Das Projekt "ACSYS: Atlantische Zyklonen und Fronten und ihre Auswirkungen auf die atmosphaerische Grenzschicht ueber dem arktischen Eis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Zentrum für Meeres- und Klimaforschung, Meteorologisches Institut durchgeführt. Zyklonen, die von der Barents- und Groenlandsee auf das arktische Meereis ziehen, transportieren auf ihrer Vorderseite und mit ihren Fronten warme und feuchte Luft vom Ozean auf das Eis. Dabei wird die stabile, wolkenlose Grenzschicht der ungestoerten arktischen Atmosphaere modifiziert und durch eine ebenfalls stabile, aber bewoelkte Grenzschicht ersetzt. Die Aenderungen der vertikalen Struktur und Bewoelkung, der turbulenten Transporte, der Energiebilanz an der Eisoberflaeche und des Energie- und Impulshaushaltes der atmosphaerischen Grenzschicht beim Durchzug von Zyklonen und Fronten sollen mit Hilfe von Flugzeug- und Bodenmessungen ueber dem Meereis um Spitzbergen im Spaetwinter 1998 untersucht werden. Parallel dazu wird eine Statistik von Zyklonen und Fronten fuer den zum Atlantik offenen Sektor der Arktis angefertigt, um die Relevanz von Zyklonen fuer das Klima der Arktis abzuschaetzen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e.V." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e.V. durchgeführt. Im Projekt MesSBAR wir das TROPOS kleine leichte Messgeräte auswählen, die zur luftgetragenen Messung von Feinstaub (PM10, PM2.5) sowie Ruß auf unbemannten Flugzeugen geeignet sind. Diese Geräte werden am TROPOS im Labor charakterisiert mit besonderem Augenmerk auf die fluggestützte Anwendung. Anschließend werden die Geräte auf insgesamt 3 unbemannten Coptern integriert und im Betrieb getestet. TROPOS entwickelt Kalibrationsprozeduren für den Messbetrieb um mit den kleinen Sensoren die optimale Datenqualität sicherzustellen. In den folgenden Testkampagnen betreut TROPOS die Feinstaub- und Rußmessgeräte und überprüft die Daten auf Plausibilität. Dafür wird zusätzlich eine Auswerteroutine entwickelt, die die schnelle Visualisierung und Qualitätsprüfung ermöglicht. Im Rahmen der folgenden Messungen in verschieden Städten wird TROPOS sich ebenfalls um die Feinstaub- und Rußmessgeräte kümmern und die Projektpartner, die die Flüge hauptsächlich durchführen, einarbeiten. Im Anschluss an diese Messungen wird TROPOS eine Bewertung der luftgetragenen Daten vornehmen, indem sie mit denen der Referenzstationen am Boden verglichen werden. Im weiteren Verlauf des Projektes werden die Daten auf wissenschaftlichen Konferenzen präsentiert und über wissenschaftliche Publikationen einer breiten Öffentlichkeit zugängig gemacht.
Das Projekt "Teilvorhaben 4: Inversionsverfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik durchgeführt. Das übergeordnete Ziel des Verbundes ist die Entwicklung von Methoden zur effizienten Erkundung von Lagerstätten in großen Tiefen. Das Teilvorhaben des LIAG befasst sich dabei mit einem zentralen Punkt, der Rekonstruktion von Leitfähigkeitsmodellen aus den gemessenen magnetischen und elektrischen Feldern. Dazu soll der in DESMEX entwickelte Modellierungs-Code custEM sowie das Inversions-Framework pyGIMLi benutzt werden. Ziel ist ein Auswertungstool für die Projektpartner zu schaffen, mit deren Hilfe Boden- und Luft-Messungen gemeinsam bei beliebiger Topographie ausgewertet werden können. Besondere Aufmerksamkeit kommt der Einbeziehung von IP-Parametern zu, deren Einfluss auf die EM-Messungen zusammen mit UzK untersucht wird. Das LIAG beteiligt sich an vier der Fallstudien mit dem Hochstrom-Sender sowie Vorerkundungs- (DC/IP) und Bodenstations-Messungen. Insbesondere ist das LIAG, gemeinsam mit WWU, in die Kampagnen unter Einsatz von Drohnen eingebunden. Dafür wird aktuell eine Drohne beschafft.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Geologische Bewertung von geophysikalischen 3D Modellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe durchgeführt. Das Reallabor DESMEX bezieht sich auf die Förderbekanntmachung Angewandte nichtnukleare Forschungsförderung im 7. Energieforschungsprogramm 'Innovationen für die Energiewende' vom 1. Oktober 2018, und darin im Speziellen auf Abschnitt V, Kapitel 3.19, Reallabore der Energiewende. Der weltweit steigende Bedarf an Rohstoffen für die Energiewende kann - in Ergänzung zur zunehmenden Bedeutung des Recyclings - nur durch die Erkundung und Erschließung neuer Rohstoffvorkommen gedeckt werden. In der 'Altbergbauregion Oberharz' soll mit der Einrichtung eines Reallabors ein Experimentierfeld entstehen, in dem die Erfahrungen und das Wissen aus Archivdaten des bisherigen Bergbaus im Oberharz mit modernsten geophysikalischen Messmethoden zur effizienten Erkundung von tiefen Rohstoffvorkommen verbunden werden. Die Modellregion soll mit regionalen Hubschrauber- und fokussierten Drohnenbefliegungen unter Einsatz führender Technologien und Methoden (DESMEX-Systeme) räumlich erkundet und mit lokal hochauflösenden Messungen am Boden ergänzt werden. Aus den Messergebnissen der semi-airborne Elektromagnetik soll ein 3D-Untergrundmodell bis in Tiefen von 1000 m abgeleitet werden. Im Teilvorhaben der BGR soll dieses 3D-Leitfähigkeitsmodell in ausgesuchten Teilgebieten, unter Berücksichtigung von Archivmaterial aus dem Altbergbau und gezielt gewonnenen modernen Rohstoffdaten, geologisch und lagerstättenkundlich bewertet werden. Bei ausreichender Datenlage soll dafür auch die in DESMEX-II entwickelte Methodik zur Klassifizierung geophysikalischer 3D-Modelle angewendet werden. Ziel ist es, geologische Einheiten durch automatische Mustererkennung mittels Kombination statistischer Methoden zu identifizieren. In diesem Reallabor soll die Prozesskette von Erkundung bis Bewertung in der Praxis erprobt und vermittelt werden. Die Erkenntnisse aus dem Reallabor könnten wegweisend für Explorationsanwendungen weltweit sein.
Das Projekt "Verbesserte Vorhersage der Wasserleitfähigkeit in ungesättigten porösen Medien mit einem neuen parametrischen Modell" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Geoökologie durchgeführt. Zur Simulation des Wassertransports in der ungesättigten Bodenzone müssen die Wasserkapazität und die ungesättigte Wasserleitfähigkeit K als parametrische Funktion des Matrixpotentials h oder des Wassergehaltes q beschrieben werden. Die heute eingesetzten Funktionstypen für K(h) basieren entweder auf einfachen empirischen Beschreibungen oder auf Porenbündelmodellen. Allen Beschreibungen ist gemein, dass sie im stark ungesättigten Bereich einen approximativ linearen Abfall von log(K) gegen log(h) beschreiben. Unsere eigenen Messungen sowie in der Literatur dokumentierte Daten zeigen häufig eine systematische Fehlerhaftigkeit dieses Funktionsansatzes, welche insbesondere bei der Simulation von Austrocknungsvorgängen im Boden zum Versagen des Modells führt. Dieser Befund steht in Übereinstimmung mit theoretischen Überlegungen von Tuller und Or (2001). Diese postulieren, dass neben den kapillaren Fluss auch ein Wasserfluss als Film an Matrixoberflächen stattfindet. Nach der Teilentleerung der Kapillaren übernimmt dieser Filmfluss dem Hauptanteil am Gesamtfluss. Dies führt im stärker ungesättigten Bereich zu einem wesentlich schwächeren Abfall der hydraulischen Leitfähigkeit, als dies die bisher verwendeten Funktionen abbilden. Aufgrund seiner Komplexität und hohen Zahl von Modellparametern ist das Tuller-und-Or-Modell nicht praktikabel und wird in Simulationsmodellen entsprechend bis heute nicht eingesetzt. Im Rahmen unserer Studien zur inversen Simulation von Verdunstungsexperimenten haben wir ein sehr einfaches parametrisches Modell gefunden, das zur Lösung dieses Problems beitragen könnte. Im beantragten Vorhaben wollen wir anhand eigener Labormessungen mit unterschiedlichen Substraten sowie einer ausgedehnten Literaturrecherche die generelle Eignung dieses Modells überprüfen. Im Falle eines Erfolges könnten diese Arbeiten weitreichende Auswirkungen für die Simulation des Wassertransports in austrocknenden Böden haben.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung einer Landeplattform und Bodenstationseinheit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von NXP Semiconductors Germany GmbH durchgeführt. Der Ausbau von Windenergieanlagen (WEA) ist ein wichtiger Baustein der Energiewende, jedoch sank die Ausbaurate zuletzt aufgrund von Artenschutzbelangen, da streng geschützte Fledermäuse durch WEA zu Tode kommen. Dem wird aktuell mit Minimierungsmaßnahmen begegnet (z.B. Abschaltzeiten, Messungen vom Boden),welche allerdings erheblich beschränkt sind und damit zu Einbußen und Rechtsunsicherheit führen. Das Projekt Drones4Bats entwickelt und testet Drohnen, welche autonom Messungen vornehmen, um eben diese Lücke bisheriger Messungen zu schließen. Messdrohnen können vor dem Bau einer WEA ergänzend zur Standortbestimmung genutzt werden, sowie nach dem Bau WEA-Betreibern weitere Evidenzen zu Fledermausvorkommen und -arten liefern. Um eine geeignete Drohne für den Einsatz zu finden, werden drei verschiedene flugfähige Systeme eingesetzt und systematische Tests zur Messmethode vorgenommen, sowie erforscht, ob sich die Drohnen auf das Verhalten der Fledermäuse auswirken. Bei geringem Ladestand zur Bodenladestation zurück navigieren und selbstständig aufladen. Der Beitrag von NXP liegt dabei primär auf der Boden- und Kommunikationsinfrastruktur. Durch die Beiträge von NXP sollen automatische (Präzisions-) Landungen auf einem wetterfesten Lande-Pad inkl. automatischer Ladung der Drohne unter Nutzung und Weiterentwicklung von NXP Hardware, wie z.B. UWB, ermöglicht werden. Des Weiteren baut NXP eine Multirotor Drohne und stattet dieses mit allen nötigen Komponenten aus um die im Projekt definierten Anforderungen, insb. hinsichtlich autonomen Fliegen im Einsatzgebiet bei Nacht auch außerhalb der Sichtweite des Steuerers, zu erfüllen. Ferner wird ein Bodenstationsrechner implementiert der für das automatische Weiterleiten der aufgezeichneten Daten in ein Cloud System verantwortlich ist. Ebenso wird eine live Übertragung der Flugtelemetriedaten sowie Videodaten einer Drohnen Bordkamera sowie einer Kamera am Lande-Pad an eine entfernte Bodenkontrollstation realisiert.
Das Projekt "Teilvorhaben: Einfluss der Vibrationsinstallation auf das dynamische Verhalten von Monopiles" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Statik und Dynamik durchgeführt. Die Ergebnisse der ersten beiden Auktionsrunden für deutsche Offshore-Windparks mit Inbetriebnahme von 2021 bis 2025 verdeutlichen die Notwendigkeit, weitere Kostensenkungspotenziale nutzbar zu machen, um diese zukünftigen Projekte im angestrebten Kostenrahmen realisieren zu können. Eine Möglichkeit hierzu bildet der Einsatz der Vibrationsrammung als umweltschonendes und kostengünstiges Bauverfahren zur Realisierung der weiteren Ausbaupläne für Offshore-Windenergie in Deutschland. Das Projekt VIPile verfolgt das übergeordnete Ziel mittels großmaßstäblicher Versuche und numerischer Simulationen validierte Modelle zur Prognose des Installationsvorgangs- und des Tragverhaltens für vibrierte Monopile-Gründungen zu entwickeln, um eine wirtschaftliche Bewertung zu ermöglichen und entsprechende Risiken bei der Realisierung zu reduzieren. Darüber hinaus wird zusätzlich ein vereinfachtes weniger rechenintensives, linearisiertes Boden-Bauwerk-Interaktionsmodell entwickelt, das sich zur Einbindung in die Gesamtsimulation eignet und aus den zuvor entwickelten detaillierten Modellen abgeleitet und mit Hilfe dynamischer Messungen validiert wird. Auf dem vereinfachten Boden-Bauwerk-Interaktionsmodell liegt der Fokus dieses Teilvorhabens (VIPile.LUH).
Das Projekt "Fernmessung der Zusammensetzung von Flugzeugabgasen am Boden mittels Fourier-Transform-Spektroskopie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung, Fraunhofer-Institut für Atmosphärische Umweltforschung durchgeführt. Die in diesem Projekt seit September 1992 durchgefuehrten Arbeiten befassen sich mit der Fourier-Transform-Infrarot-Emissions-Spektroskopie als einer potentiellen Messmethode zur direkten Quantifizierung des Schadstoffausstosses von Strahltriebwerken in allen Hoehenbereichen. Die vorrangigen Ziele waren, die potentiellen Anwendungsmoeglichkeiten dieses kontaktlosen Multikomponentenverfahrens, die nachweisbaren Komponenten im Abgas, deren Nachweisgrenzen und die Genauigkeit des Gesamtsystems, zunaechst aus Bodenmessungen und spaeter moeglicherweise im Flug, zu bestimmen. Langfristig ist die Validierung existierender Rechenmodelle der Triebwerksemissionen und/oder die Entwicklung geeigneter Verfahren zur Umrechnung bodengebundener Emissionsmessungen auf Flugbedingungen fuer die Verwendung in Emissionskatastern geplant. Ausgehend von ersten Testmessungen, die die prinzipielle Anwendbarkeit eines solchen Systems zeigten, wurden geeignete Spektralbereiche zur Auswertung moeglichst vieler Komponenten im Abgas ausgewaehlt und parallel dazu ein Computerprogramm zur Interpretation der gemessenen Emissionsspektren (Mehrschichten-Strahlungstransportmodell) entwickelt.
Das Projekt "Differentielles Absorptionsradar im G-Band mit Dopplerfähigkeit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. Unser Verständnis des atmosphärischen Wasserkreislaufs ist von grundlegender Bedeutung für die Modellierung von Wetter und Klima. Gerade Prozesse der atmosphärischen Grenzschicht und der Wolkenmikrophysik müssen besser verstanden werden, wozu es insbesondere Beobachtungen der vertikalen Wasserdampfverteilung und der Kondensatlast der Wolken bedarf. Dies ist besonders für klimasensitive Gebiete mit wenigen Beobachtungen wie der Arktis oder anderen Wüstenregionen von großer Bedeutung.Kürzlich wurde die Methode des Differential-Absorptions-Radar (DAR) vorgeschlagen, um die Lücke bei der Messung des Wasserdampfs in Wolken zu schließen. Erste bodengestützte Testmessungen als Proxy für zukünftige Weltraummissionen der NASA wurden durchgeführt. DAR nutzt die differentielle Absorption an der 183-GHz-Wasserdampflinie, dem sogenannten G-Band, das bisher nicht für die Atmosphärenforschung genutzt wurde. Theoretische Arbeiten der Antragsteller zeigen den großen Nutzen von DAR auch für boden- und flugzeuggestützte Messungen. Unser besonderes Interesse gilt der Arktis, wo Feuchtigkeitsinversionen und Mischphasenwolken besondere Herausforderungen darstellen. Die von uns geplante erstmalige Anwendung von DAR vom Flugzeug in der Arktis wird neue Erkenntnisse über die Wasserdampfverteilung, aber auch über Mischphasenwolken ermöglichen, insbesondere in Kombination mit Radarmessungen bei weiteren Frequenzen. Mehrfrequenz-Radarmessungen erlauben es verschiedene Hydrometeoreigenschaften aufzudecken, aber die Einbeziehung des G-Bandes in die übliche Kombination von X-, K- und W-Band steckt noch in den Kinderschuhen. Daher streben wir ein Instrument mit voller Dopplerfähigkeit an, das zum ersten Mal solche bodengestützten Messungen ermöglicht, um das Verständnis der mikrophysikalischen Prozesse in Wolken zu verbessern. Die Mikrowellenfernerkundung ist eine Schlüsselkompetenz der Universität zu Köln, die neue Techniken entwickelt, boden- und flugzeuggestützte Instrumente in verschiedenen Regionen betreibt und die Messungen auch in Zusammenarbeit mit internationalen Gruppen auswertet. Wir planen, das neue G-band Radar for Water vapor profiling and Arctic Clouds (GRaWAC) an Bord des Polar 5-Flugzeugs und an der AWIPEV-Forschungsstation in Ny-Ålesund, Spitzbergen, als Teil des Transregionalen Sonderforschungsbereichs TR172 'Arctic Amplification' einzusetzen. Auf diese Weise soll das Instrument eine Schlüsselkomponente für die dritte Phase des TR172 werden. Darüber hinaus planen wir, das Instrument am Jülich ObservatorY for Cloud Evolution (JOYCE) einzusetzen, das Teil der europäischen Forschungsinfrastruktur für Aerosole, Wolken und Spurengase (ACTRIS) ist, um den vollen Nutzen von Sensorsynergien an einem typischen Standort in den mittleren Breiten zu untersuchen und auf diese Weise die nächste Generation von bodengestützten Überwachungssystemen vorzubereiten.
Das Projekt "ANETZneu" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie durchgeführt. Le reseau ANETZ actuel a ete mis en service il y a plus de 25 ans. Le projet ANETZneu, essentiellement technique, veut adapter les reseaux de mesure au sol de MeteoSuisse aux besoins actuels et futurs des utilisateurs tout en garantissant la continuite des series de mesure et en optimalisant les couts d'exploitation. La realisation d'un reseau de cameras fait egalement partie du projet. Description succincte: assainissement et modernisation du reseau de mesure ANETZ. Objectifs du projet: satisfaction des utilisateurs de donnees, adaptation aux exigences futures, maitrise des couts. (FRA)
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