Das Projekt "Direkte Beobachtung von Elementarprozessen bei der heterogenen Eis- Nukleation durch nichtlineare optische Spektroskopie: Die Rolle von Hydroxyl-Gruppen an den Oberflächen von mineralischen Aerosolpartikeln" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Meteorologie und Klimaforschung, Atmosphärische Aerosolforschung durchgeführt. Wolken beeinflussen den Energiehaushalt durch Streuung des Sonnenlichts und Absorption der Wärmestrahlung der Erde und gelten daher als wichtiger Faktor im Klimasystem. Die Untersuchung von atmosphärischen Prozessen im Allgemeinen und der Eisnukleation im Besonderen ist von grundlegender Bedeutung für unser Verständnis der mit Wolkenbildung, Niederschlagsentwicklung und Wechselwirkung mit der Strahlung zusammenhängenden Mechanismen. Mineralstaub, der den größten Teil der atmosphärischen Aerosole ausmacht, kann bei geringen Sättigungen und Temperaturen, die über dem homogenen Gefrierpunkt liegen, Eisbildung initiieren und auf diese Weise die Wolkendynamik und auch die Mikrophysik sowie die Eigenschaften der Wolken beeinflussen. Trotz zahlreicher Untersuchungen zum Einfluss von Partikelgröße und Oberflächeneigenschaften von Eiskeimen wissen wir über die heterogene Eisnukleation auf molekularer Ebene immer noch sehr wenig. Übergeordnetes Ziel des vorliegenden Projektverlängerungsantrags ist die Untersuchung der Bedeutung von OH-Gruppen an den Oberflächen mineralischer Aerosolpartikel in heterogenen Eisnukleationsprozessen mit Hilfe der nichtlinearen optischen (NLO-)Spektroskopie und insbesondere der Summenfrequenzspektroskopie bei tiefen Temperaturen. Im DFG-Projekt AB 604/1-1 wurde bereits der Grundstein für das neue Forschungsfeld (Atmosphärische Oberflächenwissenschaft) am IMK-AAF des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gelegt. Das Projekt hat deutlich gezeigt, dass sich die NLO-Spektroskopie für die Untersuchung von heterogenen Eisnukleationsprozessen auf molekularer Ebene eignet. Im Rahmen des hier vorgeschlagenen Projekts sollen daher im Wesentlichen Wasser und Hydroxylgruppen an den Oberflächen zweier atmosphärisch relevanter Mineraloxide mit unterschiedlichem Eisnukleationsvermögen (Feldspat und Quarz) während des heterogenen Gefrierens untersucht werden. Mit Hilfe der Summenfrequenzspektroskopie bei tiefen Temperaturen sollen die Grenzflächenwasser (flüssig und Eis) auf mineralischen Oberflächen analysiert sowie der Einfluss der OH-Gruppen an der Oberfläche auf den heterogenen Gefrierprozess bestimmt werden. Die hier geplanten Untersuchungen werden als Grundlage für eine deterministische Beschreibung des Prozesses des heterogenen Gefrierens an atmosphärischen Aerosolpartikeln mineralischen Ursprungs dienen. Solche Studien sind für unser Verständnis der atmosphärischen Prozesse und somit auch des Klimasystems von großer Bedeutung und darüber hinaus auch im Hinblick auf die lokale Wettermodifikation (z.B. Wolkenimpfung, Hagelabwehr) und die Klimaschutzpolitik von besonderem Interesse.
Das Projekt "Das Fluktuations-Dissipations-Theorem, Stochastik und klimaabhängige Subgitterskalenparametrisierungen für effiziente Klimamodelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main, Institut für Atmosphäre und Umwelt durchgeführt. In verschiedenen Anwendungsbereichen der Klimamodellierung, z.B. Paläoklimatologie oder Sensitivitätsstudien, besteht Bedarf nach einem besonders effizienten Atmosphärenmodul. Niedrigdimensionale Modelle, basierend auf empirisch-orthogonalen Funktionen (EOF), mit einer empirischen linearen Parametrisierung der nicht aufgelösten Subgitterskalen (SGS), können viele Aspekte der Dynamik eines klassischen allgemeinen Zirkulationsmodells reproduzieren. Sie bieten sich somit in diesem Zusammenhang als interessantes Werkzeug an. Ein verbleibendes Problem war bisher die Klimasensitivität der empirischen SGS-Parametrisierung. In dem Projekt sollen zwei eng miteinander verwobene Ansätze verwendet werden, um dieses Thema anzugehen: (1) Neuere Ergebnisse zeigen, dass das Fluktuations-Dissipations-Theorem (FDT) Potential für die Vorhersage der Reaktion einer empirischen SGS-Parametrisierung auf variable externe Bedingungen hat, insbesondere wenn das betroffene System ausreichend viele schnelle Komponenten hat. Die barotrope Vorticitygleichung in dieser Untersuchung gestattet aber nur vergleichsweise langsame barotrope Rossbywellen. Es ist deshalb zu erwarten, dass der FDT-Ansatz in einem realistischeren Zusammenhang noch besser funktioniert. Darum, und auch mit der direkten Absicht, sukzessive den Realismus der Anwendung zu erhöhen, ist es geplant, die FDT-Strategie auf niedrigdimensionale Modelle der quasigeostrophischen Dreischichtendynamik (QG3S) anzuwenden, die synoptisch-skalige barokline Wellen zulässt. Dazu soll eine empirische linear-stochastische (Ornstein-Uhlenbeck, OU) Parametrisierung betrachtet werden. (2) Noch mehr als der obige Ansatz mit einer empirischen OU-Parametrisierung basiert die stochastische Modenreduktion (SMR) auf ersten Prinzipien. Die darin gegebene explizite Ableitung des Einflusses der nichtaufgelösten schnellen Moden, mit multiplikativem Rauschen und nichtlinearen deterministischen Beiträgen als Ergänzung zu Antrieb und additivem Rauschen wie in einer OU-Parametrisierung, sollte zu einem robusteren Verhalten eines entsprechend entwickelten niedrigdimensionalen Modells führen als die mehr datenbasierte OU-Parametrisierung der SGS. Da SMR-basierte Modelle allerdings zu einem Klimafehler neigen, die oben beschriebenen empirischen Ansätze andererseits sehr gut funktionieren, ist es vorgesehen, die Leistungsfähigkeit von SMR-Modellen zu verbessern, indem die konstante und lineare Komponente ihrer SGS-Parametrisierung empirisch ergänzt wird. Wiederum im QG3S-Zusammenhang soll das FDT verwendet werden, um die Reaktion der empirischen Komponenten der so modifizierten SMR-Parametrisierung auf externe Störungen vorherzusagen. Das übergeordnete Ziel dieser Anstrengungen ist ein effizientes Atmosphärenmodell, das soweit wie nach dem heutigen Stand der Wissenschaft möglich auf ersten Prinzipien basiert, das darüber hinaus aber das FDT verwendet, um die Klimaabhängigkeit der verbleibenden empirischen Elemente zu beschreiben.
Das Projekt "Energieprobleme des 21. Jahrhunderts: Globale Erwärmung und knappe Ressourcen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wien, Institut für Betriebswirtschaftslehre durchgeführt. In diesem Forschungsprojekt sollen zwei gegenläufige Aspekte der zukünftigen Entwicklungen auf den Energiemärkten untersucht werden: Energieknappheit momentan (Energiearmut charakteristisch für den Großteil der Weltbevölkerung) und vor allem in der Zukunft durch das einerseits rasante Bedarfswachstum (vor allem in China, Indien und anderen Schwellenländern) und andererseits der begrenzten Ressourcen an fossiler Energie. Globale Erwärmung und andere externe Effekte durch die Verwendung fossiler Energieträger. Daher sind aus umweltpolitischer Sicht eigentlich zu viele fossile Energieträger vorhanden. So unterschiedlich die beiden Probleme scheinen, deren Lösung ist durch einen gemeinsamen Nenner charakterisiert: ein relativ schneller Übergang zu alternativer und erneuerbarer Energie. In dieser Studie soll dieser Übergang aus unterschiedlichen Gesichtspunkten und auch mit interdisziplinären Ansätzen analysiert werden. Eine Fragestellung ist die; ob Preis- oder Mengeninstrumente (wie Zertifikate) geeigneter sind CO2-Emissionen zu reduzieren. Ein anderer Aspekt ist der der Gestaltung von Anreizen für die Bereitstellung von erneuerbarer Energie. Dabei sollen auch auf mögliche Skalenerträge berücksichtigt werden, wie sie auch im Vorschlag Desertic (Solarstrom aus der Sahara) implizit zum Ausdruck kommen. Dieses exemplarische Projekt unterstreicht auch noch andere wichtige Aspekte wie die einer geopolitischen Dimension und das Problem, dass sich Regierungen nicht binden können, die versprochenen Anreize zu streichen. Weitere Vorhaben sind die Analyse der Konkurrenz von Biotreibstoffen mit Lebensmitteln um landwirtschaftlich nutzbare Flächen und die strategische Wahl der russischen Erdölförderung (Angebotsdynamik, der russische 'Oil Peak, Konkurrenz mit Erdgas, Energieeffizienz und damit verbunden das Problem lokal niedriger Preise und der Übergang zu erneuerbarer Energie). Zur Analyse wird eine breite Palette von Methoden wie Gleichgewichtsmodelle, dynamische Optimierung und Spiele (deterministisch und stochastisch), Anreizmechanismen, Ansätze der Neuen Politischen Ökonomie, etc. zur Anwendung kommen.
Das Projekt "Vorhersage der Windleistungsverteilung für Windparks" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Innsbruck, Institut für Meteorologie und Geophysik durchgeführt. Methoden zur Vorhersage der Stromproduktion von Windparks in Österreich über einen Zeitraum von 6 Stunden bis 10 Tagen werden verglichen und ihre operationelle Einsetzbarkeit evaluiert. State-of-the-art Methoden, die in der Fachliteratur dokumentiert sind und neue Methoden werden implementiert. Sie verwenden deterministische und Ensemblevorhersagen eines numerischen Wettervorhersagemodells und ein mehrjähriges Archiv historischer Windpark- und numerischer Wettervorhersagedaten, das in einer Oracle-Datenbank aufgesetzt wird. Durch die Verwendung probabilistischer Methoden wird der Informationsgehalt der Vorhersagen maximiert.
Das Projekt "Kopplung eines mehrskaligen stochastischen Niederschlagsmodells mit der großskaligen atmosphärischen Dynamik (A01)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Freie Universität Berlin durchgeführt. Mit dem übergeordneten Ziel der effizienten Modellierung großskaliger atmosphärischer Dynamik zur Untersuchung von Klimaänderungen wird in diesem Projekt ein stochastisches Modell für kleinskalige konvektive Prozesse, insbesondere Niederschlag, und deren Rückkopplung mit den großen, synoptischen Skalen entwickelt. Das führt zu einem hybriden Modell, welches eine konzeptionell stochastische Beschreibung von Konvektion berücksichtigt und in ein deterministisches Modell der atmosphärischen Dynamik eingebettet wird. Hierzu analysieren wir die Entwicklung eines atmosphärischen Stabilitätsindizes, integrieren und entwickeln die kohärente Mengen-Analyse weiter und bringen datenbasierte Methoden zur Identifikation und Untersuchung von nichtlinearen Systemen zum Einsatz.
Das Projekt "Methodische und programmtechnische Weiterentwicklung des Werkzeugs MCDET zur Durchführung von integrierten deterministisch-probabilistischen Sicherheitsanalysen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Die integrale deterministisch-probabilistische Sicherheitsanalyse (IDPSA), oft auch als probabilistische Dynamikanalyse oder dynamische PSA bezeichnet, ist ein aktuelles und praktisch bedeutsames Forschungsgebiet, auf dem international For-schungseinrichtungen tätig sind. Der wesentliche Vorteil der Anwendung einer IDPSA in der Reaktorsicherheit besteht darin, die Vielfalt möglicher Verläufe sicherheitstechnisch wichtiger Prozesse unter möglichst realistischen Annahmen repräsentieren, analysieren und angemessen bewerten zu können. Insbesondere schafft es die IDPSA unter Verwendung von MCDET, den zufälligen Schwankungen der Zeitpunkte, zu denen Ereig-nisse eintreten, und den komplexen Wechselwirkungen von Phä nomenen eines Un-fallablaufs gerecht zu werden und ihre Auswirkungen auf den Prozessablauf zu quanti-fizieren. Durch den Einsatz fortschrittlicher dynamischer Methoden, wie sie in diesem Projekt entwickelt und erfolgreich angewendet wurden, kann die Sicherheits beurteilung von Risikotechnologien deutlich verbessert werden. Das Ziel des Vorhabens zur Weiterentwicklung des Analysewerkzeugs MCDET besteht darin, das Methodenspektrum zur Auswertung von MCDET-Ergebnissen zu erweitern. Zusätzlich soll der Einsatz von MCDET flexibel und effizient gestaltet sowie dessen Anwendung vereinfacht werden. Durch die Verbesserung des Methodenspektrums wird die Qualität und Aussagekraft von Ergebnissen aus dem Zusammenwirken probabilistischer und deterministischer Sicherheitsanalysen verbessert, wobei bereits durchgeführte MCDET-Analysen durch zusätzliche Analyseinhalte erweitert werden können. Die Benutzerfreundlichkeit soll sowohl durch gezielte Vereinfachungen in der Eingabestruktur als auch durch die programmtechnische Weiterentwicklung des MCDET-Kerns erhöht werden. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeiten liegt in der flexiblen Erweiterbarkeit des Methodenspektrums, was einen modularen Aufbau des MCDET-Kerns voraussetzt.
Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forstliche Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg durchgeführt. Das Projekt hat zum Ziel, die Wasserhaushaltsansprache in Standortskunde und Standortskartierung mit Hilfe von deterministischen Wasserhaushaltsmodellen möglichst wirklichkeitsnah, räumlich hochaufgelöst und dynamisch in Bezug auf Klimawandel abzubilden. Die Ableitung flächig darstellbarer Stressindikatoren der Wasser- und Lufthaushalts dient zur Bewertung der aktuellen und zukünftigen Anbaueignung wichtiger Baumarten unter veränderten Klimabedingungen und ist damit Grundlage für eine risikoarme Forstwirtschaft.
Das Projekt "Vertiefte Untersuchung von Betriebserfahrungen aus Kernreaktoren - Generische Aufbereitung der Erkenntnisse und Schlussfolgerungen und Fachberatung zu speziellen Themen." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Die sich aus dem systematischen Screening von in- und ausländischen Ereignissen im Vorhaben 'Untersuchungen zu sicherheitstechnischen Fragestellungen für Anlagen im Leistungsbetrieb' sowie anderen Forschungsvorhaben ergebenden anlagenübergreifenden sicherheitstechnischen Fragestellungen oder Ereignisse mit besonderer anlagenspezifischer sicherheitstechnischer Bedeutung, sind interdisziplinären wissenschaftlich-technischen Analysen zu unterziehen. Dies hat mittels deterministischer und probabilistischer Methoden zu erfolgen. Sicherheitsrelevante Erkenntnisse und Empfehlungen mit sicherheitsverbessernden Maßnahmen sind in Form von Weiterleitungsnachrichten, Berichten zu den Rückflüssen von Weiterleitungsnachrichten, Precursorberichten und IRS-Monatsberichten aufzubereiten. Darüber hinaus ist es Aufgabe, fachliche Stellungnahmen bei kurzfristigen Anfragen des BMUB (RS I 3) zu aktuellen sicherheitstechnischen Fragen zu Kernreaktoren zu erarbeiten bzw. Informationen aufzubereiten. Die komplexen Themenbereiche der Aufträge erstrecken sich über den Bereich der Betriebserfahrung sowie über sonstige Fragestellungen zur nuklearen Sicherheit von Kernkraftwerken. Die Fachberatung des BMUB beinhaltet - kurzfristige Stellungnahmen im Rahmen der Aufsichts- und Genehmigungsverfahren, - Voruntersuchungen hinsichtlich grundlegender Fragestellungen der Bundesaufsicht, deren Bearbeitung unmittelbar begonnen werden muss, - Ausarbeitungen zu grundlegenden Fragen der Sicherheit der in Betrieb befindlichen Anlagen, - Fachberatung bei der Teilnahme an Länderausschusssitzungen bzw. an den Arbeitskreisen und sonstigen Besprechungen. - Zuarbeit bei der Beantwortung von Fragen aus der Bevölkerung und der Politik im Zusammenhang mit der Kernenergienutzung. Die oben beschriebenen Aufgaben sollen ab dem 01.04.18 kontinuierlich als Nachfolgevorhaben zum Vorhaben 3615R01321, dessen Laufzeitende voraussichtlich am 31.03.2018 sein wird, fortgesetzt werden.
Das Projekt "Vorhaben: Modellbildung für den Mündungsbereich/marines System" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Niedersächsischer Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz, Betriebsstelle Norden-Norderney, Forschungsstelle Küste (FSK) durchgeführt. 1. Projektzusammenfassung PLAWES In PLAWES wird mit dem Modellsystem Weser-Nationalpark Wattenmeer weltweit erstmals und umfassend die Kunststoffbelastung eines großen Flusseinzugsgebietes mit europäischer Dimension untersucht. PLAWES wird als Pionierstudie eine disziplin- und ökosystemübergreifende Analyse der Kontamination mit Mikroplastik (MP) durchführen sowie exemplarisch verschiedene punktuelle (Kläranlagen, Trennsysteme) und diffuse (Dränage, Atmosphäre) Quellen und Eintragspfade analysieren. Die Erkenntnisse fließen in einen Modellierungsansatz zur Bilanzierung sowie zur Identifikation primärer Transportmechanismen und Akkumulationszonen ein. Ökosystemische Auswirkungen von MP im System Weser-Wattenmeer werden anhand der Interaktion von Mikroplastik mit Pathogenen in Biofilmen sowie aquatischen Invertebraten untersucht. Die Erkenntnisse dieser ökologisch besonders relevanten Aspekte werden verwendet, um das Umweltrisiko von MP für das Modellsystem abzuschätzen und in der Folge auf andere Systeme übertragbar zu machen. Zudem werden am konkreten Beispiel des Modellsystems neue Informations- und Lehrmaterialien erstellt, um relevantes Wissen für die Zivilgesellschaft sowie Entscheidungsträger verfügbar zu machen. 2. Rolle der NLWKN-Forschungsstelle Küste innerhalb des Verbundes Die Forschungsstelle Küste trägt im Wesentlichen zum Arbeitspaket 3 'Modellgestützte Bilanzierung der diffusen und punktförmigen MP-Einträge' bei, insbesondere durch die Umsetzung des AP 3.3 - Modellbildung für den Mündungsbereich/marines System. Das Ziel des AP 3 ist eine räumlich aufgelöste Quantifizierung der diffusen und punktförmigen MP-Einträge und die Ausweisung räumlicher Belastungsschwerpunkte und Akkumulationszonen innerhalb des Flusseinzugsgebietes und des Ästuars. Hierzu werden die MP-Einträge in die Oberflächengewässer bzw. den gezeitenbeeinflussten Bereich aus unterschiedlichen Arten von Punktquellen (kommunale Kläranlagen, Trennkanalisation) und über diffuse Eintragspfade (Dränung, und atmosphärische Deposition) modelliert (AP 3.1 und 3.2). Die Arbeiten bauen auf dem deterministischen hydrologischen Bilanzmodell mGROWA21, dem konzeptionellen Emissionsmodell MEPhos22, dem agrarökonomischen Modell RAUMIS23 sowie im gezeitenbeeinflussten Bereich auf einer deterministischen, gekoppelten numerischen Transportmodellierung unter Berücksichtigung der ästuarinen Hydro- und Sedimentdynamik auf. Die in den AP 3.1 und insbesondere 3.2 ermittelten Größen werden über definierte Randbedingungen entlang des Gezeitenbereichs an das AP 3.3 übergeben. Im Rahmen des Vorhabens wird die Modellkette zielgerichtet im Hinblick auf die MP-Eintragsmodellierung im Binnenland und die weitere Ausbreitung des MPs im Unterlauf, Ästuar und Küstenvorfeld weiterentwickelt. Hierbei ist eine enge Zusammenarbeit zwischen den drei Teilen des Arbeitspakets vorgesehen. (Text gekürzt)
Das Projekt "Teilvorhaben: Integrierte effiziente Mechanismen für hochverfügbare Automotive-Systeme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AUDI AG durchgeführt. Autonomes Fahren ist seit langem Thema in Forschung und Entwicklung. Die Erfüllung widersprüchlicher Anforderungen an automatisiertes Fahren erfordert innovative Lösungsansätze für die eingebetteten Systeme in Fahrzeugen. Eine überaus große Herausforderung bei der Entwicklung selbstfahrender Fahrzeuge ist der Nachweis der zuverlässigen, zeitlich deterministischen Datenverarbeitung von Umfeldsensoren zur Interpretation der unmittelbaren Fahrzeugumgebung. Ziel des Projektes ist es, ein Elektroniksystem für das vollautomatisierte Fahren zu entwickeln. Das heißt, die SRS-Architektur bzw. die ergänzte AURIX-Architektur wird eine 'schnelle und energieeffiziente Rechnerarchitektur für elektronische Steuergeräte im Kontext mit automatisierten Fahrfunktionen' sein. Dahingehend übernimmt die AUDI AG die Festlegung der Systemanforderungen zur späteren praktischen Umsetzung, welche nach entsprechendem Entwicklungsprozess in Form eines Demonstrators im Versuchsfahrzeug getestet werden sollen.
| Origin | Count |
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| Bund | 76 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 76 |
| License | Count |
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| offen | 76 |
| Language | Count |
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| Deutsch | 58 |
| Englisch | 27 |
| Resource type | Count |
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| Keine | 31 |
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| Topic | Count |
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| Boden | 55 |
| Lebewesen & Lebensräume | 48 |
| Luft | 58 |
| Mensch & Umwelt | 76 |
| Wasser | 50 |
| Weitere | 76 |