Das Projekt "Entwicklung eines Untersuchungsverfahrens fuer Bohrstellen fuer die Bestimmung der Merkmale des Erdoel-Muttergesteins" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Geologie und Paläontologie durchgeführt. General Information: The IR procedure for analysis of kerogen isolated from its mineral matrix has certain distinct advantages over the classical elemental analysis. It is potentially simpler in its application, quicker and cheaper, and gives more information. Compared to Rock Eval analysis the results are more reliable. At present the full analysis takes about 3 hours (including sample homogenization, bitumen extraction, TOC determination, kerogen isolation, evaluation and interpretation).This compares with only 1 1/2 h for a Rock-Eval analysis (incl. sample homogenisation, TOC and interpretation). By avoiding kerogen isolation and making determinations and classifications on the homogenized original sample, it should be possible to reduce the IR analysis time to about that of a Rock Eval analysis. However, IR results were anticipated to be more reliable and to convey more information including the mineralogical characteristics of the petroleum source rocks as well as a classification of bitumen and crude oil. The proposed development of the method addressed the problem of calibrating the organic amplitudes within the spectra of the samples without prior isolation of the kerogen in order to reduce overall analysis time to a level competitive with Rock Eval. The following steps were necessary to calibrate IR whole rock analysis: I. Quantitative determination of mineral contents and organic properties by a number of different methods. II. Calibration of different methods applying factor analysis and predetermined properties on IR spectra of large sets of standard samples. III. Calculation of different properties of unknown samples using the developed methods. Conventionally extraction of soluble organic matter (bitumen) is carried out by a 48 h soxhlet extraction and saturated hydrocarbons are separated by some chromatographic techniques. It has been shown that addition of frigen (CCl3F) to the bitumen results into the frigen phase of mainly saturated components which, while not identical to the saturates fraction, are sufficiently similar for the determination of common chromatographic parameters (Ganz et al., 1990). Fractionation time is typically reduced to a few seconds. The intention of the project was to reduce analysis time (possibly to as low as 30 min/homogenized sample) by avoiding the kerogen isolation stage and refining procedures and computational techniques to produce a comprehensive well site geochemical screening method.
Das Projekt "Upscale Error Growth - A1: Upscale impact of diabatic processes from convective to near-hemispheric scale" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ludwig-Maximilians-Universität München, Institut für Meteorologie, Lehrstuhl für Theoretische Meteorologie durchgeführt. In this project we will investigate the process of upscale propagation of uncertainty in the atmosphere over three orders of magnitude in spatial scale, from convective clouds to hemispheric waves. This will be possible by combining expertise of three partners at two universities and by taking advantage of recent developments in numerical atmospheric modeling (ICON) and stochastic parameterization (Plant-Craig). The non-hydrostatic ICON model allows for local grid refinements while the Plant-Craig convection scheme is able to emulate convective uncertainty at non-convective permitting resolutions. These two tools will form the basis for a series of error growth experiments to address open questions about basic characteristics, mechanisms and the practical importance of upscale error growth in mid-range global weather prediction. Diagnostic tools already successfully applied in uncertainty propagation studies will be further developed and jointly applied to the considered cases to attribute physical processes to error growth and improve our understanding of sources and limitations of atmospheric predictability. A novel diagnostic will be developed which allows one to diagnose wave activity for finite amplitude Rossby wave packets; it will be applied in order to quantify forecast errors and ensemble spread on the large-scale end of the spectrum. This project will also contribute to a better conceptual understanding of the relation between two seemingly distinct perspectives on balanced dynamics, namely potential vorticity thinking and the wave activity framework. We will cooperate with visualization projects to facilitate the handling of five-dimensional ensemble data and extracting the relevant information.
Das Projekt "Schräger Wellenauflauf an Seedeichen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hannover, Ludwig-Franzius-Institut für Wasserbau, Ästuar- und Küsteningenieurwesen durchgeführt. Aufgabenstellung: Für die Festlegung der Kronenhöhe von Seedeichen gegen Wellenüberlauf ist neben dem maßgebenden Bemessungswasserstand die Wellenauflaufhöhe zu berücksichtigen. Diese ist im wesentlichen vom angreifenden Seegang und der Geometrie des Deiches abhängig. Dabei haben beim Seegang neben den signifikanten Parametern Wellenhöhe und Wellenperiode die Wellenangriffsrichtung, die Form der Wellenspektren bzw. die statistische Verteilung der Parameter einzelner Wellen und die Vorwellen einen Einfluss auf die Wellenauflaufhöhen, als deren signifikanter Wert üblicherweise der nur von 2 Prozent aller Wellen überschrittene charakteristische Wert z 98 gewählt wird. Auf der Grundlage des derzeitigen Wissensstandes bestehen noch Unsicherheiten über den Einfluss der Wellenangriffsrichtung auf die Wellenauflaufhöhe an typischen flachgeneigten Deichprofilen bei verschiedenen Seegangsformen (kurzkämmig, langkämmig, regelmäßig) und Wellenspektren (theoretische Spektren, Naturspektren). Diese Unsicherheiten liegen z.T. an den Streuungen der Messungen in den hydraulischen Modellen (Wellenbecken) und in der Natur. Im Rahmen des BMBF-Forschungsvorhabens Schräger Wellenauflauf an Seedeichen soll ein Schwerpunkt der Untersuchungen auf der ausreichend exakten Ermittlung der Eingangsparameter (Wellenspektrum, Statistik hoher Wellen) und der Wellenauflaufhöhe unter Reduktion bzw. Berücksichtigung von Modelleffekten (parasitäre Wellen, Art der Wellengenerierung, Art der Wellenauflaufmessung) liegen. Durchführung: Der Forschungsantrag geht auf eine Initiative des KFKI zurück.. Da aus den bisher vorliegenden Veröffentlichungen im Schrifttum insbesondere nicht zuverlässig hervorgeht, inwieweit die Veränderung der Wellenauflaufhöhen mit der Wellenanlaufrichtung von der Seegangsform (kurzkämmig, langkämmig) abhängig ist, soll dies zunächst durch vergleichende Untersuchungen grundsätzlich geklärt werden. Dazu wurden in der ersten Projektphase (Januar bis Dezember 2000) im wesentlichen Grundsatzuntersuchungen zum Einfluss der Richtungseigenschaften des Seegangs im Wellenbecken des NRC, Kanada, in dem die Erzeugung auch von kurzkämmigem Seegang möglich ist, durchgeführt. In der zweiten Projektphase (Januar 2001 bis Juni 2002) sollen im Wellenbecken in Hannover umfangreicheren Versuche (bezüglich der Deichformen und Seegangsspektren) mit langkämmigem Seegang durchgeführt werden. Ergebnisse: Hauptziel der Untersuchungen der ersten Projektphase war es, die Auswirkungen der Wellenangriffsrichtung auf den Wellenauflauf systematisch zu untersuchen und durch Wellenüberlaufmessungen zu ergänzen. Auf der Grundlage der Modellversuche und der Versuchsauswertung sollen die bestehenden Bemessungsansätze für die Berücksichtigung der Wellenangriffsrichtung in der Wellenauflaufermittlung verifiziert und erweitert werden. Neben der Auswirkung der Wellenanlaufrichtung auf die Wellenauflaufhöhe soll auch die flächenmäßige Ausdehnung des Wellenauflaufs berücksichtigt werden.
Das Projekt "Teilprojekt: Integrierter energieeffizienter Transceiver für adaptive Multiantennensysteme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Grundlagen der Elektrotechnik und Elektronik, Lehrstuhl für Schaltungstechnik und Netzwerktheorie durchgeführt. Es soll eine adaptive HF Lösung entwickelt werden, die in der Lage ist, in verschiedenen Frequenzbändern die räumliche Diversität zu nutzen, um eine optimale Quality of Service zu garantieren. Dazu werden sowohl im Sender als auch im Empfänger mehrere Antennen verwendet. Die einzelnen Antennensignale werden durch geeignete Phasen und Amplitudenstellung derart verändert, dass für einen gegebenen Kanal eine optimale Quality of Service garantiert werden kann. Die entwickelte Baugruppe soll universell einsetzbar sein und wird insbesondere für niedrige Leistungsaufnahme und hohen Integrationsgrad entworfen. Am Lehrstuhl für Schaltungstechnik und Netzwerktheorie werden Schaltungen für verschiedene Frequenzbänder (2,4und 5 GHz) entwickelt und zusammen auf Integrierte Schaltkreise integriert. Dazu werden zunächst Teilschaltungen evaluiert und getestet, bevor eine Integration in das Gesamtsystem erfolgt. Des Weiteren werden Testplatinen für die Verifikation der Integrierten Schaltkreise und der Hochfreqenz-Teilkomponenten sowie ein Referenzsystem zur Systemverifikation entwickelt.
Das Projekt "Teilprojekt GEO: Integrierte geophysikalische Abbildung der Wasserverteilung und -dynamik in Böden unter besonderem Einbezug des neuen Verfahrens Oberflächen Nuklear Magnetische Resonanz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Fakultät VI Bauingenieurwesen und Angewandte Geowissenschaften, Institut für Angewandte Geowissenschaften, Fachgebiet Angewandte Geophysik durchgeführt. Für ein besseres Verständnis der Vorgänge in urbanen Böden soll ein nichtinvasives geophysikalisches Verfahrenskonzept zur verlässlichen Abbildung des Wasserhaushaltes und wichtiger Strukturparameter entwickelt und erprobt werden. Neben den Standardverfahren Geoelektrik und Radar, soll das neue Verfahren 'Oberflächen Nuklear Magnetische Resonanz' (SNMR) zum Einsatz kommen. Mit SNMR ist erstmals von der Oberfläche aus eine direkte Ermittlung des Wassergehaltes und der Porengröße möglich, welche in Kombination mit den Indikatoren elektrische Leitfähigkeit und Dielektrizitätszahl, den Zugang verbessern sollen. Es ist eine Weiterentwicklung der SNMR in Mess- und Auswertetechnik zur Erhöhung des Auflösungsvermögens im oberflächennahen Bereich sowie ein besseres Verständnis der gemessenen Amplituden und Abklingzeiten notwendig. Dies soll auch mit NMR-Messungen im Labor erreicht werden. Für Geoelektrik und Radar bedarf es des Einsatzes neuer Verfahren zur Inversion und das optimierte Einbinden der TDR-Messungen. Vor allem ist notwendig, die grundlegenden Zusammenhänge zwischen den NMR-Parametern, komplexwertiger elektrischer Leitfähigkeit, Dielektrizitätszahl und Porenstrukturgrößen aufzudecken bzw. diese für die hier vorliegenden heterogenen Böden und Standortbedingungen zu spezifizieren, um die Feldmessungen in Strukturgrößen zu führen.
Das Projekt "Untersuchung der Barrierewirksamkeit des Gesteinverbandes Steinsalz/Anhydrit/Salzton" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH - Fachbereich Endlagersicherheitsforschung durchgeführt. In dem F+E-Vorhaben 02E84520 sind fuer die Salinargesteine Hauptanhydrit und Grauer Salzton die Spannungs- und Verformungseigenschaften sowie die elastischen und hydraulischen petrophysikalischen Parameter sowohl im Labor als auch in situ in Abhaengigkeit von der Tiefenlage bestimmt worden, wobei die In-situ-Messungen in den Salzbergwerken Poethen, Thueringen (Teufe 1000 m) und Bernburg, Sachsen-Anhalt (Teufe 500 m) durchgefuehrt worden sind. In dem hier beantragten F+E-Projekt, das ebenfalls gemeinsam mit dem Institut fuer Gebirgsmechanik, Leipzig im Salzbergwerk Bernburg durchgefuehrt wird, sollen mechanische und hydraulische Schwaechezonen mit geophysikalischen Messverfahren untersucht werden, die von Spannungsumlagerungen im Gebirge und kuenstlichen bzw. natuerlichen Klueften herruehren und die die Barrierewirkung des Gebirges beeintraechtigen. Unterstuetzende Labormessungen dienen dazu, die mechanischen und hydraulischen Gesteinsparameter unter mechanischer und thermischer Belastung zu bestimmen, um Aussagen ueber das Verhalten des Gebirges unter diesen Belastungen zu erhalten.
Das Projekt "Vorhaben: Weitwinkelseismische Messungen an gashydratfuehrenden Horizonten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, GEOMAR Forschungszentrum für marine Geowissenschaften durchgeführt. Das Ziel ist die Aufnahme der Verbreitung von Gashydraten im nordwestlichen Schwarzen Meer sowie die Charakterisierung der biogeochemischen Prozesse an Methanaustritten.
Das Projekt "Analyse und Interpretation der Generierungsmechanismen transienter Wellen unter Einsatz des Hilbert Spektrums" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wuppertal, Institut für Grundbau-, Abfall- und Wasserwesen, Abteilung Bauingenieurwesen, Lehr- und Forschungsgebiet Wasserwirtschaft und Wasserbau durchgeführt. Mit dem vorliegenden Forschungsvorhaben sollen die originaeren Generierungs- und Interaktionsmechanismen von 'Freak Waves' - Wasserwellen mit einer Extremwellenhoehe, die nur fuer einen kurzen Moment lokal existieren - dahingehend untersucht werden, dass neben einer einwandfreien experimentellen Reproduktion von Freak Waves im Wellenkanal, zentraler Stellenwert auf die Analyse der nichtlinearen Interaktionserscheinungen innerhalb des Fokussierungsprozesses dieser Extremwellen gelegt wird. Mittels des erst kuerzlich vorgestellten Verfahrens der Empirical Mode Decomposition (Huang et al., 1998 a und 1999) werden beliebige Datenreihen X(t) in charakteristische, intrinsische Oszillationen zerlegt, um anschliessend ueber eine Hilbert Transformation in exakte, simultane zeit- und frequenzbehaftete Spektren zur Darstellung der instantanen Energie und Amplitude analysiert und interpretiert zu werden. Hierdurch werden voellig neuartige Einblicke im Bereich der physikalischen Interpretation von Wasserwellen erwartet, die im Widerspruch zu der klassischen Methode der perturbation expansion stehen, wie z.B. nach Dean and Dalrymple (1984) oder Fenton (1985), und statt dessen in direktem Bezug zu Lake and Yuen (1978) und Melville (1982) bzw. auch Huang et al. (1998 a, 1999) gesehen werden. Konventionelle Analysemethoden (Fourieranalyse, Gabor-Transformation und Wavelet-Analyse) entschluesseln diese Zusammenhaenge nicht oder nur bedingt. Eine erste Anwendung der Empirical Mode Decomposition und die Interpretation der Hilbert Spektren schliesst auf eine einzige fundamentale carrier frequency zurueck, die durch eine intra-wave zeit- und frequenzbehaftet moduliert wird und damit entscheidend darlegt, dass die gaengigen Loesungsansaetze ueber Einfuehrung der sogenannten gebundenen Sub- und Superharmonischen nur mathematischen Sinn machen, und mit der eigentlichen physikalischen Struktur von Wasserwellen nur wenig gemeinsam haben.
Das Projekt "Gebirgspflanzen als funktionelle Klimaindikatoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Innsbruck, Institut für Botanik durchgeführt. Veränderungen im Temperaturklima an einem Standort können über die Messung von Kenngrößen der Hitzetoleranz in alpinen Pflanzen erfasst werden. Im Zusammenhang mit der fortschreitenden Erderwärmung könnten diese Pflanzenarten unter bestimmten Voraussetzungen als Bioindikatoren des Klimawandels eingesetzt werden. Die Entwicklung eines feldtauglichen Messsystems zur Messung der Hitzetoleranz von Pflanzen ermöglichte die Bestimmung der Dynamik der Hitzetoleranz von Pflanzen an verschiedenen alpinen Naturstandorten. Zusätzlich wurden mit Hilfe von computergesteuerten Infrarot Lampen präzis, kontrollierte Langzeit Aufheizversuche durchgeführt, in denen ganze Pflanzenbestände um +3 K gegenüber einer Kontrollfläche erwärmt wurden, was einer prognostizierten Erwärmung bis Mitte des nächsten Jahrhunderts von +1.5 - 4.5 K entspricht. Alle Arten zeigten eine enorme diurnale Variabilität der Hitzetoleranz der Blattgewebe von 4.8 bis zu 9.5 K, was bisherige Beobachtungen bei weitem übersteigt (max. 0.1 bis 5.0 K). Tageszeitliche Hitzetoleranzänderungen im Ausmaß von 1.5 K traten an 18 Prozent aller Messtage mit einer Geschwindigkeit von 0.4-2.2 K/h auf. Die gemessene diurnale Variabilität der Hitzetoleranz der alpinen Arten übersteigt sogar die gesamte Jahresamplitude anderer Pflanzenarten, die maximal 5-8 K beträgt. Damit zeichnen diese Ergebnisse ein völlig neues Bild der Dynamik der Hitzetoleranz von Pflanzen. Beobachtete Hitzeschäden an Blättern der Polsterpflanze Minuartia recurva auf 2600 m SH belegen zudem, dass die rasche, diurnale Hitzetoleranzzunahme im alpinen Lebensraum als Überlebensmechanismus ökologisch bedeutsam ist. Die Hitzetoleranz von Photosystem II, dem hitzeempfindlichsten Teilprozess der Photosynthese, war ähnlich starken Schwankungen von bis zu 9.6 K unterworfen. Diurnal wurde bei L. procumbens eine maximale Änderung von 3.7 K gemessen. Funktionelle Störung von Photosystem II traten artspezifisch bei unterschiedlichen Temperaturschwellen auf. Von kältesten zum wärmsten Mikro-habitat wurde eine Zunahme dieser kritischen Temperaturschwellen um 9 K gemessen. Verantwortlich für die reversible Zunahme der Hitzetoleranz sind vor allem die standörtlichen Temperaturbedingungen. Die Hitzetoleranz war höher unter wärmeren Standortsbedingungen, in wärmeren Untersuchungsjahren und unter Langzeit Erwärmung mit Infrarot Strahlern um nur +3 K. Damit lässt sich die Wärmebelastung eines Standortes eindeutig über die Messung der Hitzetoleranz charakterisieren. Dennoch konnten die kurzfristig auftretenden, diurnalen Veränderungen der Hitzetoleranz nicht allein über tageszeitliche Temperaturänderungen erklärt werden, sondern andere Faktoren, wie Strahlung und Wasserversorgung dürften ebenso eine nicht unwichtige Rolle spielen. Damit sind Einzelmessungen nicht ausreichend, um zu einem aussagekräftigem Ergebnis über das Standortsklima zu kommen, sondern es ist vielmehr eine längerfristige Beobachtung nötig.
Das Projekt "Entwicklung eines akustischem Monitoring Systems für alpine Naturgefahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Alpine Naturgefahren durchgeführt. Massenbewegung wie Lawinen, Muren und Steinschlag sind seit jeher gewaltige und unvorhersehbare natürliche Ereignisse die Jahr für Jahr Leben kosten, Eigentum zerstören und Verkehrswege unterbrechen. Mit einem Ansteigen des Tourismus und dem damit verbundenem immer weiterem Eindringen der Siedlungen in Gefahrenzonen, ist es zu erwarten, dass sich Katastrophenereignisse häufen, bis bessere und effektivere aktive und passive ,Warnsysteme entwickelt werden. Viele natürliche und anthropogene Prozesse (Erdbeben, Muren, Verkehr, Lawinen usw.) erzeugen Geräusche unter dem hörbaren Bereich, im unteren Infraschall Spektrum. Frühere Studien zeigten bereits, dass Lawinen und Muren ein akustisches Signal innerhalb einer kleinen Bandbreite (2-15Hz) erzeugen. Dieses Signal weißt eine sehr signifikante Amplitude auf und befindet sich innerhalb eines Bereichs, der relativ frei von Störgeräuschen ist. Des Weiteren breitet es sich über mehrere Kilometer durch die Atmosphäre mit sehr kleiner Streuung aus und erreicht eine Geschwindigkeit von 344m/s (Schallgeschwindigkeit). Diese Eigenschaften eröffnen die Möglichkeit der Messung eines von einer Massenbewegung generiertem Infraschall Geräusches von einem sicheren Standpunkt aus. Die Signalanalyse beschränkt sich nicht nur auf ein Amplitudenspektrum, wie bisher bei akustischen Warnsystemen üblich, sondern versucht über ein Frequenzspektrum die charakteristische Frequenz eines Prozesses in eine mögliche Warnung mit einzubinden. Schallgeräusche erzeugt von Wind sind eines der größten Probleme bei diesen Messungen. Wind führt zu Luftdruckänderungen, die den Infraschall Sensor beeinflussen und Störgeräusche in das beobachtete Bandspektrum bringen, was die Identifikation des Lawinen Signals erschwert. Aber auch die möglichen Einwirkungen von anderen Störsignalen wie Sprenggeräusche, Verkehr, Eisenbahn, Flugverkehr usw., sind noch nicht ausreichend erforscht.
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