Das Projekt "Teilvorhaben: KI-Softwarestack für die Mobilität der Zukunft erlebbar und nutzbar machen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Quantitative Methoden und Wirtschaftsinformatik, Fachgebiet Agententechnologien in betrieblichen Anwendungen und der Telekommunikation (AOT), DAI-Labor durchgeführt. Durch den Einsatz von KI in BeIntelli wird der Verkehr effizienter, sicherer und umweltfreundlicher gestaltet und ermöglicht eine für jeden verfügbare, flächendeckende, bedarfsgerechte und trotzdem kostengünstige Mobilität und Logistik. Durch zielgerichteten Erprobung der KI in realer Testumgebung und die Demonstration in der Öffentlichkeit unter Beteiligung aller Bürger wird die Sichtbarkeit für Gesellschaft, Wirtschaft, Politik und Wissenschaft erhöht und somit eine Schaufensterwirkung erzielt. Das Teilvorhaben erarbeitet und demonstriert künstliche Intelligenz für die Mobilität der Zukunft. Die KI-Algorithmen und -Komponenten für Perzeption und Prädiktion sowie der KI-Softwarestack werden hier entwickelt, genauso wie die sichere KI-Middleware und die verteilte KI-Plattform, die eine Nutzung für das Mobilitäts-Ökosystem und die Plattformökonomie ermöglicht. Weiterhin baut das Teilvorhaben die Versuchsträger und die Infrastruktur für das Testen, Validieren und Demonstrieren der KI in der Mobilität auf.
Das Projekt "Instabile Dichteströmung im Subterranen Ästuar - Ein Multiplikator für den 'Iron curtain' und reaktive Transportprozesse?" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Institut für Biologie und Umweltwissenschaften durchgeführt. Submarine Grundwasseraustritte sind wichtige Komponenten des hydrologischen Kreislaufs und tragen wesentlich zum Austrag von Nährstoffen, Kohlenstoff und Metallen aus den küstennahen Grundwasserleitern in die Küstenmeere bei, in Folge dessen sie küstennahe marine Ökosysteme beeinflussen. Das derzeitige Bild der hydraulischen Bedingungen im subterranen Ästuar ist, dass eine von Gezeiten und Wellenbewegung induzierte Salzwasserzirkulationszelle einen Süßwasser-'tube' überlagert. Unsere eigenen Forschungsergebnisse legten jedoch kürzlich nahe, dass diese Schichtung unter bestimmten Randbedingungen instabil wird, die Salzwasserzirkulationszelle und der Süßwasser-'tube' nicht mehr existieren und stattdessen Salzwasserfinger in das darunterliegende Süßwasser absinken. Dies würde die subterranen Grundwasseraustrittsmuster stark verändern und sich mit großer Wahrscheinlichkeit auch auf die geochemischen Prozesse im Untergrund auswirken. Das Projekt kombiniert physikalische Laborversuche und numerische Modellierung, um zu untersuchen (i) ob und wo ein Absinken von Salzwasserfingern in das darunterliegende Süßwasser in der Natur denkbar ist, (ii) welchen Einfluss Sedimenteigenschaften (z.B. Heterogenität) und Randbedingungen (z.B. saisonal variabler Süßwasserzustrom) auf die Ausbildung von Salzwasserfingern haben, (iii) wie die Strömungsmuster in 3-D aussehen, (iv) welche Möglichkeiten der Vorhersage es für die instabilen Strömungsmuster gibt und wie man diese verbessern kann sowie (v) welchen Einfluss die veränderten Strömungsmuster letztlich auf die biogeochemischen Prozesse und die Formation von stark adsorbierenden Eisen(III)hydroxidoberflächen ('Iron curtain') in sandigen Strandgrundwasserleitern und die davon abhängigen Stoffausträge in das Meer haben.
Das Projekt "Bedeutung von Meio- und Makrofauna für Ökosystemfunktion: Auswirkungen regional unterschiedlicher Eisbedeckungsmuster" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Rostock, Department: Maritime Systeme durchgeführt. Die antarktischen Ökosysteme sind von starken Veränderungen betroffen, insbesondere was die Eisbedeckung angeht. Wir wissen nicht wie dies die Prozesse am Meeresboden, die benthischen Funktionen, beeinflusst. Informationen zur Rolle verschiedener Tiergemeinschaften für benthische Funktionen unter variabler und stabiler Eisbedeckung sind für ein besseres Verständnis der Ökosystemprozesse dringend notwendig. Nur in wenigen Studien wurden unterschiedliche Größenklassen wie Meio- und Makrofauna gleichzeitig untersucht, und in keiner wurde ihre Bedeutung für benthische Funktionen untersucht. Daher ist der Einfluss von geringer werdender oder sich verändernder Meereisbedeckung auf die trophischen Interaktionen zwischen Meio- und Makrofauna sowie deren Bedeutung für die Prozesse am Meeresboden nicht geklärt. Dazu gehört auch ob und wie sich die benthische Remineralisation, bestimmt durch Stoffflussmessungen von Ammonium, Nitrat, Phosphat, Kieselsäure und Sauerstoff an der Sediment-Wasser-Grenzschicht, verändert. Für den Südozean ist über die jeweiligen Anteile der Meio- und Makrofaunagemeinschaften an dieser Remineralisation nichts bekannt.Mit unserem 3-Jahres Projekt werden wir gemeinsam die Reaktion benthischer Ökosystemfunktionen auf unterschiedliche Meereisbedeckungssituationen im Weddellmeer und entlang der Antarktischen Halbinsel einschätzen. Um die Rollen der verschiedenen Größenklassen und ihrer assoziierten Taxa im System Meeresboden besser zu verstehen, müssen wir (1) die Bedeutung der Strukturen der Meio- und Makrofaunagemeinschaften für die Ressourcenaufteilung und die Remineralisierung in Regionen mit unterschiedlicher Eisbedeckung und (2) den Effekt von erhöhtem Nahrungsaufkommen bei sich verändernder Eissituationen auf die Interaktionen von Ökosystemfunktion und Größenklassen bestimmen.Die beiden komplementären Aspekte werden mit einem/r gemeinsam betreuten Doktoranden/in durchgeführt. Proben wurden bereits auf den beiden Polarstern-Expeditionen PS 81 (22.01 bis 18.03.2013, nordwestliches Weddellmeer, Antarktische Halbinsel) und PS 96 (06.12.2015 bis 14.02.2016 südöstliches Weddellmeer) genommen. Die untersuchte Region umfasst Gebiete mit reduzierter, variabler und anhaltender Eisbedeckung. Mittels Inkubationen wird die räumliche Variabilität der Remineralisationsraten und die Rolle der Meio- und Makrofaunataxa bestimmt und mit deren Position im Nahrungsnetz zu verbunden. Um den Einfluss erhöhten Nahrungseintrags auf die Partitionierung der Nahrungsaufnahme und die Remineralisation durch die Tiergruppen zu testen, wurden Pulse-Chase Experimente durchgeführt.Die Ergebnisse bilden die Grundlage für das dritte Arbeitspaket: Die Entwicklung eines konzeptionellen Modells für die Evaluation benthischer Systemfunktionen im sich verändernden Südozean, welches die Mehrheit der Größenklassen und Prozesse betrachtet.
Das Projekt "Molekulare und ökophysiologische Diversität von Phytoplankton-Pilz Systemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei durchgeführt. Pilzparasiten auf Phytoplankton sind ubiquitär und stellen eine integrale Komponente aquatischer Ökosysteme dar. Trotz zunehmender Hinweise, dass diese parasitischen Pilze eine wichtige Rolle für verschiedenste Ökosystemfunktionen spielen - via top-down Kontrolle von Phytoplanktonblüten und alternativen Kohlenstoff- und Nährstoffflüssen - sind sie noch immer stark vernachlässigt und wenig erforscht. Insbesondere methodische Gründe sind dafür verantwortlich, so sind sie morphologisch schwierig zu identifizieren und werden daher häufig übersehen. Neuerdings zeigen Untersuchungen von Umwelt-DNA eine unerwartet hohe Diversität von meist noch nicht beschriebenen Pilzen in aquatischen Ökosystemen. Ein bedeutender Teil dieser noch unbekannten Sequenzen gehört zu den parasitischen Pilzen auf Phytoplankton. Bis heute bleiben diese jedoch noch weitgehend unsichtbar für mikrobielle Ökologen, da sie bisher nur einen kleinen Anteil der beschriebenen Arten von parasitischen Pilzen auf Phytoplankton in den Sequenzdatenbanken ausmachen. Daher, ist die Hauptaufgabe dieses Projektes, diese Lücke zwischen morphologischen und molekularen Studien mit klassischen Kultivierungsverfahren und kultivierungsunabhängigen modernen Ansätzen zu überbrücken. Dies erlaubt der Umweltgenomik, einen direkten Zugang zu taxonomischem Wissen, das während mehr als einem Jahrhundert generiert wurde. Ferner wird die Verbindung von Diversitäts- und Funktionsanalyse aquatischer Pilze ermöglicht. Die phylogenetische Integration dieser bisher stark vernachlässigten Gruppe parasitischer Pilze auf Phytoplankton wird einen wichtigen Beitrag darstellen, um die evolutionären Schlüsselereignisse der basalen Pilze an der Wurzel des Pilzstammbaumes zu verstehen. Die zweite Aufgabe soll sein, unser Wissen zu den ökophysiologischen Eigenschaften der Phytoplankton-Pilz-Interaktionen zu entschlüsseln. Zusätzlich erlaubt das einzigartige Set von Modellsystemen, physiologische Experimente durchzuführen, die die Bedeutung von Temperatur und Licht auf die Interaktion von wohl-definierten Phytoplankton-Pilzkulturen beleuchten und die taxonomische sowie ökologische Variabilität (Spezialist vs. Generalist) untersuchen. Diese Studien werden wichtige, bisher noch fehlende Grunddaten bzgl. Taxon-spezifischen und Trait-abhängigen physiologischen Antworten von Phytoplankton-Pilz Interaktionen liefern. Solche Daten sind sehr wichtig, um jetzige und zukünftige Vorhersagen von Pilzinfektionen und ihren Auswirkungen auf die Phytoplanktondynamik sowie auf die des gesamten Nahrungsnetzes im Zusammenhang mit den momentanen globalen Veränderungen zu verbessern.
Das Projekt "Ausbreitung und genetischer Austausch zwischen Flechtenpopulationen in Patagonien und der Antarktischen Halbinsel (unter Berücksichtigung anthropogener Einflüsse)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Senckenbergische Naturforschende Gesellschaft, Forschungsinstitut und Naturmuseum Senckenberg durchgeführt. (1) Terrestrische Biota der Antarktis sind durch geografische Isolation und inselhafte Verteilung geprägt. Die isolierte Lage der Antarktis und die Beschränkung auf weit voneinander entfernte kleine Habitatflecken haben zu einem hohen Endemiten-Anteil und einer starken Regionalisierung der Fauna und Flora geführt. Genetische Differenzierung, lokale Anpassung und die Evolution kryptischer Arten sind die Folge. Die Biodiversitäts-Konvention (CBD) betrachtet genetische Diversität als einen Eckpfeiler biologischer Vielfalt und stellt sie damit in eine Reihe mit der Diversität von Arten und Ökosystemen. Durch Einschleppung ortsfremder Arten und Homogenisierung bislang getrennter Genpools bedroht der Mensch jedoch zunehmend diese Isolation und genetische Differenzierung vieler antarktischer Biota. (2) Obwohl Flechten als wichtigste Primärproduzenten antarktische terrestrische Lebensräume dominieren, fehlen zurzeit Daten zu ihrer genetischen Struktur und Diversität. Der Umfang inter- und intrakontinentalen Genflusses ist bisher völlig unbekannt. Es ist deswegen derzeit unmöglich, den aktuellen und zukünftigen menschlichen Einfluss auf antarktische Flechtenpopulationen auch nur annähernd abzuschätzen.(3) Wir schlagen vor, mittels molekulargenetischer Daten die populationsgenetische Struktur von sechs weit verbreiteten Flechtenarten mit unterschiedlichen Ausbreitungsstrategien zu untersuchen. Dabei soll die Nullhypothese überprüft werden, dass Flechtenpopulationen genetisch nicht differenziert sind. Zusätzlich wollen wir abschätzen, ob menschliche Aktivitäten zur Einschleppung ortsfremder Arten oder Genotypen und zur Homogenisierung von Genpools beitragen. Hierfür sollen Lokalitäten mit hohem und niedrigem menschlichen Einfluss verglichen werden. Das Projekt schafft damit unverzichtbare Grunddaten für die Entwicklung von Schutzstrategien in der Antarktis.
Das Projekt "EBISCO - Energy budget in snow covered forests" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft durchgeführt. Hintergrund: Die zeitliche Entwicklung einer Schneedecke im Wald verläuft wesentlich anders im Vergleich zu einer Schneedecke ausserhalb des Waldes. Die Baumkronen vermögen Strahlung zu absorbieren, turbulente Flüsse abzuschwächen und Niederschlag aufzufangen. Die heterogene Struktur typischer Waldkronen verursachen eine hochkomplexe räumlich-zeitliche Dynamik der Massen- und Energiebilanz von Schneedecken im Wald. Da Wälder grosse Teile der nördlichen Hemisphäre bedecken, spielen Prozesse rund um die Schneedeckenentwicklung im Wald eine wichtige Rolle für Wetter und Hydrologie, sogar auf grösseren räumlichen Skalen. Projektansatz: In diesem Projekt konzentrieren wir und auf die Strahlungsbilanz innerhalb von subalpinen Wäldern im Winter. Ein neuartiges Messgerät wurde entwickelt, welches die räumlich-zeitliche Variabilität der Strahlung im Wald zu erfassen vermag: Dazu wurde ein 4-Komponenten Strahlungsmessgerät auf einen Schlitten montiert, der entlang einer 10-m Schiene periodisch hin und her bewegt wird. Weitere Strahlungsreferenzmessungen werden über dem Wald und auf einer offenen Fläche ausserhalb des Waldes durchgeführt. Testgebiete: Die Strahlungsmessungen werden auf zwei Langzeit-Forschungsflächen durchgeführt. Zwischen 2003 und 2007 war das Messgerät auf unserer Forschungsfläche im Alptal auf 1200 m üM installiert. Seit dem werden die Messungen auf unserer Testfläche im Seehornwald bei Davos auf 1650 m üM weitergeführt. Link zu anderen Projekten: Dieses Projekt trägt zur Entwicklung unserer Schneedeckenmodelle Snowpack and Alpine3D bei. Diese Modelle berücksichtigen viele Prozesse rund um die Wirkung von Vegetation auf Massen- und Energiebilanz von Schneedecken im Wald. Unsere Daten dienen u.a. zur Verifikation dieser Modellkomponenten. Ausserdem wurden unsere Daten für das internationale Projekt SnowMIP2 zum Vergleich von Schneedeckenmodellen zur Verfügungen gestellt.
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