Das Projekt "Forschergruppe (FOR) 2131: Datenassimilation in terrestrischen Systemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Institut für Geowissenschaften durchgeführt. Die Simulation von Wasser- und Energieflüssen im gekoppelten Untergrund-Landoberfläche-Atmosphäre-System (SLAS) ist ein wichtiger Bestandteil von Klima-, Wetter- und Hochwasservorhersagen und trägt zur optimalen Bewirtschaftung von Wasser, Land und Gewässergüte bei. Aufgrund der immensen Skalenkomplexität terrestrischer Systeme ist allerdings alleine schon die Schätzung des aktuellen Zustands - eine Voraussetzung für jegliche Vorhersage - trotz stetig zunehmender Beobachtungen bislang unzureichend. Datenassimilation nutzt Beobachtungen, um den aktuellen Zustand eines Systems mithilfe eines Simulationsmodells zu schätzen; allerdings herrschen in den damit befassten geowissenschaftlichen Disziplinen unterschiedliche Ansätze bezüglich der Struktur von SLAS-Modellen und der darauf aufbauenden Datenassimilation vor. Das primäre Ziel der Forschergruppe ist die Entwicklung eines übergreifenden Datenassimilationskonzepts in Verbindung mit einem voll gekoppelten SLAS-Modell, das eine Verbesserung der Simulation und Vorhersage der Flüsse zwischen den Kompartimenten und damit des Gesamtzustands erreichen soll. Die Entwicklung und Evaluierung eines solchen Datenassimilationssystems erfolgt auf der Basis eines virtuellen Einzugsgebiets. Ein virtuelles Einzugsgebiet ist eine Modellrealisierung eines SLAS, die in der Lage ist, so realistisch wie möglich den Zustand und die Entwicklung eines SLAS-Zustands abzubilden. Diese virtuelle Realität ermöglicht es, Effekte der Modellunsicherheit sowohl beim SLAS-Modell als auch bei den Beobachtungen von den eigentlichen Datenassimilationsproblemen zu trennen, Fehler auf ihre Ursachen zurückzuführen und zu korrigieren. Die virtuelle Realität orientiert sich am Neckar-Einzugsgebiet, das bezüglich Topografie, Geologie, Landnutzung und Klima typisch für die mittleren Breiten ist. Die virtuelle Realität wie auch das SLAS-Modell für das Datenassimilationssystem werden auf dem gekoppelten Modell ParFlow-CLM-COSMO (TerrSysMP) basieren, das lateral bezüglich der Atmosphäre mit operationellen Analysen und Vorhersagen des Deutschen Wetterdienstes (DWD) angetrieben wird. Mit den Ergebnissen und Modellvorstellungen verbinden die Forscherinnen und Forscher die Hoffnung, auch die Möglichkeiten zur Wetter- und Klimaprognose oder zur Qualitätssicherung im Wassermanagement zu verbessern - und damit der interdisziplinären Umweltforschung in verschiedenen Bereichen Impulse zu geben.
Das Projekt "Verbesserung der Modellierung von Luftschadstoffen in zukunftsbezogenen Szenarien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IVU Umwelt GmbH durchgeführt. Das Projekt verfolgt zwei Ziele: Zum einen sollen Modellergebnisse von regionalen Modellrechnungen von zukunftsbezogenen Szenarien durch Entwicklung eines Verfahrens zur Anwendung der Datenassimilation auf zukunftsbezogene Szenarien verbessert werden. Zum anderen sollen Modellrechnungen mit dem aktuellen zukunftsbezogenen Emissionsdatensatz auf regionaler Skala und an ausgewählten Hotspots durchgeführt werden. Dazu sind neben der Dokumentation folgende Arbeitspakete vorgesehen: AP1: Literaturrecherche zu Methoden der Datenassimilation für Luftschadstoffe unter besonderer Berücksichtigung der Eignung der Verfahren zur Übertragung auf zukunftsbezogene Szenarienrechnungen. AP2: Erarbeitung und Dokumentation eines Datenassimilationsverfahrens für Luftschadstoffe zur Anwendung auf zukunftsbezogenen Szenarien. AP3: Durchführung von Modellrechnungen mit dem aktuellen zukunftsbezogenen Emissionsdatensatz auf regionaler Skala unter Anwendung des in AP2 entwickelten Verfahrens. AP4: Optimierung von Ansätzen zur Modellierung von Hotspotkonzentrationen in zukunftsbezogenen Szenarien. AP5: Anwendung des in AP4 entwickelten Verfahrens auf ausgewählte Hotspots in Deutschland unter Verwendung der in AP3 erzeugten regionalen Modellergebnisse.
Das Projekt "Creation of a Sentinel-1 Soil Water Index for data assimilation in a convection-permitting weather model (CRESSIDA)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Wien, Department für Geodäsie und Geoinformation (E120) durchgeführt. Sentinel-1 satellites with their Synthetic Aperture Radar sensors will make it possible to measure soil moisture in hitherto unreached spatial resolution an requires new approaches in efficient dealing with Big Data. This new data source will be used to create soil moisture products like the Soil Water Index (SWI), whereas the innovative combination with already established satellite sensors (e.g. ASCAT, ERS, SMOS) will result in a product being the new benchmark with regard to spatio-temporal resolution and accuracy. Due to the high resolution of the SWI product based on Sentinel-1 data, it will be feasibly for the first time to meaningful run the weather forecast model AROME with explicit convection in combination with soil moisture data assimilation. The expected positive impact on precipitation forecast quality will be verified within several case studies. At the end of the project, two main outcomes are expected: i) a high-quality soil moisture data set and an ii) improved severe weather forecast.
Das Projekt "InterSAF Activity - Untersuchungen des Zusammenhangs von ERS Scatterometer Bodenfeuchtigkeitsdaten (H-SAF) und modellierten Wasserbilanzen (LSA-SAF und ECMWF) zur Abschätzung der Evapotranspiration in Europa (KE 2009 offen)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Wien, Institut für Photogrammetrie und Fernerkundung (IPF) durchgeführt. Evapotranspiration bezeichnet in der Meteorologie die Summe aus Transpiration und Evaporation, also der Verdunstung von Wasser durch die Pflanzenwelt sowie der Bodenoberfläche. Die Evapotranspiration hängt von dem Zustand der Atmosphäre (Feuchtigkeitsgehalt, Temperatur und Wind) und der Verfügbarkeit von Wasser im Boden ab. Ziel dieser Studie ist es, Möglichkeiten zur Abschätzung der Evapotranspiration anhand von Bodenfeuchtigkeitsdaten abgeleitet aus ERS Scatterometeraufnahmen zu untersuchen. Die Methode soll operationell für ganz Europe anwendbar sein. Das Projekt ist eine Kooperation zischen dem 'Satellite Application Facility in Support of Operational Hydrology and Water Management (H-SAF)' und dem 'Land Surface Analysis Satellite Applications Facility (LSA SAF)'.
Das Projekt "Teilbeitrag: Kreuzvalidierung der nicht-operationellen MIPAS- und SCIAMACHY-Daten sowie der Datenassimilationsprodukte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH in der Helmholtz-Gemeinschaft, Institut für Meteorologie und Klimaforschung durchgeführt. Kreuzvalidierung der nicht-operationellen MIPAS- und SCIAMACHY- sowie der Datenassimilationsprodukte, - Beitrag zum Verbundprojekt 'Synoptische Analyse chemischer Konstituenten aus Sattelitendaten mit vierdimensionaler Datenassimilation SACADA. Eine Methode zur Simulation der physikalisch-chemischen Vorgaenge, in der Atmosphaere, naemlich die vier-dimensionale Datenassimilation, wird auf ihre Verlaesslichkeit hin ueberprueft und weiterentwickelt. Damit wird zur Entwicklung und Validierung eines Werkzeuges beigetragen, das der Beobachtung von Zustaenden und Vorgaengen in der Atmosphaere dient. Die Aufgaben des Vorhabens sind: - Beratung der Kooperationspartner hinsichtlich der Verwendung der MIPAS-Daten, - Bereitstellung und Aufbereitung von nicht-operationellen zusaetzlichen Datenprodukten (Spurengasprofilen) aus MIPAS-Daten fuer die Validierungsexperimente, - Kreuzvalidierung der mit wissenschaftlichen Prozessoren nicht-operationell gewonnen MIPAS- und SCIAMACHY-Okkulationsdaten mit Hilfe der Datenassimilation.
Das Projekt "Vorhaben: Raum-zeitliche Variabilitaet der biologischen Produktion im Arabischen Meer: Synthese von in-situ Beobachtungen, Fernerkundungsdaten und Modellergebnissen; JGOFS Datenmanagement" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Institut für Meereskunde durchgeführt. 1. Verbessertes Verstaendnis von raeumlicher, saisonaler und zwischenjaehrlicher Variabilitaet biologischer Produktion im Arabischen Meer; Abschaetzung der jaehrlichen Fluesse des Kohlenstoffs; Aufbau und Pflege eines zentralen Datenkatalogs, Datendokumentation und Sicherstellung der Langzeitarchivierung. 2. Ausbau des in ein hochaufloesendes Zirkulationsmodell eingebetteten Oekosystemmodells um weitere Prozesse (Denitrifizierung, Entkopplung von C- und N-Aufnahme), unter Ausnutzung der Ergebnisse der 1-D Datenassimilation an ausgewaehlten Stationen; Beckenweite Extrapolation der an einzelnen Stationen gewonnenen Ergebnisse durch 3-D Experimente mit den optimierten Parametern; Verknuepfung der Messdaten mit ihren Metadaten und Verwaltung in einem relationalen Datenbanksystem. 3. Die Ergebnisse der realitaetsnahen Simulation des Stickstoffkreislaufs, der Primaer- und Exportproduktion mit dem Zirkulationsmodell fuer den Zeitraum 1990-1999 werden ueber das deutsche JGOFS Datenmanagement oeffentlich zugaenglich gemacht werden. Bereitstellung der durch das deutsche Datenmanagement gesammelten Daten online ueber das DB -System 'Pangaea' bei MARUM (HB) und auf einem internationalen CD-ROM Set.
Das Projekt "EUMETSAT Satellitenanwendungseinrichtung zur Klimaueberwachung CM-SAF - a): Arbeitspaket 2.4: Meeresoberflaechentemperatur und Meereisueberdeckung (EUMETSAT)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie durchgeführt. Um die langfristig gesicherte Beobachtung und Analyse von klimarelevanten Groessen voranzutreiben und Klimaschwankungen im ozeanischen Bereich rechtzeitig zu entdecken, sollen im Rahmen einer EUMETSAT Satelliten Application Facility on Climate Monitoring die entsprechenden Verfahren, Ablaeufe und Werkzeuge entwickelt und fuer einen spaeteren operationellen Betrieb bereitgestellt werden. Im Rahmen dieses Teilprojekts werden die Beitraege fuer die den Ozean betreffenden Komponenten des Klimasystems erarbeitet und betreut. Dies sind homogene globale Datensaetze der Meeresoberflaechentemperatur und der Meereisbedeckung, daraus abgeleitete Groessen wie Waermeinhalte und Waermetransporte, die Entwicklung und Analyse ihrer Klimatologie und ihre staendige qualitaetssichernde Begleitung. Fuer die Dokumentation von Klimaschwankungen (climate monitoring) werden konsistente und homogene Daten benoetigt. Fuer die Dokumentation dieser Schwankungen im Ozean bieten sich Oberflaechentemperatur, Eisbedeckung, Stroemungen, Meeresspiegelhoehen und die daraus abgeleiteten Waermefluesse an. Diese Daten lassen sich in der erforderlichen Qualitaet und Konsistenz nur erzeugen, wenn die global vorliegenden Satellitendaten in ein korrekt formuliertes Ozeanzirkulationsmodell assimiliert erden. Hier soll ein solches System PRAOMS in einem prae-operationellen Modus entwickelt und getestet werden. Fuer die Entwicklung dieses prae-operationellen Systems der Satellitendatenassimilation werden vorhandene Datenstroeme und Modelle verknuepft. Dazu werden Satellitendatensaetze (NOAA-AVHRR-HRPT, GAC), Daten von NCEP und EZMWV sowie Modelle des DKRZ und des MPI verwendet in Zusammenarbeit mit potentiellen Anwendern werden die entsprechenden Werkzeuge entwickelt, um diese Assimilation routinemaessig zu betreiben, die Produkte herzustellen und sie mit weiterzuentwickelndem Werkzeug zu interpretieren. Das BSH wird die Produktentwicklung zusammen mit den anderen Partnern definieren, ihre Entwicklung anhand seiner eigenen bisherigen Produkte und Erfahrungen kritisch beurteilen und die Massnahmen zur Qualitaetssicherung fuer den operationellen Betrieb definieren.
Das Projekt "Teil c): Langfristige Veraenderungen des thermohalinen Zustandes des Atlantiks - Eine neue Klimatologie fuer den WOCE-Zeitraum im Vergleich mit anderen Klimatologien und frueheren Zeitraeumen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie durchgeführt. Waehrend der CLIVAR/AIMS-Phase sollen die grossraeumigen und langfristigen Veraenderungen der Hydrographie des gesamten Atlantiks waehrend WOCE bestimmt werden. Dafuer werden die hydrographischen Felder aus allen entsprechenden Daten konstruiert, ihre statistischen Kenngroessen bestimmt und in entsprechenden Produkten fuer weitere Analysen und Anwendungen bereitgestellt. - Dazu wird eine neue Klimatologie fuer den gesamten Atlantik aus den hydrographischen Daten von WOCE erstellt. Diese werden zu einem qualitaetskontrollierten und konsistenten Datensatz zusammengetragen; es wird ein optimal interpolierter, gegitterter Datensatz hergestellt. - Diese Klimatologie wird quantitativ verglichen mit bestehenden, teils regionalen Klimatologien. Diese Klimatologie wird mit der nach einheitlichen Methoden bereits erstellten, fuer den Suedatlantik aus pre-WOCE und zeitlich davor liegenden historischen Daten verglichen, um langfristige Veraenderungen der hydrographischen Groessen zu quantifizieren. - Die Klimatologie wird in Absprache und enger Zusammenarbeit fuer Modelluntersuchungen (Boening/AWI), Vergleiche und Interpretationen von Modell- und Beobachtungsergebnissen (Meincke/IfMHH, SY/BSH) und fuer Assimilationsuntersuchungen (Schroeter und Olbers/AWI und Mueller/MPI) bereitgestellt. - Die Klimatologie wird zum Antrieb wie zur Validierung von numerischen Modellen verwendet werden. Es wird ein - elektronischer Atlas aller WOCE-Reisen im Atlantik hergestellt. - Zugangssoftware zu einer gespeicherten (CD-ROM) und einer zugaenglichen (WWW-Server) Version. Es wird ein gedruckter Atlas aller WOCE-Reisen im Atlantik erstellt. - Herstellung einer neuen Klimatologie der Hydrographie des Atlantiks, die die klimatologisch abgesicherten Felder verschiedener beobachteter und abgeleiteter Groessen umfasst, wie geostrophische Geschwindigkeiten und Transporte, Waerme- und Salztransporte, Abschaetzungen der zeitlichen Variabilitaet dieser Transporte durch ausgewaehlte Schnitte in Gegenden ausreichender Datendichte. - Weiterentwicklung und Dokumentation der verwendeten Methoden und Verfahren, Vergleich mit anderen Ansaetzen. - Bereitstellung von interaktiver oder abgesetzter Zugangs- und Darstellungssoftware fuer die individuelle Bearbeitung der elektronisch verfuegbaren Datensaetze.
Das Projekt "Teil b): Ursachen und Auswirkungen der dekadischen Veraenderlichkeit der meridionalen Transporte im Nordatlantik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie durchgeführt. Die interannualen und dekadischen Zeitskalen der hydrographischen Variabilitaet, besonders der meridionalen Transporte von Waerme, Suesswasser und Masse und die damit verbundenen Antriebsmechanismen sollen in enger Zusammenarbeit mit Modelliergruppen untersucht werden. Es soll gezeigt werden, dass die assimilierten Datensaetze innerhalb der Fehlergrenzen der In-situ-Daten liegen. Dann koennen aus der Assimilation die Gesamttransporte des mittleren Zustandes entnommen werden, um die klassisch nach verschiedenen Methoden bestimmten Transporte zu ueberpruefen. Nach einer Phase der Modellverifikation mit 'gemessener Hydrographie' fuer den WOCE-Zeitraum sollen mit Hilfe dieses Modells 'kuenstliche' Zeitreihen der meridionalen Transporte durch die bereits fuer den Zeitraum 1957-1998 bearbeiteten Schnitte erzeugt werden, um zu untersuchen, wie die dort abgeleiteten Transporte sich einfuegen. Es soll die zeitliche Veraenderlichkeit der thermohalinen Zirkulation im noerdlichen Nordatlantik ueber die WOCE-Periode analysiert und in einem langfristigem Zusammenhang interpretiert werden. Die Ziele dieses Projekts fallen in den Projektbereich A (WOCE/AIMS). Dazu sollen Aussagen ueber die Regelmechanismen der nordatlantischen Veraenderlichkeit auf dekadischer Zeitskala gewonnen werden. Insbesondere geht es dabei um die relative Bedeutung der die Zirkulation bestimmenden Prozesse (Konvektion, Advektion, Overflows, Entrainment, atmosphaerische Antriebe). Hierzu sollen in Zusammenarbeit mit dem Teilprojekt Boening (FLAME, 1998) unter Vorgabe aktueller atmosphaerischer Antriebe und aktueller noerdlicher und suedlicher Randbedingungen die signifikant unterschiedlichen hydrographischen Strukturen der Jahre 1994 und 1997 als 'Fallstudie' sowie die langfristigen Schwankungen der THC mit einem hochaufloesenden Atlantikmodell prognostiziert werden.
Das Projekt "Daten-Assimilation zur Vorbereitung von ENVISAT" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Köln, Institut für Geophysik und Meteorologie, Außenstelle für atmosphärische Umweltforschung, EURAD-Projekt durchgeführt. Das Projekt dient der Vorbereitung zur Auswertung von Beobachtungsdaten des Satelliten Envisat. Dies ist zunaechst die Knuepfung von Verbindungen zwischen Forschungsinstitutionen, die eine spaetere Auswertung der Envisat-Satellitendaten planen oder diese archivieren. Dies geschieht durch die Organisation von Workshops und einer Summer School. Ein wesentliches Ziel ist der Vorschlag einer Organisationsstruktur zur Datenauswertung der Satellitendaten.
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| Bund | 16 |
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| Förderprogramm | 16 |
| License | Count |
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| offen | 16 |
| Language | Count |
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| Deutsch | 15 |
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| Boden | 12 |
| Lebewesen & Lebensräume | 8 |
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