SPURENSUCHE: On the trail of a trace gas

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SPURENSUCHE

Das Spurengas Stickstoffoxid (NO) entsteht bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe und durch mikrobielle Prozesse im Boden. Da es bisher kaum präzise Angaben darüber gibt, wie viel NO aus Böden emittiert wird, gehen Forscher des MPI für Chemie seit Jahren der Frage nach, welche Mengen an NO von landwirtschaftlich intensiv bewirtschafteten Böden freigesetzt werden und wie groß der daraus entstehende Anteil an Stickstoffdioxid (NO2) ist, das in der Troposphäre vorliegt.

Als Messort wählten die Wissenschaftler eine abgelegene landwirtschaftlich genutzte Oase in der chinesischen Taklamakan-Wüste. Mit verschiedenen voneinander unabhängigen Methoden bestimmten sie die NO-Mengen. Ihre Ergebnisse, die vor kurzem in der Open Access Zeitschrift Atmospheric Chemistry and Physics veröffentlicht wurden, zeigen, dass ein Quadratmeter eines Baumwollfeldes pro Sekunde zwischen 10 und 30 Nanogramm NO freisetzt. Im Vergleich zu einem typischen europäischen Weizenfeld ist das die fünf- bis zehnfache Menge.

TRACKING FOR TRACES

The trace gas nitrogen oxide (NO) is produced during the combustion of fossil fuels and as a result of microbial processes in soil. To date there is hardly any precise information available about how much NO is emitted from soils. For years, researchers of the MPI for Chemistry have been investigating the amount of NO released in intensively farmed agricultural soils and the resulting proportion of nitrogen dioxide (NO2) in the troposphere. The scientists chose a remote agriculturally farmed oasis in the Chinese Taklamakan Desert as the location for their measurements and determined the NO quantities with different independent methods. The results, which were recently published in the Open Access journal “Atmospheric Chemistry and Physics”, show that one square meter of a cotton field emits between 10 and 30 nanograms per second. Compared to a typical European wheat field, this amount is five to ten times higher.

Buhalqem Mamtimin geboren und aufgewachsen ist die MaxPlanck-Forscherin Mamtimin in einer kleinen Stadt in der Nähe von Urumqi, der Hauptstadt der autonomen Region Uyghuristan  in China. Nach ihrer Schulzeit studierte sie in Shanghai Geowissenschaften und lehrte Klimatologie und Meteorologie an der Uyghuristan Normal University in Urumqi. Im Jahr 2000 kam sie nach Mainz an den Lehrstuhl für Klimatologie des Geographischen Instituts der Johannes GutenbergUniversität (JGU). Dort promovierte sie mit einem Stipendium des Katholischen Akademischen Ausländer-Dienstes (KAAD) über die Klimaverhältnisse in ariden und semiariden Gebieten und Möglichkeiten einer nachhaltigen landwirtschaftlichen Nutzung. Seit ihrer Doktorarbeit war die Mutter von zwei Kindern zunächst an der JGU und anschließend in der Abteilung Biogeochemie am MPI für Chemie tätig. Aktuell forscht sie Als Messort wählten die Wissenschaftler eine abgelegene landwirtschaftlich genutzte Oase in der chinesischen Taklamakan-Wüste. Mit verschiedenen voneinander unabhängigen Methoden bestimmten sie die NO-Mengen. Ihre Ergebnisse, die vor kurzem in der Open Access Zeitschrift Atmospheric Chemistry and Physics veröffentlicht wurden, zeigen, dass ein Quadratmeter eines Baumwollfeldes pro Sekunde zwischen 10 und 30 Nanogramm NO freisetzt. Im Vergleich zu einem typischen europäischen Weizenfeld ist das die fünf- bis zehnfache Menge. dort in der Gruppe Satellitenfernerkundung. Die 45-Jährige spricht neben ihrer Muttersprache uigurisch fließend deutsch, englisch, chinesisch, usbekisch, kasachisch und türkisch.

Buhalqem Mamtimin the Max Planck researcher Buhalqem Mamtimin was born and raised in a small town near Urumqi, the capital of the independant Chinese Xinjiang region. After finishing school, she studied Geosciences in Shanghai. Thereafter, she has taught Climatology and Meteorology courses at the Xinjiang Normal University in Urumqi. In 2000, she came to Mainz and joined the Department of Geosciences at the Johannes Gutenberg University (JGU) where she continued her PhD thesis on “Climate of arid and semi-arid regions and the possibilities of sustainable agriculture utilization” which was funded by the German Catholic Academic Foreigner Services (KAAD).

Since her doctoral thesis, the mother of two first worked at the JGU, and later in the Department of Biogeochemistry at the MPI for Chemistry. She is currently conducting research in the Satellite remote sensing group. In addition to her mother tongue Uyghur, 45-year old Mamtimin is fluent in German, English, Chinese, Uzbek, Kazakh and Turkish.

WIR MUSSTEN UNSERE EXPERIMENTE ABBRECHEN |

Mit einem Stipendium in der Tasche kam Buhalqem Mamtimin 2000 aus Uyghuristan im Nordwesten von China nach Deutschland. Seit 2005 arbeitet sie am MPI für Chemie, erst in der Gruppe von Franz Meixner und nun bei Thomas Wagner. Sie bereiste ihre Heimat als Forscherin, um die Oasen der Taklamakan-Wüste zu untersuchen. Doch nicht alles lief reibungslos ab, wie sie im folgenden Interview erzählt.

Was habt Ihr erforscht?

In der Taklamakan-Wüste gibt es viele Oasen, die landwirtschaftlich bewirtschaftet werden. Einige davon sind sehr groß. Wir wollten herausfinden, welche Mengen an Stickoxiden von diesen bewirtschafteten Oasen an die Atmosphäre abgegeben werden. Einen Ort für solche Messungen zu finden, ist nicht einfach, da er weit weg von Verkehr und anderer Infrastruktur liegen muss, um die Ergebnisse nicht zu verfälschen. 2009 war ich mit Franz Meixner und Thomas Behrendt eineinhalb Monate in der Wüste unterwegs, um geeigneten Oasen zu finden. 2010 und 2011 haben wir dann Proben entnommen und gemessen.

Wie hast Du Dich als Forscherin in deiner Heimat gefühlt?

Als das Projekt bewilligt wurde, habe ich mich riesig gefreut! Die Idee, in der Taklamakan-Wüste zu forschen, kam von mir. Ich hatte schon immer den Wunsch, in den Trockengebieten meiner Heimat zu forschen. Außerdem habe ich schon viel Erfahrung und kenne die lokalen Regeln. In China sind viele Dinge Staatsgeheimnis und alles muss bei den entsprechenden Behörden beantragt werden. Zeitraum, Grund, Geräte und welche chinesischen Partner man hat, denn ohne diese hätten wir keine Genehmigung erhalten. Schließlich bekamen wir 75 Tage Forschungsarbeit in 2011 bewilligt.

Wie liefen die Arbeiten ab?

Sehr gut, aber nach 35 Tagen wurden wir vom chinesischen Geheimdienst aufgefordert, das Experiment zu stoppen. Einfach so, ohne Vorankündigung! Sie beriefen sich auf ein neues meteorologisches Gesetz. Alle Geräte wurden sehr rücksichtslos untersucht, sodass es beinah zum Eklat kam, weil wir Angst hatten, dass etwas kaputt geht. Wir wurden verhört. Sie wollten wissen, was genau wir machen und was damit erreicht werden soll. Ich sagte, dass wir das wollen, was alle Forscher wollen: Aufklärung leisten und der Welt damit etwas Gutes tun. Da ich zu diesem Zeitpunkt im siebten Monat schwanger war, ließen sie mich dann in Frieden. Durch den abrupten Abbruch konnten wir leider nicht alle Messungen zu Ende führen.

Wie ging es weiter?

Das lokale Ausländeramt hat sich geweigert, mit uns über den Vorfall zu sprechen. Auch der Leiter des Internationalen Kooperationsbüros der Chinesischen Akademie der Wissenschaften war machtlos. Er bat uns, nach Deutschland zurückzukehren. Nicht nur wir, sondern auch unsere Partner waren gezwungen, ihr Experiment zu beenden. Der Abschied war dementsprechend sehr nüchtern.

Was ist seitdem passiert?

Wir hatten ja ein tolles Forschungsteam und konnten trotz Schwierigkeiten reichlich Daten gewinnen und Proben mitnehmen. Seit 2011 beschäftige ich mich mit der Auswertung dieser Daten und der Veröffentlichung. Außerdem schreibe ich fleißig Forschungsanträge, um meine Arbeit voranzubringen.

Welche Zukunftspläne hast Du?   

Ich wünsche mir, dass ich weiterhin in Trockengebieten forschen kann, da wir noch mehr Aufklärung über die Auswirkungen des Klimawandels brauchen. Immerhin sind 40 Prozent der Landoberfläche der Erde Trockengebiete. Mich interessieren nicht nur die landwirtschaftlich genutzten Flächen, sondern auch die Megacities am Rand der Wüste. Sie sind noch sehr wenig erforscht und ich möchte herausfinden, welchen Einfluss diese Gebiete auf unser Klima haben.

Was wünschst Dir?

Für meine Heimat wünsche ich mir Frieden! Ein gemeinsames Leben mit allen Völkern und der kulturellen Vielfalt. So, wie ich es aus meiner Kindheit in Erinnerung habe. Alle Völker in der Region sollten von der wirtschaftlichen und sozialen Entwicklung gleichermaßen profitieren können und ihre Sprache und Kultur frei ausleben dürfen. (SS)

TARIM

With a scholarship in her pocket, Buhalqem Mamtimin came to Germany from Uyghuristan in the north-west of China in 2000. Since 2005, she has been working at the MPI for Chemistry, first in Franz Meixner’s group and now with Thomas Wagner. She was fortunate enough to visit her homeland as a researcher to investigate the oases of the Taklamakan Desert. But not everything went smoothly as she tells in the following interview.

What did you research?

There are many oases in this desert which are agriculturally cultivated. Some of these are very large. We wanted to find out how much nitrogen oxide these farmed oases emit into the atmosphere. It is not easy to find a suitable location for such measurements, as it needs to be far away from traffic and other infrastructures to not distort the results. In 2009, Franz Meixner, Thomas Behrendt and I traveled in the desert for one and a half months to find oases for the investigations. In 2010 and 2011 we finally took samples and performed measurements.

How did it feel to be in your homeland as a researcher?

I was overjoyed when the project was approved! To research in the Taklamakan Desert was my idea. I always wanted to research the arid regions of my homeland. Also, I have a lot of experience and know the local rules. Many things are regarded as state secrets in China. Everything has to be applied for at the relevant authorities. Period, reason, equipment and which Chinese partners one has; without these we would not have received a permit. Our partners also had to submit applications. In the end we got 75 days of research work approved for 2011.

How did the work proceed?

Very well, but after only 35 days the Chinese secret service demanded to stop the experiment. Just like that, without warning! They quoted a new meteorological law. All our equipment was examined rigorously, which nearly resulted in a fracas, as we were afraid they might break something. Our Chinese partners and myself were interrogated. They wanted to know exactly what we were doing and what we were trying to achieve. I said, we want what all researchers want: To provide information and to benefit the world. As I was seven months pregnant at the time, they left me alone. Due to the abrupt stop we unfortunately couldn’t finish our measurements.

What happened next?

The local immigration office refused to talk to us about the incident. Even the head of the International Cooperation Office of the Chinese Academy of Sciences was powerless. He asked us to return to Germany. Not only we, but also our local partners were forced to end the experiment. Accordingly, the farewell was somewhat somber.

What has happened since?

We had a great research team and despite the difficulties we were able to gain a lot of data and bring back samples. I have been busy with the analysis and publication of these data since 2011. Also, I keep writing research proposals to further my work.

What are your plans for the future?

I hope that I will be able to continue to research in arid regions, as we need more information about the impact of the climate change. After all, 40 percent of the Earth’s land surface are dry-lands. I am interested in both agricultural land and the mega cities at the edge of the desert. Very little research has been done here and I would like to find out what type of influence these regions have on our climate.

What do you wish for?

I wish peace for my homeland! A life together with all nations and cultural diversity. The way I remember it as a child. I hope that all nations in the region benefit equally from the economic and social development and all people experience the free development of their languages and cultures. (SS)

Veröffentlicht in : MPIC NEWSLETTER 02 | 2015

http://www.mpic.de

 

Interview mit Buhalqem Mamtimin

On the trail of a trace gas

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