Das Projekt "Teilprojekt 8" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Konrad-Zuse-Zentrum für Informationstechnik Berlin (ZIB) durchgeführt. Es soll ein neuer Weg beschritten werden, bei dem durch den Einsatz von Interaktionsanalysen mit biologisch relevanten Zielstrukturen für die bekannten TPs der Ausgangssubstanz ein Transformationsproduktraum ('transformation product object space', TPOS) definiert wird. Ein formalisiertes Ordnungssystem sorgt dann dafür, dass mit vertretbarem Arbeitsaufwand die relevanten TPs in die humantoxikologische Risikobewertung gelangen. Summenbewertungen sollen evaluiert werden, die den gesamten TPOS umfassen. Am ZIB werden Bindungsstudien mit Zielsubstanzen und deren Transformationsprodukte (TPs) durchgeführt. Dazu werden moleküldynamische Betrachtungen (Entropie) und neue mathematisch motivierte Freie-Energie-Schätzer verwendet. Zunächst werden Methoden zur Evaluierung des TP-Raumes etabliert, dann werden prädiktive Modelle zur Risikoklassifizierung erstellt. Die Validierung der Modelle geschieht anhand von allgemein anerkannten Tests humantoxikologischer Endpunkte (z.B. AMES II-Test)
Das Projekt "Baltic Atlas of Long-Term Inventory and Climatology (BALTIC)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Ostseeforschung durchgeführt. The project 'Baltic Atlas of Long-Term Inventory and Climatology' (BALTIC) of the Baltic Sea Research Institute Warnemünde (IOW) was first announced on the meeting of the ICES Working Group on Marine Data Management in April 2000 in Hamburg and to the ICES Baltic Committee Meeting in September 2000. With the aim to support e.g. climate-related investigations, interdisciplinary studies, numerical modelling and regular monitoring, BALTIC is intended to provide the research community with a comprehensive 'climate atlas' for the Baltic Sea, inspired by famous paradigms like the COADS (Woodruff et al. 1987) or the Levitus (1982) global oceanographic data sets, going beyond the well-known data collections of Bock (1971), Lenz (1971) or Janssen et al. (1999) in terms of a significantly more extensive observational data basis involved, but remaining pristine and unbiased by refraining from the incorporation of any numerical model data. In the past years, a lot of historical CTD and bottle data had been reconstructed in the 'Historical Data Rescue' (HDR) framework of the marine research institutes around the Baltic Sea. Starting from the data already available in the data banks of IOW, the Federal Maritime and Hydrographic Agency (BSH), and the International Council for the Exploration of the Sea (ICES), the final goal is to build a collection of virtually all accessible oceanographic observation data of the Baltic Sea. In a preceding study, it had been found that indeed much more data than presently stored in the ICES database are available to be included into this project. In a first stage, the atlas is only based on oceanographic temperature/salinity/pressure and oxygen/hydrogen sulphide/nutrient measurements with highest possible spatial and temporal resolution. In subsequent future steps, the intended additional quantities will be those immediately derived thereof, like e.g. density, sound speed, entropy, enthalpy, pycnocline depth, or halocline depth. In further stages of development, data like density anomaly, alkalinity, biological abundances, or pollution may be added.
Das Projekt "Forschergruppe (FOR) 1598: From Catchments as Organised Systems to Models based on Dynamic Functional Units (CAOS)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Wasser und Gewässerentwicklung, Bereich Hydrologie durchgeführt. Within phase 2 of the CAOS research unit we will work towards a holistic framework to explore how spatial organization alongside with spatial heterogeneity controls terrestrial water and energy cycles in intermediate scale catchments. 'Holistic' means for us to link the 'how' to the 'why' by drawing from generic understanding of landscape formation and biotic controls on processes and structures as well as to rely on exemplary experimental learning in a hypothesis and theory based manner. This also implies treatment of soil, vegetation and atmosphere as coupled system rather than a linear combination of different compartments. To jointly work towards this goal we propose 7 projects which will closely cooperate within two overarching work packages:WP1: Linking hydrological similarity with landscape structure across scalesWP2: Searching for appropriate catchment models and organizing principles. Within WP1 we will further refine the existing stratified multi-method and multi-sensor setup to search for functional entities in the Attert and, if they exist, to learn in an exemplary manner which structural features control functional characteristics. This essentially includes identification of suitable metrics to discriminate functional and structural similarity from data as well as identification of useful quantitative descriptors for the rather fuzzy term 'hydrological function'. Overall we aim to synthesize a protocol to decide 'where to assess which data for what reasons' for characterizing hydrological functioning across a scale range of four orders of magnitude.Within WP2 we will foster our distillery of parsimonious and nevertheless physically consistent model structures which rely on observable quantities and make use of symmetries in the landscape to simplify the governing model equations in a hypothesis based manner. To this end we will compare concurring model structures (among those the CAOS model) and work towards a framework for an objective model inter comparison with special emphasis on a) the added value of different data/information sources and b) on consistency of predictions with respect to distributed dynamics and integral flows. Additionally, we aim in WP2 at linking the 'how' to the 'why' by synthesizing testable hypotheses that could explain whether spatial organization has evolved in accordance with candidate organizing principles. Ecology, fluvial geomorphology and thermodynamics offer a large set of candidate organizing principles for this issue. Based on our recent work we will focus especially on thermodynamic limits and optimality principles like maximum entropy production, explore their value for uncalibrated hydrological predictions and work out the necessary requirements on data and models for testing these principles. We put special emphasis on a possible experimental falsification of these candidate principles; also in close collaboration with the B2-Landscape Evolution Observatory in Tucson, Arizona.
Das Projekt "Teilvorhaben: Untersuchung der Herstellung eines LHEA für die Produktion von Sandguss-Fertigteilen und von Masseln als Vormaterial für die Pulver-Inertgasverdüsung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fehrmann Materials GmbH & Co. KG durchgeführt. Das Thema des LHEA-Verbundprojektes ist die Entwicklung der Leichtbau-Hochentropielegierung aus ausgewählten Legierungselementen in bestimmten Verhältnissen, welche als Material für die Herstellung von Gussteilen und für die additive Fertigung einer bionischen Struktur mittels Selective Laser Melting (SLM) genutzt werden soll. Hochentropielegierungen bieten i.a. aufgrund ihres Aufbaus den Vorteil hoher Festigkeitseigenschaften bei gleichzeitig hoher Duktilität. In Kombination mit einer geringen Dichte (kleiner als 5 g·cm-3), soll ein Werkstoff entwickelt werden, welcher einen Technologiesprung überall dort erlaubt, wo Leichtbau wichtig ist und CO2-Emissionen weiter reduziert werden, z.B. im Fahrzeugbau.
Das Projekt "Lightweight High Entropy Alloys: Entwicklung von Hochentropielegierungen mit geringer spezifischer Dichte für den Leichtbau" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fehrmann Materials GmbH & Co. KG durchgeführt. Das Thema des LHEA-Verbundprojektes ist die Entwicklung der Leichtbau-Hochentropielegierung aus ausgewählten Legierungselementen in bestimmten Verhältnissen, welche als Material für die Herstellung von Gussteilen und für die additive Fertigung einer bionischen Struktur mittels Selective Laser Melting (SLM) genutzt werden soll. Hochentropielegierungen bieten i.a. aufgrund ihres Aufbaus den Vorteil hoher Festigkeitseigenschaften bei gleichzeitig hoher Duktilität. In Kombination mit einer geringen Dichte (kleiner als 5 g·cm-3), soll ein Werkstoff entwickelt werden, welcher einen Technologiesprung überall dort erlaubt, wo Leichtbau wichtig ist und CO2-Emissionen weiter reduziert werden, z.B. im Fahrzeugbau.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung durchgeführt. Für die optimale Bewirtschaftung vorhandener Systeme, kommt der Kanalnetzsteuerung eine immer wichtigere Rolle zu. Zur Risikoabschätzung sind als Eingangsdaten für Kanalnetzsimulationen langjährige, zeitlich hoch aufgelöste Niederschlagszeitreihen notwendig. Ziel ist die Entwicklung eines nicht-parametrischen stochastischen Niederschlagsmodells mit einer hohen zeitlichen Auflösung von fünf Minuten. Im Fokus steht dabei die Simulierung von mehreren simultanen Zeitreihen, die in raum-zeitlichen Bezug zueinander stehen. Für die Berücksichtigung der Ungleichberegnung bei Kanalnetzberechnungen ist eine Generierung mehrerer voneinander abhängiger Zeitreihen notwendig. Dafür wird der Zusammenhang zwischen benachbarten Messstationen mit Methoden räumlicher Copula-Statistik erfasst. Als Zusatzinformation zum kleinräumigen Zusammenhang werden Radarfelder herangezogen. 1.) Entwicklung eines nicht-parametrischen stochastischen Niederschlagsgenerators zur Erzeugung räumlich-zeitlich korrelierter 5-Minuten-Niederschlagsreihen. 2.) Entwicklung einer Entropie-basierten Methodik zur Abbildung mehrdimensionaler gleichzeitiger Extremwertwahrscheinlichkeiten. 3.) Copula basierte Regionalisierung von Niederschlagsverteilungen unter Berücksichtigung der Unsicherheiten. 4.) Entwicklung Copula-basierter Transferfunktionen zum Downscaling von Trendsignalen aus Regionalen Klimamodellen auf für das Kanalnetz relevante räumliche und zeitliche Skalen.
Das Projekt "Transport und Rückhaltung von Wasser und anderen kleinen Moleküle in Biofilmen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg-Essen, Campus Essen, Institut Physikalische Chemie, Arbeitsgruppe Mayer durchgeführt. Die NMR Diffusionsmessungen haben gezeigt, daß nur ca. 0,01Prozent der Wassermoleküle in einem Biofilm durch direkte Wechselwirkungen zwischen den Wassermolekülen und der Polymer-Matrix des Biofilms in ihrer Beweglichkeit eingeschränkt werden. Weit über 99Prozent des Wassers muß daher aufgrund der Mischungsentropie, sowie eventuell durch Kapillareffekte, festgehalten werden. Weil Biofilme mit unterschiedlichen Polymeren unterschiedliche Mengen Wasser festhalten können, möchten wir untersuchen, ob und welche strukturellen Eigenschaften des Alginats die Wasserrückhaltung bestimmen. Für mehrere gut definierte Alginate soll die festgehaltene Menge Wasser gravimetrisch und kalorimetrisch bestimmt und mit der über NMR quantitativ bestimmten Netzwerkdichte der Alginate korreliert werden. Ferner soll untersucht werden, ob die Netzwerkdichte von der chemischen Struktur (z.B. Zahl der Acetylgruppen, Copolymersequenz der Polysaccharide, Salze) beeinflußt wird. In Nachfolge der NMR-Wasserdiffusionsexperimente soll durch die Diffusion von Nährstoffen, wie Phosphat und Nitrat, untersucht werden. Falls bei diesen Substanzen, analog zum Wasser, langsam und schnell diffundierende Fraktionen gefunden werden, soll auch hier ihr jeweiliger Anteil mit der NMR-Netzwerkdichte korreliert werden.
Das Projekt "LiBr absorption chiller for builings air conditioning with efficient flexible operation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V. durchgeführt. General Information:/Project Objectives and Scientifical Targets: Development of a European alternative for large gas fired or exhaust gas co-generated LiBr absorption chiller heater to be integrated into buildings with following competitive advantages: Thermal efficiency Through modifications introduced into the standard thermal cycle: - 25 per cent improvement of the COP with subsequent primary energy saving - high efficiency operation from 10 per cent to 100 per cent load Water consumption Through separation of the absorber and condenser cooling circuits, development of a hybrid cooling tower: - 50 per cent reduction of water consumption Benign impact on the environment - 25 per cent reduction of C02 emission at full load operation related to primary energy saving, - down to 50 per cent reduction of C02 emission at partial load, - no water vapor wreath. Integrability - adaptable to cogeneration applications, - adaptable to various chilled water circuits conditions, - minimised overall dimensions, - improved integrability of cooling water tower, - conformity to European standards for buildings. 2/PARTNERS AND MAIN TASKS Organisation Type Role Country 1) ENTROPIE Ind1 C FR 2) ZAE Ror2 P DE 3) CATHERINE Ind1 P FR 4) BG/PLC Ind7 P GB 5) GN Ind6 P ES Company activity RTD function in project 1) Engineering Study, system design, tests 2) Research laboratory Study, model, tests 3) Manufacturer Detailed design, manufacturing 4) Gas distributor North Basic design LiBr regenerator 5) Gas distributor South Basic design hybrid tower 3/ SCHEDULE AND BUDGET Schedule: 30 months Total budget: 2025 kECUs, 187.5 man-months and 83 kECUs equipment 4/ EXPECTED ECONOMICAL IMPACTS AFTER 5 YEARS Partners: 26.6 kECUs, Others: 12.65 MECUs + 7.5 MECUs gas sales. Prime Contractor: Entropie SA; Saint-Germain-en-Laye; France.
Das Projekt "The use of thermodynamics and optimality theory for modelling soil-vegetation-atmosphere transfer (SVAT) processes at different scales" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Biogeochemie durchgeführt. The proposed project will investigate the use of optimality principles to better describe and predict the effects of spatial patterns and temporal dynamics of the structural soil and vegetation properties that modulate soil-vegetation-atmosphere transfer (SVAT). In particular, it will compare biologically motivated principles (e.g. the maximum net carbon profit hypothesis) with thermodynamic principles (e.g. the maximum entropy production (MEP) hypothesis). The project will also analyse the relationship between free energy dissipation, work and entropy production in the context of heat, water and carbon exchange to put the applicability of the MEP principle into perspective with the use of free energy for self-maintenance of living systems.As part of the means to achieve these aims, a soil-vegetation-atmosphere transfer (SVAT) model will be developed that (a) simulates a range of observable and hydrologically relevant vegetation properties, (b) integrates with the overall model of the CAOS research unit, (c) allows the calculation of all the relevant thermodynamic properties of the system and (d) optimises different thermodynamically and biologically motivated goal functions. An efficient implementation of optimisation and thermodynamic diagnosis in the model will be a major part of the model and methodology development. Finally, the model results will be compared with a range of available observations to test the utility of the different proposed organising principles for hydrological prediction.
Das Projekt "Novel caloric materials by mastering hysteresis: a material science approach" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Studienbüro Materialwissenschaft, Fachgebiet Funktionale Materialien durchgeführt. Solid-state cooling could be a radically different energy solution substituting conventional vapor compression refrigeration in the future. The most promising refrigerants do not only change their magnetism during magnetization but also their crystal structure. The development of efficient magnetic refrigerants is to maximize the structural contribution to the total entropy change. In this way, hysteresis is an unwanted side-effect that leads to losses and hinders the full use of caloric effects. In this project, we will develop a thorough understanding of the sources of both intrinsic and extrinsic magnetic hysteresis, so that a strategy to minimize hysteresis can be found. Furthermore, we will develop optimized, high-performance caloric materials that deliver a large caloric effect but in a reduced magnetic field (ì0H = 1 T) that would greatly reduce the cost of a magnetic refrigerator. Our strategy is to use the extensive experience of our work-group in magneto/barocaloric materials and devices, and our expertise in materials science, which covers novel synthesis, advanced characterization, and understanding of magnetic properties, microstructure, and thermodynamics. We focus on the most promising magnetic refrigerants, Heusler-type Ni-Mn-based, La(Fe,Si)13-based and Fe2P-type MnFeP(Ge,Si) operating near to ambient conditions.
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