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Forschergruppe (FOR) 1898: Mehrskalendynamik von Schwerewellen, Spontanes Ungleichgewicht (SI)

Das Projekt "Forschergruppe (FOR) 1898: Mehrskalendynamik von Schwerewellen, Spontanes Ungleichgewicht (SI)" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main, Institut für Atmosphäre und Umwelt.Schwerewellen (GWs) sind zu kleinskalig, um in den heutigen Wetter- und Klimamodellen aufgelöst zu werden. Sie müssen daher parametrisiert werden, da sie einen starken Einfluss auf die Dynamik der großen Skalen haben. Parametrisierungen existieren für orographisch und konvektiv erzeugte GWs, während für die GW-Quellen entlang großskaliger Jets noch keine etablierte Parametrisierung vorliegt. Die Quellen resultieren aus einer spontanen Imbalance (SI) der großskaligen quasi-geostrophischen Strömung. Die Untersuchung von Schwerewellenabstrahlung durch SI ist schwierig, da die GWs in ein sehr komplexes zeitabhängiges Strömungsfeld eingebettet sind, mit einer großen Zahl von interagierenden Prozessen. Auch die Validierung von Parametrisierungen wird dadurch erschwert. Daher kombinieren wir Theorie und numerische Modellierung mit ergänzenden Laborexperimenten. Laborexperimente garantieren eine Reproduzierbarkeit der betrachteten großskaligen Strömungssituation. Die direkte Korrespondenz zwischen den experimentellen Daten und den Modelldaten und die erwähnte Reproduzierbarkeit machen das Laborexperiment zu einem idealen Prüfstand für Parametrisierungen und für die Untersuchung klimarelevante Prozesse. Das differenziell beheizte rotierende Zylinderspalt-Experiment, welches an der BTU (Brandenburg Technische Universität Cottbus-Senftenberg) aufgebaut und betrieben wird, stellt die Referenzdaten für Benchmark-Simulationen an der GU-F (Goethe Universität Frankfurt) und dem IAP (Leibniz Institut für Atmosphärische Physik, Kühlungsborn) bereit. Dabei stehen Experimente im Vordergrund, die zeigen sollen, welche baroklinen Strömungen eine besonders ausgeprägte GW-Abstrahlung aufweisen. Ergänzend dazu werden idealisierte numerische Simulationen an der GU-F und dem IAP durchgeführt, um die Variabilität der GWs und den Abstrahlungsprozess zu untersuchen. Wichtig ist dabei, einen Zusammenhang zwischen verschiedenen großskaligen Strömungen und der mesoskaligen GW-Quelle herzustellen und diesen Zusammenhang mittels grob aufgelöster Wellenstrahlenmodelle zu validieren. Ziel ist es, eine skalenabhängige SI-Parametrisierung zu konstruieren. Diese Parametrisierung soll mit Hilfe der Labor-Referenzdaten validiert werden. Begleitet wird dies von einer Analyse grob- und feinaufgelöster Daten aus UA-ICON Simulationen. Schließlich soll die Parametrisierung an das Wellenstrahlenmodell MS-GWaM angekoppelt werden, welches in UA-ICON implementiert ist.

Vom Erdeisspeicher zum netzaktiven Prosumer-Quartier, Teilvorhaben: Entwicklung und Umsetzung von ganzheitlichen Geschäftsmodellen

Das Projekt "Vom Erdeisspeicher zum netzaktiven Prosumer-Quartier, Teilvorhaben: Entwicklung und Umsetzung von ganzheitlichen Geschäftsmodellen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Schleswiger Stadtwerke GmbH.Vorhabensziel des Projekts ist die Überführung des im Vorgängervorhaben 'ErdEis II' umgesetzten Erdeisspeichers in den Vollbetrieb, das wissenschaftliche Monitoring und Benchmarking sowie die Entwicklung eines District Energy Management Systems (DEMS). Hierzu sollen verschiedene Betriebsmodi getestet, die Betriebsweise aufbauend auf den Ergebnissen optimiert, der Einfluss verschiedener Parameter modellgestützt nachvollzogen und das Kalte Nahwärmesystem mit Erdeisspeicher bestmöglich für die Gesamtsystemoptimierung mittels DEMS genutzt werden. Im zukünftigen Energiesystem wird nicht mehr allein auf Energieeffizienz respektive End- und Primärenergiebedarf optimiert werden können. Vielmehr spielt Flexibilität eine zunehmende Rolle, die schließlich gekoppelt an die Verfügbarkeit erneuerbarer elektrischer Energie den tatsächlichen CO2-Ausstoß bestimmen wird. Inzwischen sind Schnittstellen verfügbar, die über Vorhersagen zur CO2-Intensität des Stromnetzes eine entsprechende Optimierung ermöglichen. Diese Optimierung hat im Gesamtkonzept nicht nur wärme- bzw. kälteseitig zu erfolgen, sondern ganzheitlich die Bedarfe und Flexibilitäten des Kalten Nahwärmenetzes, der Haushaltsstromverbräuche, Mobilitätsbedarfe und Eigenenergieerzeugung miteinzuschließen. So kann ein Gesamtoptimum erreicht und Optimierungen von Teilsystemen, die zu Lasten der Gesamtemissionen gehen, vermieden werden. Entsprechend müssen auch Bewertungs- und Benchmarkingmethoden passend weiterentwickelt werden.

Berechnungsverfahren zu seismischen Einwirkungen auf basisisolierte kerntechnische Gebäudestrukturen und Komponenten

Das Projekt "Berechnungsverfahren zu seismischen Einwirkungen auf basisisolierte kerntechnische Gebäudestrukturen und Komponenten" wird/wurde ausgeführt durch: Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Fachgebiet Statik und Dynamik der Tragwerke.

Klimaforschungsplan KLIFOPLAN, Carbon Leakage Schutz und Industrietransformation: CBAM/ETS - Wirkungen, Entwicklungsbedarfe und Designempfehlungen

Das Projekt "Klimaforschungsplan KLIFOPLAN, Carbon Leakage Schutz und Industrietransformation: CBAM/ETS - Wirkungen, Entwicklungsbedarfe und Designempfehlungen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Ecologic Institut gemeinnützige GmbH.a) Der im Juli 2021 durch die KOM vorgestellte Vorschlag für einen CBAM stellt - durch den damit intendierten Carbon Leakage-Schutz bei gleichzeitiger Absenkung des ETS-Caps - einen zentralen Baustein dar, um die Voraussetzungen für die Transformation der ETS-Industriebranchen und der ihr nachgelagerten Branchen zur THG-Neutralität zu schaffen. Ebenso sollen die durch die KOM im FF55-Vorschlag angekündigten Anpassungen bei den Benchmark-Zuteilungsregeln die Anreize für Prozessumstellungen bei den Firmen erhöhen. b) In den Jahren 2023-25 werden Details in einer Vielzahl von Durchführungs-Rechtsakten präzisiert, in denen wesentliche Designfragen zu klären sind. Dafür sind sowohl Ad-hoc-Beratungsleistungen als auch ökonomische Hintergrundanalysen erforderlich. Bezüglich CBAM ist vor allem wichtig: welche Wirkungsmechanismen sind wesentlich, welche möglichen Lücken und 'Umgehungsmöglichkeiten' zu adressieren und welche Ausgestaltungsfragen folglich zentral? Bezüglich der Anpassungen von Benchmarks sind sowohl branchenspezifische Probleme als auch übergreifende Fragen zu erwarten. Die Untersuchungen bauen auf vorhergehenden Forschungsergebnissen zu Carbon-Leakage (Refoplan 2017), zur CO2-Kostenbelastung ('MSR-Review', Refoplan 2020) und zum EU-Innovationsfonds (Refoplan 2015 und SV-Titel 2020) auf.

Internationales Benchmarking zur Verifizierung und Validierung von TH²M-Simulatoren insbesondere im Hinblick auf fluiddynamische Prozesse in Endlagersystemen - Erweiterung auf multiphysikalische Ansätze und mehrdimensionale Modellgeometrien

Das Projekt "Internationales Benchmarking zur Verifizierung und Validierung von TH²M-Simulatoren insbesondere im Hinblick auf fluiddynamische Prozesse in Endlagersystemen - Erweiterung auf multiphysikalische Ansätze und mehrdimensionale Modellgeometrien" wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Clausthal, Fakultät für Energie- und Wirtschaftswissenschaften, Institut für Endlagerforschung, Lehrstuhl für Geomechanik und multiphysikalische Systeme.

Simplified Life Cycle Assessment: Home Washing and Industrial Washing of Blue Workwear - Comparison and Benchmarking

Das Projekt "Simplified Life Cycle Assessment: Home Washing and Industrial Washing of Blue Workwear - Comparison and Benchmarking" wird/wurde gefördert durch: European Textile Services Association ETSA. Es wird/wurde ausgeführt durch: Öko-Institut. Institut für angewandte Ökologie e.V..

Wissen für angewandte Nachhaltigkeit an deutschen Hochschulen, Teilprojekt D: Campus EVA - Empirische Analyse von Nachhaltigkeitseffekten

Das Projekt "Wissen für angewandte Nachhaltigkeit an deutschen Hochschulen, Teilprojekt D: Campus EVA - Empirische Analyse von Nachhaltigkeitseffekten" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde, Fachgebiet GIS und Fernerkundung (Geoinformatik).

Vorhersage von Schüttungen alpiner Karstquellen im Hinblick auf den Klimawandel unter Verwendung neuer Deep Learning-Methoden

Das Projekt "Vorhersage von Schüttungen alpiner Karstquellen im Hinblick auf den Klimawandel unter Verwendung neuer Deep Learning-Methoden" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft.Karstgrundwasserleiter spielen im Alpenraum eine wichtige Rolle. Sie bedecken etwa 56% der Fläche, und ein erheblicher Teil der Bevölkerung ist ganz oder teilweise von Trinkwasser aus Karstquellen abhängig, die oft mit wertvollen Ökosystemen verbunden sind und zur Wasserkrafterzeugung beitragen. Die Alpen zählen nach Studien zu den am stärksten vom Klimawandel betroffenen Gebieten in Europa. Als Folge der steigenden Temperaturen werden sich die gespeicherten Mengen an Schnee und Eis stark verringern, was zu einer Verschiebung zwischen Wasserhaushaltskomponenten in Verbindung mit einer saisonalen Umverteilung der Niederschläge führt. Außerdem wird erwartet, dass Hoch- und Niedrigwasserereignisse häufiger auftreten werden. Der Stand der Technik bei der Modellierung der Schüttung von Karstquellen, meist mittels konventioneller numerischer Modelle, ist auf standortspezifische, oft aufwändige und nicht übertragbare wissenschaftliche Studien beschränkt, die manuelle Modellabstimmung und Kalibrierung erfordern. Bis heute gibt es keinen leicht übertragbaren Ansatz, der gleichzeitig auf viele Karstquelleinzugsgebiete anwendbar ist. In diesem Projekt werden wir einen modernen, Deep-Learning basierten Ansatz zur Modellierung der Schüttung von Karstquellen entwickeln, der sich besonders gut eignet, übertragbare Modelle, die Informationen von verschiedenen Standorten nutzen können, aufzubauen. Deep Learning ist ein Teilgebiet des maschinellen Lernens, basierend auf künstlichen neuronalen Netzen, das sich sowohl bei akademischen als auch bei industriellen Anwendungen als sehr erfolgreich erwiesen hat. Die vorgeschlagene Studienregion sind die Alpen, mit Karstgebieten in Österreich, der Schweiz, Deutschland, Frankreich, Italien und Slowenien, mit einem Schwerpunkt auf dem besonders vom Klimawandel betroffenen von der Alpenkonvention abgegrenzten Gebirgsgebiet. Als Grundlage der Studie dient das World Karst Spring Database (WoKaS). Es wird im Laufe des Projekts mit zusätzlichen Daten von Behörden und Wasserversorgern ergänzt, insbesondere in Regionen mit bislang schlechter Abdeckung. Die Arbeiten beinhalten die Erstellung eines umfassenden Datensatzes mit Einzugsgebietsattributen und meteorologischen Einflussgrößen für etwa 150 Quellen. Klassische Lumped-Parameter-Modelle werden als Benchmarks aufgesetzt und mit den neu entwickelten Deep-Learning basierten Modellergebnissen verglichen. Ziel ist es, die Eignung neuartiger Deep-Learning Modellansätze für die Abschätzung der Auswirkungen des Klimawandels für eine Vielzahl von kurz- und langfristigen Vorhersagen zu untersuchen. Eine vertiefende Fallstudie des Dachsteingebietes, dessen große Karstregion wesentlich zur Wasserversorgung und Wasserkrafterzeugung beiträgt, wird die vergleichende Untersuchung mit einem numerischen 3D-Modell erweitern. Schließlich werden die entwickelten Modelle dazu verwendet, um Auswirkungen des Klimawandels auf die alpinen Karstgrundwasserressourcen vorherzusagen.

Weiterentwicklung und Validierung von Open-FOAM-Solvern und Kopplungsmethoden für die Thermohydraulik im Kühlkreislauf - II (WEVAFOAM-II)

Das Projekt "Weiterentwicklung und Validierung von Open-FOAM-Solvern und Kopplungsmethoden für die Thermohydraulik im Kühlkreislauf - II (WEVAFOAM-II)" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH.

Windanalyse in der mittleren Atmosphäre mittels nächtlicher RMR-Lidar-Messungen in mittleren Breiten in Kühlungsborn (AMUN)

Das Projekt "Windanalyse in der mittleren Atmosphäre mittels nächtlicher RMR-Lidar-Messungen in mittleren Breiten in Kühlungsborn (AMUN)" wird/wurde ausgeführt durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft.Der horizontale Wind nimmt eine Schlüsselrolle in der Dynamik der Atmosphäre ein. Insbesondere beeinflusst er die Ausbreitung und Dissipation von Schwerewellen und thermischen Gezeiten in der mittleren Atmosphäre. Simultane Wind- und Temperaturmessungen bieten dabei die einzigartige Möglichkeit, sowohl kinetische als auch potentielle Energiedichten der Schwerewellen zu berechnen, aus denen wiederum intrinsische Wellenparameter ableitbar sind. Windmessungen in der mittleren Atmosphäre sind jedoch insbesondere im Höhenbereich zwischen 35 und 75 km sehr selten, da hier weder Radiosonden noch Radars Daten liefern und Wind-Radiometer bzw. Satelliten keine für die Untersuchung von Schwerewellen ausreichend große Genauigkeit und Auflösung haben. Deshalb wollen wir in Kühlungsborn/Deutschland (54° N, 12° O) ein neues Lidar aufbauen, mit dem bei gekippten Teleskopen der Horizontalwind aus der Dopplerverschiebung der Rayleigh-Rückstreuung bestimmt werden kann. Neben der Erstellung einer Wind-Klimatologie steht vor allem die Untersuchung der Ausbreitung von Trägheitsschwerewellen in der mittleren Atmosphäre im Vordergrund. Dazu werden wir u.a. horizontale und vertikale Impulsflüsse und die Höhe des Impulsübertrags an die Hintergrundatmosphäre bestimmen. Diese für die Energiebilanz der Atmosphäre wesentlichen Parameter liefern wichtige Vergleichsgrößen für Zirkulationsmodelle. Ferner werden wir intrinsische Welleneigenschaften aus Wind-Hodographen analysieren, die für andere bodengebundene Messsysteme in der Regel nicht zugänglich sind. Unter Einbeziehung des lokalen Hintergrundwindes sollen aufwärts und abwärts propagierende Schwerewellen eindeutig getrennt und quantifiziert werden. Die Analysen werden insgesamt unser Verständnis der vertikalen Kopplung und der zu Grunde liegenden Zirkulation in der mittleren Atmosphäre deutlich verbessern. Das neue Lidarsystem ergänzt ein in Nordnorwegen am ALOMAR-Observatorium (69° N, 16° O) vorhandenes Windlidar, welches ebenfalls vom IAP betrieben wird. In diesem Projekt wird die dabei erworbene Expertise genutzt, um die Entwicklungsrisiken für das neue Lidar zu minimieren und schwerpunktmäßig Windmessungen in der mittleren Atmosphäre durchzuführen und zu interpretieren.

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