7. Anwendungen von Lidar über Gewässern

Nachweis von Ölverschmutzungen (3/4)

Messung von Ölverschmutzungen im Meer

Bei Befliegungen mit einem Laserfluorosensor über dem Meer registriert man - wie auf den vorhergehenden Seiten dargestellt - Fluoreszenz von Substanzen, die im Meerwasser natürlich vorkommen, und die vom Wasser erzeugte Raman-Streuung. Trifft man auf einen Ölfleck, so nimmt die Intensität der Raman-Streuung des Wassers ab und die “natürlichen” Fluoreszenzsignale werden von der Fluoreszenz des Öls überlagert.

Zoom Sign
Ölfleck
Ölfleck infolge einer Abgabe von 1000 Litern Rohöl. Das Bild wurden mit einer nach unten gerichteten Kamera in 200 m Flughöhe aufgenommen. Die Bildgröße ist etwa 370 m x 250 m. Die eingezeichnete Linie entspricht dem Flugkurs, auf dem die rechts gezeigten Daten mit dem Laserfluorosensor aufgenommen wurden. Die Skalierung des eingezeichneten Flugkurses entspricht der Flugstrecke in den Grafiken rechts.

In den in der rechten Spalte gezeigten Daten eines Ölflecks (Foto oben) ist dies gut zu erkennen. Die Daten zeigen die von einem Laser erzeugten Signale der Raman-Streuung des Wassers und der Fluoreszenz von Gelbstoff und Öl. Die Filmdicke - nach der am Ende der vorherigen Seite dargestellten Methode berechnet - ist ebenfalls wiedergegeben. Wird das Signal der Raman-Streuung sehr klein, kann die Filmdicke nicht mehr bestimmt werden (wieso?).

In der Bilderserie rechts sind Fotoaufnahmen (oben) einer Abgabe von 200 Litern Dieselkraftstoff zu sehen, und die Ergebnisse einer Analyse der Filmdicke mit einem abbildenden Laserfluorosensor (unten). Die Flughöhe war 300 m. Die Filmdicke in μm ist farblich kodiert. Verglichen mit einem Rohöl ist der Kraftstoff sehr leicht und verdunstet daher schnell. Nach etwa 30 Minuten ist der Ölfleck in den Fotografien und in den Daten des Laserfluorosensors nur noch spurenweise zu erkennen.



Zoom Sign
344 nm, 360 nm, Filmdicke
Zoom Sign
450 nm, 533 nm, 650 nm
Daten eines Laserfluorosensors über einem Ölfleck, siehe Foto links. Der Abstand der Messpunkte an der Wasseroberfläche ist 10 m. Die Wellenlänge des Lasers ist 308 nm. Die Signalintensitäten sind in willkürlichen Einheiten angegeben, aber relativ zueinander kalibriert.
Einleitung 4 min 8 min 14 min 18 min 23 min 33 min 40 min
Einleitung


Ein Laserfluorosensor ermöglicht

  • sehr dünne Ölfilme im Bereich von etwa 0,1 bis 10 μm Filmdicke zu detektieren
  • die Filmdicke zu bestimmen, wenn die Absorption des Öls bekannt ist
  • den Öltyp zu klassifizieren; aus dem Öltyp wird die Absorption des Öls für die Berechnung der Filmdicke abgeschätzt.

Daher ist der Laserfluorosensor in erster Linie für den Nachweis kontrollierter Einleitungen von Öl in das Meer geeignet. Die Dicke großer Ölmengen, wie sie nach unfallbedingten Einleitungen auftreten, kann nicht bestimmt werden.

Wie alle optischen Instrumente kann der Laserfluorosensor nur bei guten Sichtbedingungen genutzt werden. Als aktiver Sensor ist er von Tageslicht unabhängig und kann auch nachts eingesetzt werden.