Das Projekt "E-DuR" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH - Fachbereich Endlagersicherheitsforschung durchgeführt. In der Zeit von 1994 bis 2003 wurden die beiden Rechenprogramme d3f (distributed density-driven flow) und r3t (radionuclides, reaction, retardation, and transport) zur Modellierung von Dichteströmungen aufgrund von Versalzungen bzw. von Radionuklidtransporten unter der Federführung der GRS entwickelt. Jetzt sollen die Programme um die Möglichkeiten Klüfte explizit zu modellieren, den Wärmetransport bei Dichteströmungen zu berücksichtigen und freie Grundwasseroberflächen und Potentialströmungen zu betrachten, erweitert werden. Die Aufgaben werden innerhalb eines Verbundprojektes bearbeitet. Dabei hat die GRS die Verantwortung für AP 1 Leitung des Vorhabens. AP 2 Entwicklung einer Benutzeroberfläche. AP 3 Testrechnungen sowie AP 4 Abschlussbericht, mit Fortschreibung der Anwenderhandbücher und der Testfallsammlung. Das AP 7 Kluftmodellierung wird als FuE-Auftrag durch das Steinbeis-Forschungszentrum bearbeitet. Aufgrund der Erfahrungen aller Projektteilnehmer sind die Erfolgsaussichten gut.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH - Fachbereich Endlagersicherheitsforschung durchgeführt. Für die zentrale Wasserversorgungsinfrastruktur in der Zukunft sind Veränderungen durch den klimatischen und demographischen Wandel zu berücksichtigen. Insbesondere ein Anstieg des Meeresspiegels mit einem daraus resultierenden Vordringen von Salzwasser in die Aquifere der Küste, eine veränderte Wasserführung der Flüsse und eine veränderte Niederschlagsverteilung sind mögliche Auswirkungen. Primäre Aufgabe des Teilprojektes GRS ist es, mit Hilfe der Strömungs- und Transportprogramme d3f und r3t für die Regionen, in denen die Problematik einer drohenden Versalzung der Grundwasserleiter eine Rolle spielt, dreidimensionale Grundwassermodelle unter Berücksichtigung des Dichteeinflusses zu entwickeln und, wenn notwendig, auf dieser Basis auch Schadstofftransporte zu modellieren. Das Teilvorhaben 'Grundwasser' liefert damit eine wesentliche Grundlage für die Analyse der möglichen Auswirkungen und Konsequenzen. Arbeitsplanung: Neben der Modellierung der dichtebeeinflussten Strömungen ist das Teilvorhaben am Diskussionsprozess der lokalen Akteure zur Szenarienentwicklung beteiligt. Auf der Basis der Diskussion über die Szenarien und den Ergebnissen der Konsequenzenanalyse wird ein Planungsinstrumentarium erstellt. Aufbauend auf dessen Ergebnissen werden dann wiederum gemeinsam mit den Partnern Anpassungsstrategien für die Wasserversorger entwickelt. Die GRS vertritt in diesem Prozess die Ergebnisse aus dem dichtebeeinflussten Grundwassermodell.
Das Projekt "Modeling the Antarctic ice sheet using a fracture-induced calving parameterization" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V. durchgeführt. The project encompasses: A) the expansion of the fracture density approach to account for the depth and orientation of fractures on their way down the flow towards the calving front; B) an extended calving law based on rift formation, validated against observational data and tested in regional simulations. Providing a probability density function for calving based on statistics; C) a paleoclimatic simulation of the Antarctic ice sheet (about 20.000 years) with fracture-related model improvements. Coupling to an ocean model for the transport of released icebergs, validation against sediment records. -- This research is relevant for society, because it improves the understanding of rapid sea-level changes in the past and provides therewith the necessary knowledge for the risk assessment of such events in an increasingly warming future climate.
Das Projekt "Effects of eddy variability on the response of the ACC to global warming (R'Eddy)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR), Forschungsbereich 1: Ozeanzirkulation und Klimadynamik, Forschungseinheit Theorie und Modellierung durchgeführt. Observations show a significant intensification of the Southern Hemisphere Westerlies over the past decades. A continuation of this trend is projected by climate models for the 21st century if greenhouse gas emissions continue to grow. The dynamic response of the Antarctic Circumpolar Current (ACC) to the atmospheric forcing depends on an intricate balance between wind-driven (Ekman) transports, eddy-induced transports, and changes in the meridional density contrast due to concomitant anomalies in the buoyancy fluxes. Climate model studies generally show a progressive increase in the ACC transport as well as in its meridional overturning circulation, behaviour of critical importance for the carbon dioxide uptake in the Southern Ocean. This picture is under debate, because the Ekman effect is thought to be opposed by wind-induced increases in eddy fluxes, an effect that may not be captured in current eddy transport parameterizations. The aim of this project is to examine the impact of explicitly resolved eddies on the Southern Ocean's response to global warming by conducting a sequence of global climate model simulations with successively increased resolutions (up to 1/12° to 1/15°) in the ACC regime of the ocean component. The results of the high-resolution experiments will provide a benchmark for the reliability of eddy parameterization schemes in non-eddy resolving climate and carbon cycle models.
Das Projekt "Sub project: Population genetic impacts of a changing ambient conditions on marcro-in-vertebrates with different life history strategies in running waters" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Mainz, Institut für Zoologie, Abteilung V Ökologie durchgeführt. It is expected that in the course of global warming the present flow regimes of rivers will change and that extreme situations such as floods and low water will increase in frequency and intensity. We study the population genetic effect of these changes by comparing rivers of different flow regimes - Rhine and Danube (snowmelt) versus Moselle and Main (groundwater) - and three species with different life histories (high/low dispersion and high/low drought resistance). We will use markers on the level of enzymes and DNA. A shift of genotypes due to higher water temperatures and a decrease of genetic variability is expected. The former reflects the microevolutionary response and enables the survival under changing environmental conditions. The latter is caused by repeated bottle necks triggered by extreme fluctuations of local and regional population sizes accompanying floods and droughts. It limits this response and may reduce the survival of populations within their present distribution limits. This study will allow the assessment of these two processes. The sources of immigration and recolonisation ways after local extinctions will be studied by molecular markers. The role of reservoirs and barrages as refuges resp. impediment of dispersal will be analysed. Genotypes that dominate under certain temperature or flow regime will be provided for physiological studies and proteomic analyses to the co-operating working groups. Results on the amount and distance of gene flow (dispersal) as well as population densities observed in field will be input to the modelling project.
Das Projekt "Modellierung der Salz-Süßwasser-Grenzfläche im Grundwasser und des Transportes wassergelöster Inhaltsstoffe am Beispiel des Wasserwerks Hamburg-Curslack" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Arbeitsbereich Wasserwirtschaft und Wasserversorgung durchgeführt. Zielsetzung des Projektes ist es, die langfristige Verlagerung der Salz-Süßwasser-Grenzfläche im Einflußbereich von Grundwasserentnahmen zu prognostizieren. Erforderlich hierfür sind insbesondere die Evaluierung bestehender numerischer Salz-Süßwassermodelle Beispielhafte Anwendung auf das Untersuchungsgebiet Hamburg-Curslack Weiterentwicklung der Rechnerprogramme (Datenaufbereitung und Visualisierung) Untersuchungen zum Strömungsverhalten von Grundwasser, welches von Salzstöcken im Untergrund beeinflußt wird, erfordern die Berücksichtigung der vom Salzgehalt abhängigen Wasserdichte. Schon bei Dichteunterschieden von wenigen Promille wird die Strömung durch dichteinduzierte Bewegungen beeinflußt. Die Dichteströmung zeigt neue Phänomene, wie z.B. Instabilität bei Überschichtung von Süßwasser mit Salzwasser, was zu Finger- und Walzenbildung führt, sowie Upconing, dem Salzwasseraufstieg aus der Tiefe bei Entnahme in darüber gelegenen Süßwasserschichten. Bei der mathematischen Beschreibung der Salz-Süßwasser-Grenzfläche kann die übliche Piezometerhöhe nicht mehr angewendet werden, sondern es wird mit einem dichteabhängigen Potential gerechnet. Der antreibende Druck-gradiententerm im DARCY-Gesetz wird durch einen weiteren Term ergänzt, der vom Dichtegradienten abhängt. Deshalb ist die numerische Modellierung der Salz-Süßwasser-Grenzfläche nur mit Transportgleichungen möglich, die dichteabhängige Terme enthalten. In diesem Fall kann nicht erst die Strömungsgleichung und dann unabhängig davon die Transportgleichung gelöst werden, sondern es ist ein iteratives Vorgehen notwendig. Die nichtlinearen Terme in den Transportgleichungen bedingen einen extrem hohen Rechenaufwand, der für praktische Aufgabenstellungen in der Regel nur 2D-Modelle ermöglicht. Ein Ansatz besteht darin, zunächst im Untersuchungsgebiet ein 3D-Strömungsmodell zu entwickeln, und dann an geeigneten Positionen vertikale Schnittebenen anzulegen, in denen Rechenläufe mit einem dichteabhängigem 2D-Modell durchgeführt werden. Als 3D-Strömungsmodell hat sich das Programm MODFLOW (MCDONALD, M.G. und HARBAUGH, A.W., 1988) vielfach bewährt. Für MODFLOW existieren mehrere graphische Benutzer-oberflächen, u.a. der Pre- und Postprozessor Argus ONE. Dieses Programm ist als GIS konzipiert und erlaubt die Anwendung unterschiedlicher Rechenmodelle als Plug-in. Der Aufbau eines dichteabhängigen Modells erfolgt zunächst in Vertikalschnitten. Hierfür wird das Programm SUTRA (VOSS, C.I., 1984) eingesetzt. Für SUTRA existiert eine grafische Benutzeroberfläche, die als Plug-in innerhalb des Systems Argus ONE eingesetzt werden kann. Im nächsten Schritt soll der Aufbau eines komplexen dichteabhängigen 3D-Strömungsmodells erfolgen. Hierfür sind Programme wie FE-Flow (WASY, 1998) oder das neu entwickelte numerische Modell d3f (GRS, 1998) anwendbar. Als Untersuchungsgebiet wurde der Bereich Hamburg-Curslack ausgewählt. Für dieses Gebiet liegen umfangreiche geologische und hydrochemische Daten vor. ...
Das Projekt "Baggergut: Simulation morphodynamischer Vorgaenge unter dem Einfluss von Dichteeffekten am Beispiel der Einbringung von Baggergut" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft, Fachgebiet Wasserbau und Hydraulik durchgeführt. Bei der Verklappung von Baggergut im Kuestenbereich treten dichtbedingte Stroemungen im Wasserkoerper auf. Diese ueberlagern sich mit den natuerlichen Stroemungsverhaeltnissen. An der Sohle tritt das Baggergut mit dem dort vorhandenen Sohlmaterial in Wechselwirkung, wird ueber eine gewisse Strecke transportiert und ggf. in die Sohle eingemischt. Der Verbleib des Baggergutes kann mit numerischen Modellen, die diese Effekte beruecksichtigen, simuliert werden. In diesem Projekt soll ein vorhandenes Modell, das bereits erfolgreich fuer die Simulation des Verbleibs von Baggergut eingesetzt wurde, um die Beruecksichtigung der dreidimensionalen Dichtestroemungen erweitert werden. Vorhandene Messdaten aus der Elbe werden genutzt, um die Dichtestroemungseffekte im Nahbereich einer Verklappungsstelle zu erfassen. Dann treten die salzgehaltsbedingten Dichteffekte hinzu, indem eine Probeverklappung in der Aussenweser mit den derzeit besten Messmethoden verfolgt wird. Die Messungen fliessen in die Entwicklung und Testung des numerischen Modelles ein. Der Einsatz dieses Modelles ermoeglicht ein verbessertes umweltvertraeglicheres Management von Baggergutverbringung.
Das Projekt "Advanced bipolar membrane processes for remediation of highly saline waste water streams (NEW ED)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Aachener Verfahrenstechnik, Lehrstuhl für Chemische Verfahrenstechnik durchgeführt. Objective: NEW ED aims at closing industrial water cycles and reducing the amount of waste water streams with highly concentrated salt loads stemming from a broad range of industrial production processes by exploiting the waste components (salts) and transforming them to valuable products. This will be achieved by developing new micro- to nano-porous bipolar membranes for bipolar electrodialysis (BPMED), a new membrane module concept and by integrating this new technology into relevant production processes. The bipolar membrane process produces acids and bases from their corresponding salts by dissociating water at the interface within the bipolar membranes. However, BPMED so far has been applied only in niche markets due to limitations of the current state of membrane and process development. Major drawbacks of the classic BPMED process are low product purity, limited current density and formation of metal hydroxides at or in the bipolar membrane. The objective of this project is to overcome these limitations by developing a new bipolar membrane and membrane module with active, i.e. convective instead of diffusive water transport to the transition layer of the bipolar membranes, where water dissociation takes place. The key feature of the innovative new bipolar membranes is a nano- to micro-porous and at the same time ion conducting intermediate transition layer, through which water is convectively transported from the side into the transition layer. The porous transition layer may have either the character of a cation or an anion exchanger. Several promising intermediate layer materials together with different monopolar ion-exchange layers will be tested and characterized. Membrane manufacturing and new module concepts will be investigated to exploit the full potential of the new bipolar membrane technique. Integration of the developed membranes and modules into relevant production processes is an essential part of the project.
Das Projekt "Three-dimensional analysis of coupled thermohaline flow and reactive transport in fractured geothermal reservoirs" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Strömungsmechanik und Umweltphysik im Bauwesen durchgeführt. Studying coupled 3D thermohaline flow and reactive transport in fractured materials is important in the context of estimating lifetime and efficiency of geothermal reservoirs. Thermal energy extraction with the common Hot Dry Rock method will lead to steep gradients of water temperature, water density and presumably solute concentration. As a result, chemical reactions (precipitation/dissolution) and a modification of the flow regime due to coupled thermal-solutal ('thermohaline') flow is expected to occur in the 3D fractured reservoir. To date, a number of coupled geoprocesses in the 3D subsurface have not yet been investigated. These include, amongst others, thermohaline flow in fractured rock, 3D variable-density flow in fractured rock, and the effect of reactive transport on geothermal reservoir efficiency. In particular, this project will focus on (i) the study of viscosity-effects on variable-density flow in porous and fractured-porous reservoirs, (ii) the impact of chemical reactions on geothermal reservoir efficiency, (iii) the study of variable-density flow in 3D fractured reservoirs, (iv) thermohaline ('double-diffusive') convection in fractured geothermal reservoirs, (v) the transient analysis of thermohaline flow in porous media, and (vi) the efficient representation of complex 3D fracture networks in a finite-element mesh of variable topography and inclined hydrogeological units. The goal of this project is to provide adapted and efficient modelling tools to theoretically examine coupled processes. Numerical models are useful tools because systems of high complexity can be studied, which is difficult and sometimes impossible in field or laboratory experiments. The results of this project will (i) yield fundamental knowledge on the above mentioned coupled geoprocesses in 3D fractured rock as well as their interaction, (ii) assist in the identification of important processes relevant for the long-term operation of georeservoirs, (iii) help to identify the relevant parameters, (iv) provide adapted tools for the long-term prediction of reservoir productivity and efficiency, and (v) help to estimate the relative importance of individual coupled processes.
Das Projekt "Instabile Dichteströmung im Subterranen Ästuar - Ein Multiplikator für den 'Iron curtain' und reaktive Transportprozesse?" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Institut für Biologie und Umweltwissenschaften durchgeführt. Submarine Grundwasseraustritte sind wichtige Komponenten des hydrologischen Kreislaufs und tragen wesentlich zum Austrag von Nährstoffen, Kohlenstoff und Metallen aus den küstennahen Grundwasserleitern in die Küstenmeere bei, in Folge dessen sie küstennahe marine Ökosysteme beeinflussen. Das derzeitige Bild der hydraulischen Bedingungen im subterranen Ästuar ist, dass eine von Gezeiten und Wellenbewegung induzierte Salzwasserzirkulationszelle einen Süßwasser-'tube' überlagert. Unsere eigenen Forschungsergebnisse legten jedoch kürzlich nahe, dass diese Schichtung unter bestimmten Randbedingungen instabil wird, die Salzwasserzirkulationszelle und der Süßwasser-'tube' nicht mehr existieren und stattdessen Salzwasserfinger in das darunterliegende Süßwasser absinken. Dies würde die subterranen Grundwasseraustrittsmuster stark verändern und sich mit großer Wahrscheinlichkeit auch auf die geochemischen Prozesse im Untergrund auswirken. Das Projekt kombiniert physikalische Laborversuche und numerische Modellierung, um zu untersuchen (i) ob und wo ein Absinken von Salzwasserfingern in das darunterliegende Süßwasser in der Natur denkbar ist, (ii) welchen Einfluss Sedimenteigenschaften (z.B. Heterogenität) und Randbedingungen (z.B. saisonal variabler Süßwasserzustrom) auf die Ausbildung von Salzwasserfingern haben, (iii) wie die Strömungsmuster in 3-D aussehen, (iv) welche Möglichkeiten der Vorhersage es für die instabilen Strömungsmuster gibt und wie man diese verbessern kann sowie (v) welchen Einfluss die veränderten Strömungsmuster letztlich auf die biogeochemischen Prozesse und die Formation von stark adsorbierenden Eisen(III)hydroxidoberflächen ('Iron curtain') in sandigen Strandgrundwasserleitern und die davon abhängigen Stoffausträge in das Meer haben.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 38 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 38 |
| License | Count |
|---|---|
| open | 38 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 38 |
| Englisch | 11 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 26 |
| Webseite | 12 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 27 |
| Lebewesen & Lebensräume | 27 |
| Luft | 21 |
| Mensch & Umwelt | 38 |
| Wasser | 30 |
| Weitere | 38 |