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WMS Numerische Seegangsvorhersagen für die deutschen Küsten (CWAM)

Grundlage des numerischen Seegangsvorhersagesystems im Deutschen Wetterdienst (DWD) ist ein spektrales Seegangsmodell der 3.Generation (3G-WAveModel). Spektrale Modelle beschreiben den Zustand des Seegangs über das sogenannte Frequenz-Richtungs-Seegangsspektrum – das ist die 2-dimensionale Verteilung der Wellenenergie nach Wellenfrequenz (bzw Wellenperiode oder Wellenzahl) und Ausbreitungsrichtung. In der gegenwärtigen Version wird eine Auflösung von 36 Richtungen und 30 Frequenzen (Wellenperioden zwischen 1.5 und 24 Sekunden) verwendet. Im numerischen Modell wird die zeitliche Entwicklung des Seegangsspektrums an einer Vielzahl von Punkten eines über die Meeresoberfläche gespannten Gitters berechnet. Die Wellenenergie ändert sich durch die folgenden physikalischen Prozesse: • Wellenwachstum durch den abwärts gerichteten Impulsfluss aus dem Windfeld • Wellenkinematik (Advektion, Refraktion) • Umverteilung der Energie zwischen den Wellenzahlen durch nichtlineare Wechselwirkungen • Dissipation (interne Reibung und Wellenbrechen) Ähnlich wie die Kette der Atmosphärenmodelle (ICON, ICON-EU und ICON-D2) ist das Seegangsvorhersagesystem in verschiedene Vorhersagegebiete gegliedert: Das globale Modell GWAM, das Europamodell EWAM und das hoch auflösende Küstenmodell CWAM. Der Modellseegang wird durch analysierte und vorhergesagte 10m-Winde der Atmosphärenmodelle angetrieben.

WMS Numerische Seegangsvorhersagen für die europäische Küsten (EWAM)

Grundlage des numerischen Seegangsvorhersagesystems im Deutschen Wetterdienst (DWD) ist ein spektrales Seegangsmodell der 3.Generation (3G-WAveModel). Spektrale Modelle beschreiben den Zustand des Seegangs über das sogenannte Frequenz-Richtungs-Seegangsspektrum – das ist die 2-dimensionale Verteilung der Wellenenergie nach Wellenfrequenz (bzw Wellenperiode oder Wellenzahl) und Ausbreitungsrichtung. In der gegenwärtigen Version wird eine Auflösung von 36 Richtungen und 30 Frequenzen (Wellenperioden zwischen 1.5 und 24 Sekunden) verwendet. Im numerischen Modell wird die zeitliche Entwicklung des Seegangsspektrums an einer Vielzahl von Punkten eines über die Meeresoberfläche gespannten Gitters berechnet. Die Wellenenergie ändert sich durch die folgenden physikalischen Prozesse: • Wellenwachstum durch den abwärts gerichteten Impulsfluss aus dem Windfeld • Wellenkinematik (Advektion, Refraktion) • Umverteilung der Energie zwischen den Wellenzahlen durch nichtlineare Wechselwirkungen • Dissipation (interne Reibung und Wellenbrechen) Ähnlich wie die Kette der Atmosphärenmodelle (ICON, ICON-EU und ICON-D2) ist das Seegangsvorhersagesystem in verschiedene Vorhersagegebiete gegliedert: Das globale Modell GWAM, das Europamodell EWAM und das hoch auflösende Küstenmodell CWAM. Der Modellseegang wird durch analysierte und vorhergesagte 10m-Winde der Atmosphärenmodelle angetrieben.

WMS Numerische Seegangsvorhersagen für Küsten

Grundlage des numerischen Seegangsvorhersagesystems im Deutschen Wetterdienst (DWD) ist ein spektrales Seegangsmodell der 3.Generation (3G-WAveModel). Spektrale Modelle beschreiben den Zustand des Seegangs über das sogenannte Frequenz-Richtungs-Seegangsspektrum – das ist die 2-dimensionale Verteilung der Wellenenergie nach Wellenfrequenz (bzw Wellenperiode oder Wellenzahl) und Ausbreitungsrichtung. In der gegenwärtigen Version wird eine Auflösung von 36 Richtungen und 30 Frequenzen (Wellenperioden zwischen 1.5 und 24 Sekunden) verwendet. Im numerischen Modell wird die zeitliche Entwicklung des Seegangsspektrums an einer Vielzahl von Punkten eines über die Meeresoberfläche gespannten Gitters berechnet. Die Wellenenergie ändert sich durch die folgenden physikalischen Prozesse: • Wellenwachstum durch den abwärts gerichteten Impulsfluss aus dem Windfeld • Wellenkinematik (Advektion, Refraktion) • Umverteilung der Energie zwischen den Wellenzahlen durch nichtlineare Wechselwirkungen • Dissipation (interne Reibung und Wellenbrechen) Ähnlich wie die Kette der Atmosphärenmodelle (ICON, ICON-EU und ICON-D2) ist das Seegangsvorhersagesystem in verschiedene Vorhersagegebiete gegliedert: Das globale Modell GWAM, das Europamodell EWAM und das hoch auflösende Küstenmodell CWAM. Der Modellseegang wird durch analysierte und vorhergesagte 10m-Winde der Atmosphärenmodelle angetrieben.

Promotionscluster „Nexus Ressourcenschonung und Klimaschutz“

Im Promotionscluster „Nexus Ressourcenschonung und Klimaschutz“ wurden drei Promotionsvorhaben mit Mitteln des Ressortforschungsplans des Bundesumweltministeriums (⁠ BMUV ⁠) gefördert und durchgeführt. Die Promotionsvorhaben beinhalteten Themen wie z.B. Circular Economy und Design, Rohstoffe in erneuerbaren Energien und Dissipation von Funktionsmaterialien. Das Promotionscluster war an die Ressourcenkommission am Umweltbundesamt (⁠ UBA ⁠) angegliedert und zentrale Ergebnisse sind im vorliegenden Forschungsbericht kurz zusammengefasst. Veröffentlicht in Texte | 07/2024.

Promotionscluster 'Nexus Ressourcenschonung und Klimaschutz'

Im Rahmen des Promotionscluster "Nexus Ressourcenschonung und Klimaschutz", welches an die Ressourcenkommission am Umweltbundesamt (UBA) angegliedert ist, wurden drei Promotionsvorhaben mit Mitteln des Ressortforschungsplans des Bundesumweltministeriums (BMUV) gefördert und durchgeführt: Das Promotionsvorhaben I beschäftigt sich mit dem Thema "Die Gestalt der Nachhaltigkeit" und wurde an der Folkwang Universität in Essen von Herrn Dustin Jessen bearbeitet. Mit dem Promotionsvorhaben II zum Thema "Ressourcenleichter Aufbau der Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT)-Infrastruktur" befasste sich von 01.07.2018 bis zum 31.08.2019 Herr Florian Fiesinger an der Technischen Universität (TU) Clausthal. Dieses Vorhaben wurde von Frau Charlotte Joachimsthaler an der Technischen Universität (TU) Dortmund fortgeführt und auf den thematischen Schwerpunkt "Ressourcenbedarf der Energiewende" fokussiert. Das Promotionsvorhaben III wurde von Herrn Thomas Kippes an der Universität Augsburg bearbeitet und trägt den Titel "Dissipation von Funktionsmaterialien". Dieser Forschungsbericht fasst die zentralen Ergebnisse der drei Promotionsvorhaben zusammen. Eine Übersicht der drei Projekte sowie Verlinkungen zu bereits erfolgten Veröffentlichungen sind zu Beginn des Berichts kurz dargestellt. Quelle: Forschungsbericht

Teil 1

Das Projekt "Teil 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Pforzheim - Gestaltung, Technik, Wirtschaft und Recht, Institut für Industrial Ecology - INEC durchgeführt. Im Projekt werden drei Themenkomplexe bearbeitet. Der erste Komplex befasst sich mit der Bedeutung der Primärrohstoff- in Relation zur Sekundärrohstoffwirtschaft in Baden-Württemberg. Der zweite Komplex beschäftigt sich mit der Regionalisierung aktueller nationaler und internationaler Ansätze für volkswirtschaftliche Indikatoren zur Messung der Ressourceneffizienz. Im dritten vom INEC bearbeiteten Themenkomplex wird ein umfassender Bewertungsansatz zur Beurteilung des ökologischen und ökonomischen Aufwands bei der Primär- und Sekundärgewinnung von Rohstoffen vorgeschlagen. Im Mittelpunkt steht der Energieaufwand, der mit der Gewinnung oder dem Recycling von Rohstoffen verbunden ist ('Nexus'). Der Ansatz befasst sich z.B. mit dem Energieaufwand bei sinkendem Erzgehalt in der Primärgewinnung oder bei wachsender Dissipation von Wertstoffen beim Recycling. Angestrebt wird ein energetischer Indikator, der sowohl die Primär- und Sekundärgewinnung für verschiedene Rohstoffe wie auch die Substitution von Rohstoffen untereinander umfasst.

Water use characteristics of bamboo (South China)

Das Projekt "Water use characteristics of bamboo (South China)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Burckhardt-Institut, Abteilung Waldbau und Waldökologie der Tropen durchgeführt. Bamboos (Poaceae) are widespread in tropical and subtropical forests. Particularly in Asia, bamboos are cultivated by smallholders and increasingly in large plantations. In contrast to trees, reliable assessments of water use characteristics for bamboo are very scarce. Recently we tested a set of methods for assessing bamboo water use and obtained first results. Objectives of the proposed project are (1) to further test and develop the methods, (2) to compare the water use of different bamboo species, (3) to analyze the water use to bamboo size relationship across species, and (4) to assess effects of bamboo culm density on the stand-level transpiration. The study shall be conducted in South China where bamboos are very abundant. It is planned to work in a common garden (method testing), a botanical garden (species comparison, water use to size relationship), and on-farm (effects of culm density). Method testing will include a variety of approaches (thermal dissipation probes, stem heat balance, deuterium tracing and gravimetry), whereas subsequent steps will be based on thermal methods. The results may contribute to an improved understanding of bamboo water use characteristics and a more appropriate management of bamboo with respect to water resources.

Teilvorhaben: 3.2b

Das Projekt "Teilvorhaben: 3.2b" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Antriebstechnik durchgeführt. In Arbeitspaket 3.2. Turbulenzverteilung im Verdichter steht die akkurate Wiedergabe der spezifischen turbulenten kinetischen Energie sowie der turbulenten Dissipation in der freien Strömung im Fokus. Diese Kenngröße geht in die RANS Modellierung ein, die zur Berechnung der Aeroelastik der Schaufeln benutzt wird. Dies bedeutet, dass durch die Modellierung des Abklingverhaltens der Turbulenz in der Strömung auch im Bereich der Aeroelastik ein erheblicher Gewinn an Vorhersagegenauigkeit erwartet wird. Dadurch wird eine zuverlässigere und realitätsnahe Berechnung von Verdichterbeschaufelungen ermöglicht. Durch die verbesserte Wiedergabe der Turbulenz wird eine verbesserte Wiedergabe der Transitionslage und des Gitterverlusts und im Verbund mit dem Rotor eine verbesserte Wiedergabe des Stufenwirkungsgrads erreicht.

Process study of vertical mixing near the sea floor inside the central valley of the Mid-Atlantic Ridge near 37°N

Das Projekt "Process study of vertical mixing near the sea floor inside the central valley of the Mid-Atlantic Ridge near 37°N" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung, Fachbereich Klimawissenschaften, Sektion Physikalische Ozeanographie der Polarmeere durchgeführt. Vertical mixing associated with dissipation of turbulent kinetic energy sustains the circulation of the deep and abyssal ocean. New evidence is emerging that the highest mixing rates are found within the central valleys and ridge flank (transform) canyons of mid-oceanic ridge systems. An expedition is proposed to take place in August 2010 during which near-bottom oceanographic and marine-geologic measurements will be carried out in the central valley of the Mid-Atlantic Ridge near 37°N, using an autonomous underwater vehicle (AUV), complemented by 'classical' lowered and mooring-based techniques. It is currently unclear, which physical mechanisms control the intense turbulent dissipation in deep ocean canyons. Recent studies point to a potential role of hydraulic jumps, which have been observed in shallow water studies. We aim at testing whether tidally varying hydraulic jumps can explain the observed large vertical mixing over a sill in the central valley. To resolve the jumps AUV-based high-resolution horizontal fields of near-bottom turbulent kinetic energy dissipation and of flow velocities will be obtained. Further, high-resolution AUV multi-beam echo sounder mapping will allow us to study (i) the relationship between vertical mixing processes and the bathymetry, and (ii) the dynamic processes underlying the 'mixing active' morphology.

Properties of solitary wave trains at internal fronts in Lake Constance

Das Projekt "Properties of solitary wave trains at internal fronts in Lake Constance" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Konstanz, Limnologisches Institut durchgeführt. In the thermocline of lakes and oceans high-frequency internal waves are considered to be the major source of turbulent kinetic energy and a key process driving vertical mixing. In Lake Constance the most energetic high-frequency waves are typically solitary waves generated at the steepened front of the basin scale internal Kelvin wave. The main questions addressed in this project are how stratification, the characteristics of the internal front and lake-morphometry affect the occurrence and properties of solitary wave trains at the internal front in Lake Constance, how much energy is lost from these solitary waves and the wave front to turbulence in the open water and how the properties of solitary wave trains change along their path of propagation. The study will combine the analysis of existing data on high-frequency temperature time series from several years with a new field experiment. The empirical investigations will be complemented by numerical modeling solving the Korteweg-de Vries / Korteweg-de Vries-Burgers equation with spatially varying coefficients to simulate solitary wave trains at the internal front. The spatial differences in solitary wave amplitude, the frequency of the occurrence of solitary waves provided by the statistical analysis and the empirical estimates of energy dissipation during the passage of solitary waves will provide a basis to assess the role of solitary waves for the energy flux from basin scale motion to turbulence and for mixing in the open water.

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