Retrievals of thick cloud optical depth from the Geoscience Laser Altimeter System (GLAS) by calibration of solar background signal

Laser beams emitted from the Geoscience Laser Altimeter System (GLAS), as well as other spaceborne laser instruments, can only penetrate clouds to a limit of a few optical depths. As a result, only optical depths of thinner clouds (< about 3 for GLAS) are retrieved from the reflected lidar signal. This paper presents a comprehensive study of possible retrievals of optical depth of thick clouds using solar background light and treating GLAS as a solar radiometer. To do so one must first calibrate the reflected solar radiation received by the photon-counting detectors of the GLAS 532-nm channel, the primary channel for atmospheric products. Solar background radiation is regarded as a noise to be subtracted in the retrieval process of the lidar products. However, once calibrated, it becomes a signal that can be used in studying the properties of optically thick clouds. In this paper, three calibration methods are presented: (i) calibration with coincident airborne and GLAS observations, (ii) calibration with coincident Geostationary Opera- tional Environmental Satellite (GOES) and GLAS observations of deep convective clouds, and (iii) cali- bration from first principles using optical depth of thin water clouds over ocean retrieved by GLAS active remote sensing. Results from the three methods agree well with each other. Cloud optical depth (COD) is retrieved from the calibrated solar background signal using a one-channel retrieval. Comparison with COD retrieved from GOES during GLAS overpasses shows that the average difference between the two retriev- als is 24%. As an example, the COD values retrieved from GLAS solar background are illustrated for a marine stratocumulus cloud field that is too thick to be penetrated by the GLAS laser. Based on this study, optical depths for thick clouds will be provided as a supplementary product to the existing operational GLAS cloud products in future GLAS data releases.

Lichtsammler hinter Glas : Stabilisierung und Funktionalisierung des pflanzlichen Hauptlichtsammelkomplexes (LHCII) durch biomineralische Einbettung in Nanopartikel

Der Haupt-Lichtsammelkomplex des Fotosystems II (LHCII) setzt sich aus einem Proteinanteil und nicht-kovalent gebundenen Pigmenten – 8 Chlorophyll a, 6 Chlorophyll b und 4 Carotinoide - zusammen. Er assembliert in vivo zu einem Trimer, in dem die Monomereinheiten ebenfalls nicht-kovalent miteinander wechselwirken. Die ausgesprochen hohe Farbstoffdichte und die Tatsache, dass der Komplex rekombinant hergestellt werden kann, machen den LHCII zu einem interessanten Kandidaten für technische Anwendungen wie einer Farbstoffsolarzelle. Allerdings muss hierzu seine thermische Stabilität drastisch erhöht werden.rnDer Einschluss von Proteinen/Enzymen in Silikat erhöht deren Stabilität gegenüber Hitze signifikant. LHCII sollte als erster rekombinanter Membranproteinkomplex mittels kovalent verbundener, polykationischen Sequenzen in Silikat eingeschlossen werden. Hierzu wurde der Komplex auf zwei Weisen polykationisch modifiziert: Auf Genebene wurde die Sequenz des R5-Peptids in den N-terminalen Bereich des LHCP-Gens eingeführt und ein Protokoll zur Überexpression, Rekonstitution und Trimerisierung etabliert. Außerdem wurde eine kovalente Modifikation des trimeren LHCII mit dem Arginin-reichen Protamin über heterobifunktionelle Crosslinker entwickelt. Beide resultierenden LHCII-Derivate waren in der Lage, Silikat autogen zu fällen. Die Stabilisierung der so in Silikat präzipitierten Komplexe war jedoch deutlich geringer als bei nicht-modifizierten Komplexen, die durch eine Spermin-induzierte Copräzipitation eingeschlossenen wurden. Dabei zeigte sich, dass für den Anteil der eingebauten Komplexe und das Ausmaß an Stabilisierung die Größe und klare partikuläre Struktur des Silikats entscheidend ist. Kleine Partikel mit einem Durchmesser von etwa 20 nm führten zu einem Einbau von rund 75 % der Komplexe, und mehr als 80 % des Energietransfers innerhalb des Komplexes blieben erhalten, wenn für 24 Stunden bei 50°C inkubiert wurde. Nicht in Silikat eingeschlossene Komplexe verloren bei 50°C ihren Komplex-internen Energietransfer binnen weniger Minuten. Es war dabei unerheblich, ob die Partikelgröße durch die Wahl des Puffers und des entsprechenden pH-Wertes, oder aber durch Variation des Spermin-zu-Kieselsäure-Verhältnisses erreicht wurde. Wurden die polykationisch veränderten Komplexe in solchen Copräzipitationen verwendet, so erhöhte sich der Anteil an eingebauten Komplexen auf über 90 %, jedoch wurde nur bei der R5-modifizierten Variante vergleichbare Ausmaße an Stabilisierung erreicht. Ein noch höherer Anteil an Komplexen wurde in das Silikatpellet eingebaut, wenn LHCII kovalent mit Silanolgruppen modifiziert wurde (95 %); jedoch war das Ausmaß der Stabilisierung wiederum geringer als bei einer Copräzipitation. Die analysierten Fällungssysteme waren außerdem in der Lage, Titandioxid zu fällen, wobei der Komplex in dieses eingebaut wurde. Allerdings muss das Stabilisierungspotential hier noch untersucht werden. Innerhalb eines Silikatpräzipitats aggregierten die Komplexe nicht, zeigten aber einen inter-trimeren Energietransfer, der sehr wahrscheinlich auf einem Förster Resonanz Mechanismus basiert. rnDies und das hohe Maß an Stabilisierung eröffnen neue Möglichkeiten, rekombinanten LHCII in technischen Applikationen als Lichtsammelkomponente zu verwenden.rn

Vademecum des praktischen Photographen : gründliche Anweisung zur Erzeugung von Lichtbildern auf Glas, Papier, Stein, Metall und deren Copien ; nach den neuesten Theorien, den gebräuchlichsten und bewährtesten Methoden, so wie mit besonderer Berücksichtigung der chemischen Processe bei den einzelnen Manipulationen

hrsg. von Julius Krüger

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von D. van Monckhoven. Deutsche Ausg. bearb. von A. H. Weiske