichen Gebieten benötigt. Diese reichen vom Gesundheitswesen bis hin zur Klimamodellierung. Deswegen wird im Folgenden eine Ableitungsmethode vorgestellt, die die Einfachstreualbedo und Asymmtrieparameter von Aerosolpartikeln bestimmt. Diese Methode wurde dabei für Messungen im Pearl River Delta, China, in denen oft hohe Luftverschmutzungen auftreten, angewandt. Es werden dazu bodengebundene Messungen der spektralen abwärtsgerichteten Strahlungsflussdichte und Strahldichte, gekoppelt mit Strahlungsübertragungsrechnungen durchgeführt. Um die aerosoloptischen Parameter ableiten zu können, wird als zusätzliche Randbedingung die aerosol-optische Dicke (AOD) benötigt. Sonnenphotometermessungen liefern dabei zum einen die AOD und zum anderen die aerosoloptische Eigenschaften, die mit den Ergebnissen der Ableitungsmethode verglichen werden. Dabei wurden für große AOD-Werte (über 0.5) gute Übereinstimmungen zwischen beiden Methoden festgestellt werden. Für AOD-Werte kleiner als 0.5 und bei bewölkten Bedingungen zeigt die Methode große Unsicherheiten, weil die Parameter zu empfindlich auf diese Begebenheiten reagieren

Einfluss der Bodenalbedo und Bodenreflektivität von urbanen Oberflächen auf die Ableitung der optischen Dicke von Aerosolpartikeln aus Satellitenmessungen

Diese Dissertation ist innerhalb eines Teilprojekts des Schwerpunktprogramms SPP1233 ”Megacities Megachallenge - Informal Dynamics of Global Change“ entstanden. Thema der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung der heterogenen Reflexion der Sonnenstrahlung an urbanen Bodenoberflächen, sowie deren Einfluss auf die Bestimmung der optischen Dicke von Aerosolpartikeln aus Satellitendaten. Zu diesem Zweck wurden flugzeuggetragene Messungen der spektral aufgelösten, reflektierten solaren Strahlung durchgeführt. In dieser Arbeit werden Messungen mit dem SMART-Albedometer (Spectral Modular Airborne Radiation measurement sysTem) präsentiert, die im Rahmen zweier Messkampagnen in Leipzig im September 2007 und in Zhongshan, China im Dezember 2009 erfasst wurden. Die spektrale Bodenreflektivität und Bodenalbedo wurden aus den spektralen Messungen der aufwärtsgerichteten Stahldichte (Radianz) und Strahlungsflussdichte (Irradianz) bestimmt. Dazu wurden eindimensionale Strahlungsübertragungsrechnungen durchgeführt. Der Einfluss der Flughöhe auf die Bodenreflektivität und Bodenalbedo wird anhand eines Messbeispiels, sowie einer Modellstudie mit ein- und dreidimensionalen Strahlungsübertragungsrechnungen diskutiert. Für beide Untersuchungsgebiete, Leipzig und Zhongshan, wird die Heterogenität der Reflexion solarer Strahlung an urbanen Oberflächen gezeigt. Der Einfluss der im operationellen Aerosolalgorithmus des satellitengetragenen Instrumentes MODIS (MODerate resolution Imaging Spectroradiometer) getroffenen Annahmen zur Bodenreflektivität auf die optische Dicke von Aerosolpartikeln, wurde mittels der gemessenen spektralen Bodenreflektivität und einer auf Strahlungsübertragungsrechnungen basierenden Modellstudie quantifiziert. Ein linearer Zusammenhang zwischen Bodenreflektivität und optischer Dicke von Aerosolpartikeln wird für beide Fallbeispiele gezeigt. Mittels der Messungen in Zhongshan kann bestätigt werden, dass die Bodenreflektivität für urbane Oberflächen im Aerosolalgorithmus unterschätzt wird. Im Rahmen der Modellstudie wird die Sensitivität des Aerosolalgorithmus auf die programminternen Annahmen zur Bodenreflektivität quantifiziert

Einfluss der Bodenalbedo und Bodenreflektivität von urbanen Oberflächen auf die Ableitung der optischen Dicke von Aerosolpartikeln aus Satellitenmessungen

Diese Dissertation ist innerhalb eines Teilprojekts des Schwerpunktprogramms SPP1233 ”Megacities Megachallenge - Informal Dynamics of Global Change“ entstanden. Thema der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung der heterogenen Reflexion der Sonnenstrahlung an urbanen Bodenoberflächen, sowie deren Einfluss auf die Bestimmung der optischen Dicke von Aerosolpartikeln aus Satellitendaten. Zu diesem Zweck wurden flugzeuggetragene Messungen der spektral aufgelösten, reflektierten solaren Strahlung durchgeführt. In dieser Arbeit werden Messungen mit dem SMART-Albedometer (Spectral Modular Airborne Radiation measurement sysTem) präsentiert, die im Rahmen zweier Messkampagnen in Leipzig im September 2007 und in Zhongshan, China im Dezember 2009 erfasst wurden. Die spektrale Bodenreflektivität und Bodenalbedo wurden aus den spektralen Messungen der aufwärtsgerichteten Stahldichte (Radianz) und Strahlungsflussdichte (Irradianz) bestimmt. Dazu wurden eindimensionale Strahlungsübertragungsrechnungen durchgeführt. Der Einfluss der Flughöhe auf die Bodenreflektivität und Bodenalbedo wird anhand eines Messbeispiels, sowie einer Modellstudie mit ein- und dreidimensionalen Strahlungsübertragungsrechnungen diskutiert. Für beide Untersuchungsgebiete, Leipzig und Zhongshan, wird die Heterogenität der Reflexion solarer Strahlung an urbanen Oberflächen gezeigt. Der Einfluss der im operationellen Aerosolalgorithmus des satellitengetragenen Instrumentes MODIS (MODerate resolution Imaging Spectroradiometer) getroffenen Annahmen zur Bodenreflektivität auf die optische Dicke von Aerosolpartikeln, wurde mittels der gemessenen spektralen Bodenreflektivität und einer auf Strahlungsübertragungsrechnungen basierenden Modellstudie quantifiziert. Ein linearer Zusammenhang zwischen Bodenreflektivität und optischer Dicke von Aerosolpartikeln wird für beide Fallbeispiele gezeigt. Mittels der Messungen in Zhongshan kann bestätigt werden, dass die Bodenreflektivität für urbane Oberflächen im Aerosolalgorithmus unterschätzt wird. Im Rahmen der Modellstudie wird die Sensitivität des Aerosolalgorithmus auf die programminternen Annahmen zur Bodenreflektivität quantifiziert

Derivation of aerosol optical properties using ground-based radiation measurements

The knowledge of the optical and microphysical properties of aerosol particles in the atmosphere is relevant in various scientific fields from public health issues to climate modeling. A retrieval method is presented that estimates the single scattering albedo and asymmetry parameter of aerosol particles in regions of high pollution using spectral ground-based radiance and irradiance measurements, radiative transfer simulations, and a priori knowledge of the aerosol optical depth (AOD) derived from sun photometer observations. The used measurement data originated from the Pearl River Delta in China. The results are compared with sun photometer data and show a high agreement for AODs larger than 0.5. For low AODs and for cloudy conditions the method did not work due to the strong sensitivity of the initial parameters.Kenntnisse über optische und mikrophysikalische Eigenschaften von Aerosolpartikeln in der Atmosphäre werden in vielen verschiedenen wissenschaftlichen Gebieten benötigt. Diese reichen vom Gesundheitswesen bis hin zur Klimamodellierung. Deswegen wird im Folgenden eine Ableitungsmethode vorgestellt, die die Einfachstreualbedo und Asymmtrieparameter von Aerosolpartikeln bestimmt. Diese Methode wurde dabei für Messungen im Pearl River Delta, China, in denen oft hohe Luftverschmutzungen auftreten, angewandt. Es werden dazu bodengebundene Messungen der spektralen abwärtsgerichteten Strahlungsflussdichte und Strahldichte, gekoppelt mit Strahlungsübertragungsrechnungen durchgeführt. Um die aerosoloptischen Parameter ableiten zu können, wird als zusätzliche Randbedingung die aerosol-optische Dicke (AOD) benötigt. Sonnenphotometermessungen liefern dabei zum einen die AOD und zum anderen die aerosoloptische Eigenschaften, die mit den Ergebnissen der Ableitungsmethode verglichen werden. Dabei wurden für große AOD-Werte (über 0.5) gute Übereinstimmungen zwischen beiden Methoden festgestellt werden. Für AOD-Werte kleiner als 0.5 und bei bewölkten Bedingungen zeigt die Methode große Unsicherheiten, weil die Parameter zu empfindlich auf diese Begebenheiten reagieren

Derivation of aerosol optical properties using ground-based radiation measurements

The knowledge of the optical and microphysical properties of aerosol particles in the atmosphere is relevant in various scientific fields from public health issues to climate modeling. A retrieval method is presented that estimates the single scattering albedo and asymmetry parameter of aerosol particles in regions of high pollution using spectral ground-based radiance and irradiance measurements, radiative transfer simulations, and a priori knowledge of the aerosol optical depth (AOD) derived from sun photometer observations. The used measurement data originated from the Pearl River Delta in China. The results are compared with sun photometer data and show a high agreement for AODs larger than 0.5. For low AODs and for cloudy conditions the method did not work due to the strong sensitivity of the initial parameters.Kenntnisse über optische und mikrophysikalische Eigenschaften von Aerosolpartikeln in der Atmosphäre werden in vielen verschiedenen wissenschaftlichen Gebieten benötigt. Diese reichen vom Gesundheitswesen bis hin zur Klimamodellierung. Deswegen wird im Folgenden eine Ableitungsmethode vorgestellt, die die Einfachstreualbedo und Asymmtrieparameter von Aerosolpartikeln bestimmt. Diese Methode wurde dabei für Messungen im Pearl River Delta, China, in denen oft hohe Luftverschmutzungen auftreten, angewandt. Es werden dazu bodengebundene Messungen der spektralen abwärtsgerichteten Strahlungsflussdichte und Strahldichte, gekoppelt mit Strahlungsübertragungsrechnungen durchgeführt. Um die aerosoloptischen Parameter ableiten zu können, wird als zusätzliche Randbedingung die aerosol-optische Dicke (AOD) benötigt. Sonnenphotometermessungen liefern dabei zum einen die AOD und zum anderen die aerosoloptische Eigenschaften, die mit den Ergebnissen der Ableitungsmethode verglichen werden. Dabei wurden für große AOD-Werte (über 0.5) gute Übereinstimmungen zwischen beiden Methoden festgestellt werden. Für AOD-Werte kleiner als 0.5 und bei bewölkten Bedingungen zeigt die Methode große Unsicherheiten, weil die Parameter zu empfindlich auf diese Begebenheiten reagieren

Serum Induces the Subunit-Specific Activation of NF-κB in Proliferating Human Cardiac Stem Cells

Schmidt KE, Höving AL, Nowak K, et al. Serum Induces the Subunit-Specific Activation of NF-κB in Proliferating Human Cardiac Stem Cells. International Journal of Molecular Sciences. 2024;25(7): 3593.Cardiovascular diseases (CVDs) are often linked to ageing and are the major cause of death worldwide. The declined proliferation of adult stem cells in the heart often impedes its regenerative potential. Thus, an investigation of the proliferative potential of adult human cardiac stem cells (hCSCs) might be of great interest for improving cell-based treatments of cardiovascular diseases. The application of human blood serum was already shown to enhance hCSC proliferation and reduce senescence. Here, the underlying signalling pathways of serum-mediated hCSC proliferation were studied. We are the first to demonstrate the involvement of the transcription factor NF-κB in the serum-mediated proliferative response of hCSCs by utilizing the NF-κB inhibitor pyrrolidine dithiocarbamate (PDTC). RNA-Sequencing (RNA-Seq) revealed ATF6B, COX5B, and TNFRSF14 as potential targets of NF-κB that are involved in serum-induced hCSC proliferation

The E. coli pET expression system revisited—mechanistic correlation between glucose and lactose uptake

The final publication is available at Springer via https://doi.org/10.1007/s00253-016-7620-7.Therapeutic monoclonal antibodies are mainly produced in mammalian cells to date. However, unglycosylated antibody fragments can also be produced in the bacterium Escherichia coli which brings several advantages, like growth on cheap media and high productivity. One of the most popular E. coli strains for recombinant protein production is E. coli BL21(DE3) which is usually used in combination with the pET expression system. However, it is well known that induction by isopropyl β-d-1-thiogalactopyranoside (IPTG) stresses the cells and can lead to the formation of insoluble inclusion bodies. In this study, we revisited the pET expression system for the production of a novel antibody single-chain variable fragment (scFv) with the goal of maximizing the amount of soluble product. Thus, we (1) investigated whether lactose favors the recombinant production of soluble scFv compared to IPTG, (2) investigated whether the formation of soluble product can be influenced by the specific glucose uptake rate (qs,glu) during lactose induction, and (3) determined the mechanistic correlation between the specific lactose uptake rate (qs,lac) and qs,glu. We found that lactose induction gave a much greater amount of soluble scFv compared to IPTG, even when the growth rate was increased. Furthermore, we showed that the production of soluble protein could be tuned by varying qs,glu during lactose induction. Finally, we established a simple model describing the mechanistic correlation between qs,lac and qs,glu allowing tailored feeding and prevention of sugar accumulation. We believe that this mechanistic model might serve as platform knowledge for E. coli