Das Projekt "Modelling the impact of global warming on the trophic state of the upper ocean" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR) durchgeführt. The main aim of the proposed research is a quantitative evaluation of the potential impact of global warming on the trophic balance of the upper ocean. Primary production, as well as autotrophic and heterotrophic respiration are all expected to increase with temperature, and a number of experimental culture studies suggest that the increase with temperature is more pronounced for respiration than for production. This notion has been further confirmed on the ecosystem level in recent short-term mesocosm studies. According to these results, an expected direct effect of global warming is a weakening of the biological carbon pump. In contrast to indirect effects arising from changes in circulation and stratification, such a direct temperature effect has not yet been investigated quantitatively on a global scale. Using an Earth System Model of intermediate complexity, the proposed study will investigate the sensitivity of the model's biological pump to different parameterisations of temperature effects on autotrophic and heterotrophic processes, each calibrated by available experimental data from culture and mesocosm studies. The ability of different parameterisations to closely reproduce regional patterns of biogeochemical tracer distributions will first be evaluated for pre-industrial steady-state solutions. In a second step, the model will be forced with IPCC-type CO2 emission scenarios over the 21st century in order to estimate the impact of direct temperature effects on the marine biota relative to indirect effects via changes in circulation and stratification.
Das Projekt "Microphysics of ice particles at the polar summer mesopause (Microlce)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Meteorologie und Klimaforschung, Atmosphärische Aerosolforschung durchgeführt. Mesospheric ice particle may nucleate in the polar summer mesopause at heights between 80-90 km and temperatures below 150 K on nanometer sized meteoric smoke particles. Under favorable conditions, they are visible from ground as noctilucent clouds. These ice particles modify the charge state of the surrounding plasma and are therefore accompanied by radar echoes, known as polar mesosphere summer echoes. Both phenomena can be observed straightforwardly by remote sensing methods from the ground and thus are valuable probes for the otherwise elusive physical and dynamical processes at the mesopause. Changes in these signals are often used to infer long term climatic trends in this height region. Despite of this importance, we are lacking fundamental knowledge about the nucleation and growth processes of ice in the thermodynamic, chemical and electrical environment of the mesopause. Progress in this understanding would significantly enhance the descriptive and predictive capabilities of mesospheric models and thus our understanding of the role of the mesopause region in the climate system. Comprehensive laboratory experiments on these processes have become possible only recently with the establishment of a new experimental setup at the Karlsruhe Institute of Technology (KIT), which allows to study ice nucleation on nanoparticles under realistic mesospheric conditions on well characterized mineral nanoparticles. In close collaboration between the experimental group in Karlsruhe (T. L.) and the modeling team in Kühlungsborn (M. R.) we propose to study the nucleation and growth rates of ice on realistic nanoparticles composed of typical minerals as olivine and to implement the findings into mesospheric modeling. All model results will be validated versus observational results available at the IAP Kühlungsborn. Furthermore we want to determine the optical properties of the growing mineral/ice systems to allow for a direct comparison with remote sensing signals. A parallel project (ELOMA) proposed by groups from the University of Rostock and the IAP in Kühlungsborn will complement the scheduled research with respect to the electronic and optical properties of the meteoric smoke particles.
Das Projekt "Experimentelle Studie der Wechselwirkung der Atmosphäre mit Polynjen und Meereis in Grönland (IKAPOS)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Trier, Fachbereich VI Raum- und Umweltwissenschaften, Fach Umweltmeteorologie durchgeführt. Processes of the exchange of energy and momentum at the sea-ice/ocean/atmosphere interface are key processes for the polar climate system. Heat and moisture fluxes are strongly modulated by open water fractions associated with polynyas, having important consequences for the atmosphere, ocean processes, ice formation, brine release, gas exchange and biology. The project aims at the study of the atmospheric processes forcing and maintaining polynyas in the Greenland area. The study will focus on the interaction between the katabatic wind system and the sea-ice/ocean system in the coastal area of north and northwest Greenland, and on the atmosphere/sea-ice/ocean exchange processes over the North Water Polynya (NOW). The main tool of the experimental study will be the polar aircraft of the Alfred-Wegener Institute (AWI). The experiment will be carried out in coordination with AWI and with the Canadian ArcticNet program, and is part of the International Polar Year (IPY). The data of the experiment will be used for the validation of model simulations and parameterisations.
Das Projekt "Indicators and tools for restoration and sustainable management of closed-deciduous forests in East Africa" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Waldbau-Institut durchgeführt. Objectives: The study links East African and European re-searchers into strategic alliances so as to contribute to resolving conflicts prevailing between the needs of different forest stakeholders and the need to sustain the remaining forest and its biodiversity. The project will develop a scientific basis and directly applicable tools for forest ecosystem restoration and sustainable management. The particular objectives are to: - Establish and validate ecological & socio-economic criteria against which status and pro-cesses of forest and its management can be assessed - Assess indicators that permit inference of the status of a particular criterion and to formulate appropriate verifiers - Design and validate nature-based silvicultural tools to gear operations so as to improve local livelihoods and sustain forest resources - Integrate results into appropriate technology packages and disseminate to target-groups. Activities: Establishment of country-specific tandems of local and European institutions. Identification of locally applicable C&I for sustainable forest management and standardisation of research methods. Together with stakeholders, joint development of a framework in which C&I can be verified locally, based on prevailing information and complementary research. Participating NGOs to facilitate establishment of socio-economic context, research institutions to investigate status and dynamics of forests. In parallel, research will commence on silviculturally relevant ecosystem characteristics. Mid-project evaluation of descriptive-analytical 1st project phase so as to formulate the experimental, predictive 2nd phase of the study. Definition of research approaches to calibrate verifiers for indicators and to test silvicultural tools suited to guide the forest ecosystem into the desired direction or status. Research on the management of invasive species, natural establishment of desirable species and on stand improvement treatments. The continuous input and evaluation through an NGO moderator will help to fine-tune and ensure the client-orientated approach of the silvicultural research. A specific communication module serves to translate scientific findings into technological packages relevant to stakeholders. Expected Outcome: Regional framework to assess sustainability of forest management. Silvicultural tools for forest restoration and sustainable forest management. Research findings translated into formats appropriate to the target group, including extension, policy advice and management guidelines.
Das Projekt "SP 1.5 Molekulare Charakterisierung von gelösten organischen Stoffen in der Meeresoberflächen-Mikroschicht (SML) und deren Einfluss auf den anorganischen Kohlenstoffkreislauf" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Institut für Chemie und Biologie des Meeres durchgeführt. Unsere Motivation ist es, die Rolle von gelöstem organischem Material (DOM) in marinen Oberflächenfilmen (SML) als eine Schlüsselkomponente zu verstehen, die den Gasaustausch zwischen Atmosphäre und Meer, die Karbonatchemie, sowie die Ökophysiologie der assoziierten Organismen beeinflusst (Engel et al., 2017). Während unserer Vorarbeiten haben wir Hinweise auf einen bisher unbekannten Zusammenhang zwischen DOM und Karbonatchemie in der SML gefunden, sowie auf eine hohe räumlich-zeitliche Dynamik in der DOM-Zusammensetzung. Obwohl die hohe Heterogenität des SML-DOM-Geometabolom (d.h. die Gesamtheit des DOM-Pools, der durch biotische und abiotische Prozesse produziert und modifiziert wird) bekannt ist, gibt es wenige detaillierte Studien darüber. Insgesamt gibt es noch kein mechanistisches Verständnis darüber, unter welchen Bedingungen DOM in der SML in verschiedene chemische Fraktionen aufgeteilt wird. Dies liegt an der derzeit geringen Verfügbarkeit von Daten von einer größeren Anzahl von Untersuchungsstandorten unter unterschiedlichen Umwelt- und Versuchsbedingungen, sowie an einen Mangel an interdisziplinären Studien, die Physik, Geochemie und Biologie kombinieren. Mit anderen Worten, uns fehlen grundlegende (organo-)geochemische Informationen von der größten Luft-Wasser-Grenzfläche der Erde, mit unbekannten Konsequenzen für den damit verbundenen Austausch von klimarelevanten Gasen. In diesem Projekt streben wir an, diese Lücke durch sich ergänzende Messungen der DOM-Zusammensetzung und anorganischer Kohlenstoff-Systemparameter zu schließen. Die Relevanz für die Forschungseinheit BASS ergibt sich aus dem Ziel unseres Teilprojekts, die fehlenden grundlegenden biogeochemischen Informationen des SML-DOM-Inventars zur Verfügung zu stellen und sie in den Kontext der Ökosystemprozesse in der SML zu setzen, einschließlich der DOM-Produktion (SP1.1) sowie des mikrobiellen (SP1.2) und photochemischen (SP1.4) Umsatzes. Darüber hinaus werden wir den Beitrag des DOM-Geometaboloms zum Säure-Basen-Gleichgewicht der SML untersuchen, von dem wir erwarten, dass es die Gasgleichgewichte in der Grenzfläche - insbesondere im Kohlensäuresystem und damit auch die Treibhausgasflüsse - beeinflusst (SP2.1).
Das Projekt "Teilvorhaben 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität zu Kiel, Institut für Volkswirtschaftslehre durchgeführt. Das Ziel dieses Projektes ist es, Methoden der experimentellen Ökonomie und der angewandten allgemeinen Gleichgewichtsmodellierung (CGE) zu verbinden, um zu untersuchen, wie sich die Entscheidungsträger in sozialen Dilemma-Situationen mit kollektiven Risiken wie Klimawandel verhalten. Ziel ist es, Erkenntnisse zu gewinnen, die für die internationalen Klimaverhandlungen von Bedeutung sind. Eine Kernfragestellung ist dabei, welche Faktoren internationale Kooperation bei Klimaverhandlungen begünstigen bzw. sich nachteilig auswirken und wie bestimmte Faktoren mit einander interagieren. Die Arbeit ist in fünf Module unterteilt. Zunächst werden die Experimente zur Untersuchung der Rolle der Kommunikation, der Rolle von Asymmetrien und der Rolle von Anreizmechanismen konzipiert. Zweitens werden Experimente mit Studenten der Universität Kiel durchgeführt. Drittens werden Experimente mit den Teilnehmern des Global Economic Symposiums, also realen Entscheidungsträgern durchgeführt. Viertens werden die Ergebnisse der Experimente analysiert. Insbesondere wird der Einfluss bestimmte Faktoren, wie die Art der Kommunikation, Rolle von Asymmetrien, und Möglichkeit der Sanktionierung untersucht. Abschießend, aufbauend auf den Ergebnissen der experimentellen Teile, wird die Implementierung von alternativen Ermutigungs- und Sanktionsmechanismen in ein klimapolitisches Abkommen mittels eines CGE-Modell simuliert, um Wohlfahrtseffekte auf die verschiedenen Länder zu berechnen.
Das Projekt "Teilvorhaben 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Weltwirtschaft durchgeführt. Das Ziel dieses Projektes ist es, Methoden der experimentellen Ökonomie und der angewandten allgemeinen Gleichgewichtsmodellierung (CGE) zu verbinden, um zu untersuchen, wie sich die Entscheidungsträger in sozialen Dilemma-Situationen mit kollektiven Risiken wie Klimawandel verhalten. Ziel ist es, Erkenntnisse zu gewinnen, die für die internationalen Klimaverhandlungen von Bedeutung sind. Eine Kernfragestellung ist dabei, welche Faktoren internationale Kooperation bei Klimaverhandlungen begünstigen bzw. sich nachteilig auswirken und wie bestimmte Faktoren mit einander interagieren. Die Arbeit ist in fünf Module unterteilt: Zunächst werden die Experimente zur Untersuchung der Rolle der Kommunikation, der Rolle von Asymmetrien und der Rolle von Anreizmechanismen konzipiert. Zweitens werden Experimente mit Studenten der Universität Kiel durchgeführt. Drittens werden Experimente mit den Teilnehmern des Global Economic Symposiums, also realen Entscheidungsträgern durchgeführt. Viertens werden die Ergebnisse der Experimente analysiert. Insbesondere wird der Einfluss bestimmte Faktoren, wie die Art der Kommunikation, Rolle von Asymmetrien, und Möglichkeit der Sanktionierung untersucht. Abschießend, aufbauend auf den Ergebnissen der experimentellen Teile wird die Implementierung von alternativen Ermutigungs- und Sanktionsmechanismen in ein klimapolitisches Abkommen mittels eines CGE-Modell simuliert, um Wohlfahrtseffekte auf die verschiedenen Länder zu berechnen.
Das Projekt "Dichtigkeit von Lagerstätten-Deckschichten Untertage bezüglich CO2-Speicherung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Lehrstuhl für Applied Geophysics and Geothermal Energy, E.ON Energy Research Center (ERC) durchgeführt. Geological storage involves injecting CO2 directly into underground geological formations. CO2 has been used for decades in oil industry to increase recovery (Figure 1). Saline aquifers (Figure 2)have also been suggested as CO2 storage sites. Prevention of post sequestration leakage to the surface from deep saline aquifers is one the key issues in disposal of CO2 into the aquifer. The permanence of the sequestration of CO2 into the saline aquifer depends strongly on the integrity of the top sealing formation over geological time (from one hundred to several thousand years depending on the size). In order to assess whether the stored CO2 retains in the formation or not, the resistivity of the cap rock against the geochemical alteration or geomechanical deformation should be examined. Numerical Simulation: This multidisciplinary project is aimed to better quantify the long-term integrity of the cap rock based on the laboratory experiments. In order to characterize the reservoir, laboratory experiments will be conducted on the selected rocks form the North Rhine-Westphalia (Germany) region including petrophysical tests. In this study, the experimental results and the geologic data of the Bunter sandstone and Rotliegend sandstone formations will be used in geological model. Using ECLIPSE commercial simulator enables us to fill the gap between theoretical analysis and laboratory experiments. Several injection scenarios will be performed to study the multi-component behavior of the multi-phase flow in porous media as well as geochemical alteration and geomechanical deformation of the cap rock. We will also introduce the transport phenomena (heat and mass transfer) of CO2 by using SHEMAT and TOUGHREACT simulators. Finally we will look for a solution to link these three simulators to have the best leakage risk assessment. This project is funded by the West LB foundation 'Future of North Rhine-Westphalia.
Das Projekt "Auswirkungen landnutzungsabhängiger Bodengefügedynamik auf die präferenzielle Verlagerung von Wasser und gelösten Stoffen in 'Paddy'-Reisfeldern in Abhängigkeit von der Raumskala" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V., Institut für Bodenlandschaftsforschung durchgeführt. Um die umweltrelevanten Auswirkungen landwirtschaftlicher Nutzung auf Menge und Qualität der Wasserressourcen zu studieren, müssen präferenzielle Verlagerungsvorgänge von Wasser und gelösten Stoffen in Abhängigkeit von Bodengefüge und -heterogenität auf unterschiedlichen Raumskalen untersucht werden. Beim Nassreisanbau (Paddy-Reis) mit zeitweiliger Überflutung des Bodens ändert sich das Gefüge der meist tonigen Böden in Abhängigkeit von der Entwässerung durch Schrumpfen und infolge der Bearbeitung unter Wasser (Puddling) durch Homogenisierung, Verknetung und Quellen. Ziel des Projekts ist es, die Wechselwirkungen zwischen den feldskaligen Effekten des Anbausystems und Wasserhaushalts auf die lokale Dynamik des Bodengefüges einerseits und die damit zusammenhängenden Pedon-skaligen präferenziellen Verlagerungsprozesse auf die feld- und einzugsgebietsskalige Qualität des Grundwassers quantitativ zu analysieren. Dazu werden Prozesse auf der Aggregat-, Pedon-, und Feldskala in Bezug zum Bodengefüge betrachtet. Wasser- und Nährstofftransport auf Feldskala wird mittels Tracerexperimenten verfolgt und vereinfacht für mehrere Felder mittels hydrologischer Kapazitätsmodelle und innerhalb der Felder mit numerischen 2D Modellen sowie mittels Hydrographen-Separationstechnik analysiert. Auf der Pedonskala sind Infiltrations- und Säulenexperimente sowie Simulationen mit 1D-Permeabilitätsmodellen vorgesehen. Auf der Aggregatskala werden dynamische hydraulische Eigenschaften als Funktion des Zustandes quantifiziert. Das Ab- und Desorptionsverhalten der Aggregate für Wasser- und gelöste Stoffe soll unter gleichzeitiger Bestimmung des Quell-/Schrumpfungsverhaltens ermittelt werden. Die Ergebnisse der unterschiedlichen Skalen bilden die Basis für die Weiterentwicklung von Dual-Permeabilitätsmodellen durch Einbeziehung der Quell-Schrumpfungs- und Rissdynamik und deren Verteilungsmuster. Mechanische und hydraulisch-diffusive Eigenschaften der Aggregate sollen in effektiven Parametern der Porensysteme und des Massentransferterms abgebildet werden. Die Modellergebnisse auf der Pedonskala sollen mit Feldbeobachtungen verglichen und für Szenario-Simulationen zum Studium der Bodengefügeeffekte bei unterschiedlichen Bewirtschaftungsverfahren verwendet werden.
Das Projekt "Epidemiologische Studie zu angeborenen Fehlbildungen in der Umgebung deutscher Leistungsreaktoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Zentrum für Kinder- und Jugenmedizin, Geburtenregister Mainzer Modell durchgeführt. *In der Studie wurde ein möglicher teratogener Effekt im 10 km-Radius eines Leistungsreaktors im Vergleich mit einer kernkraftwerksfreien Region untersucht. Bei der Durchführung der Kohortenstudie konnte die standardisierte Erfassung wie geplant durchgeführt werden. Systematische Fehler wurden nicht ermittelt. Die Daten sind bezüglich Vollzähligkeit und Vollständigkeit intern validiert und erfüllen auch Kriterien einer externen Validierung. Die Fehlbildungsprävalenz im Studiengebiet ist im Vergleich zur Vergleichsregion nicht erhöht. Diese Aussage besteht auch bei Adjustierung für relevante individuelle Confounder und bei Ausschluss der Deformationen. Es gibt innerhalb der Studienregion keinen negativen Abstandstrend der Fehlbildungsprävalenz zum nächstgelegenen Leistungsreaktor. Diese Aussage besteht auch bei Adjustierung für relevante individuelle Confounder. Von wissenschaftlichem und gesundheitspolitischem Interesse ist der explorativ beobachtete Zusammenhang zwischen einer mütterlichen beruflichen Strahlenexposition in der Frühschwangerschaft und dem vermehrten Auftreten großer Fehlbildungen beim Kind.
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| Bund | 12 |
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