Doktorand in

Das UFZ

Das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ hat sich mit seinen 1100 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern als internationales Kompetenzzentrum für Umweltwissenschaften einen hervorragenden Ruf erworben. Wir sind Teil der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands - der Helmholtz
- Gemeinschaft. Unsere Mission: Wir forschen für eine Balance zwischen gesellschaftlicher Entwicklung und langfristigem Schutz unserer Lebensgrundlagen - für eine nachhaltige Entwicklung.

Die Stelle

Böden spielen eine entscheidende Rolle im globalen Kreislauf der Treibhausgase. Daher ist der Gasaustausch zwischen Boden und Atmosphäre von zentraler Bedeutung, seine raum-zeitliche Dynamik ist jedoch noch nicht ausreichend verstanden. Es gibt mehrere kleinmaßstäbige Methoden zur Bestimmung der Gaskonzentration und des Diffusionsvermögens des Bodens (Diffusivität Ds) unter Laborbedingungen und im Feld. Aufgrund der natürlichen räumlichen Heterogenität von Böden und der zeitlichen Dynamik der Bodenstruktur ist es jedoch kaum möglich, diese Ergebnisse auf die Feldskala zu übertragen.

Das Ziel des DFG-Verbundprojektes von Dr. Detlef Lazik (UFZ) und Dr. Nina Stoppe-Struck sowie Prof. Jürgen Böttcher (Leibniz Universität Hannover - LUH) ist daher, eine Messmethodik und Technologie zur kontinuierlichen in situ Messung räumlich gemittelter Gasdiffusivitäten für die Feldskala zu entwickeln (UFZ) sowie diese definiert in Böden (Labor/Feld) einzubauen, zu erproben und mit etablierten Messmethoden zu vergleichen (LUH).
Basierend auf der selektiven Diffusion von Gasen durch schlauchförmige Membranen wurde hierfür ein messtheoretisch neuartiges Konzept entwickelt, dem variierende diffusive Gasflüsse zwischen parallel im Boden verlegten Membranschläuchen zugrunde liegen. Einer dieser Membranschläuche dient als linienförmige Gasquelle, die anderen als Sensoren für das sich ausbreitende Gas. Innerhalb der sensorischen Schläuche führen die sich ändernden äußeren Gaskonzentrationen zu Druckänderungen die nach Faltung mit einer Gewichtsfunktion auf die Diffusivität im Boden schließen lassen. Dieses Konzept bildet den Ausgangspunkt für eine neuartige Messmethodik und Technologie die innerhalb der Promotionsarbeit erprobt und zur Anwendungsreife gebracht werden sollen. Bei Erfolg soll damit eine direkte Messung von Gasdiffusionskoeffizienten auf größerer Skala im Boden möglich werden.

Ihre Aufgaben
- Kenntnisstandanalyse zu Methoden zur Bestimmung der Diffusivität im Boden
- Einarbeitung in den projektrelevanten Kenntnisstand zu Messmethodik und Technologie
- Theoretische Analyse und Simulation der dem Projekt zugrundeliegenden Membranschlauch-basierten Messmethode
- und -technologie für bodentypische Bedingungen
- Theoriebasierte Bestimmung von geeigneten Parameter für den messtechnischen Aufbau
- Aufbau und Test prototypischer Messsysteme sowie deren Optimierung im Projektverlauf
- Entwicklung von Codes zur Steuerung der Messung und zur Ermittlung der Diffusivität
- Parametrisierung/Optimierung des Ablaufes von Messungen
- Analyse von experimentell bestimmten Diffusivitäten für definiert-strukturierte Substrate unter kontrollierten Bedingungen im Labor und Vergleich mit theoretischen Modellen
- Gemeinsam mit dem Projektpartner (LUH): Einbau prototypischer Messsysteme in Böden (Labor/Feld) und Unterstützung/Zusammenarbeit hinsichtlich des Betriebes der Messsysteme, der Datenanalyse und der Ergebnisbewertung
- Verfassen von Berichten und Publikationen

Wir bieten
- Eine hervorragende technische Ausstattung, die ihresgleichen sucht
- Die Freiräume die Sie brauchen, um jede noch so harte Nuss zwischen Grundlagenforschung und Anwendungsnähe zu knacken
- Die Mitarbeit in interdisziplinären, multinationalen Teams
- Eine hervorragende Einbindung in nationale und internationale Forschungsnetzwerke
- Eine exzellente Betreuung und eine optimale fachliche und überfachliche Qualifizierung durch unsere Graduiertenschule HIGRADE sowie vielfältige Angebote zur Vereinbarkeit von Familie und Beruf

Ihr Profil
- Abgeschlossenes wissenschaftliches Hochschulstudium (Master) in Physik, Geophysik, Messtechnik/Elektronik, Umweltsensorik oder bodenkundlich/ geowissenschaftlichen Richtungen mit messtechnisch/physikalischem Schwerpunkt
- Gutes Verständnis physikalischer, mathematischer und messmethodisch/messtechnischer Zusammenhänge
- Fertigkeiten in mindestens einer der Programmiersprachen Python oder C, von Vorteil sind Kenntnisse in Mathematica
- Grundlagenwissen in CAD/CAM
- Fachliches Interesse an physikalisch-theoretischer und experimenteller Arbeit in Labor und Feld und der Entwicklung von messtechnischen Lösungen
- Gute Kenntnisse der deutschen und englischen Sprache in Wort und Schrift
- Zielstrebigkeit, Eigenständigkeit, Team
- und Kommunikationsfähigkeit
- Führerschein Klasse B