Niederschlag ist eine wichtige Komponente des hydrologischen Kreislaufs. Um zu verstehen, wie sich der Wasserhaushalt in einem sich erwärmenden Klima verändert, ist ein umfassendes Verständnis der Niederschlagsbildungsprozesse erforderlich. In den mittleren Breiten wird der meiste Niederschlag unter Beteiligung der Eisphase in Mischphasenwolken erzeugt, aber die genauen Interaktionen zwischen Eis, flüssigem Wasser, Wolkendynamik, orografischem Antrieb und Aerosolpartikeln während der Eis-, Schnee- und Regenbildung sind nicht gut verstanden. Dies gilt insbesondere für Bereifungs- und Sekundäre Eisproduktion (SIP) Prozesse, die mit den größten quantitative Unsicherheiten in Bezug auf die Schneefallbildung verbunden sind. Die Lücken in unserem Verständnis von SIP- und Bereifungsprozesse zu schließen, ist vor allem für Gebirgsregionen entscheidend, die besonders anfällig für Änderungen des Niederschlags und des Wasserhaushalts, wie z.B. des Verhältnisses zwischen Regen und Schneefall, sind. In diesem Antrag wird ein Forschungsprojekt vorgeschlagen, das sich dem Verständnis von Bereifungs- und SIP-Prozessen in komplexem Terrain widmet. Dazu werden wir ein innovatives, simultan sendendes und simultan empfangendes (STSR), scannendes W-Band-Wolkenradar zusammen mit einer neuartigen In-situ-Schneefallkamera eine ganze Wintersaison lang in den Rocky Mountains von Colorado, USA betreiben. Die Instrumente werden Teil der Atmospheric Radiation Measurement (ARM) Surface Atmosphere Integrated Field Laboratory (SAIL) Kampagne sein, bei der ein Ka-Band und ein X-Band Radar eingesetzt werden. Durch die Kombination von spektralen polarimetrischen und Multifrequenz-Doppler-Radarbeobachtungen mit empirischen und Bayes'schen Machine Learning Verfahren werden wir Bereifungs- und SIP-Ereignisse identifizieren und deren Einfluss auf die Schneefallrate quantifizieren. Dies erfordert die Erweiterung des Passive and Active Microwave radiative TRAnsfer Modells (PAMTRA) mit zusätzlichen polarimetrischen Variablen und modernsten Berechnungen von Streueigenschaften. Durch die Nutzung der umfangreichen kollokierten Messungen während SAIL wird es ermöglicht, die beobachteten Prozessraten mit Umweltbedingungen wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Flüssigwasserpfad sowie mit der Wolkendynamik in Beziehung zu setzen. Darüber hinaus werden wir einen besonderen Fokus auf den Einfluss von vertikalen Luftbewegungen legen, die unter orographischen Bedingungen häufig auftreten. Zusammengenommen wird das vorgeschlagene Projekt unser Verständnis von Bereifungs- und SIP-Prozessen in komplexem Gelände verbessern.
<p>Sprit sparen: Kosten für Benzin und Diesel reduzieren </p><p>Wie Sie Sprit sparen für ein umweltbewusstes Autofahren</p><p><ul><li>Der Spritverbrauch hängt in erster Linie vom Auto ab. Kaufen Sie deshalb ein Auto mit möglichst niedrigem Spritverbrauch.</li><li>Fahren Sie niedertourig, vorausschauend und gleichmäßig.</li><li>Wählen Sie den passenden Reifen und Reifendruck.</li><li>Verzichten Sie auf unnötige Lasten und Aufbauten.</li><li>Schalten Sie Nebenaggregate wie Klimaanlage nur an, wenn Sie diese wirklich brauchen.</li></ul></p><p>Gewusst wie</p><p>Der Großteil der Treibhausgasemissionen eines Autos wird durch das Verbrennen von Benzin oder Diesel verursacht. Der dabei verbrauchte Kraftstoff hängt – neben dem spezifischen Spritverbrauch des Autos (siehe <a href="https://www.umweltbundesamt.de/umwelttipps-fuer-den-alltag/mobilitaet/autokauf">Tipps zum Autokauf</a>) – in hohem Maße von der Fahrweise und dem Nutzungsverhalten ab. Das ist auch eine Kostenfrage. Die Einsparungen durch vorausschauende Fahrweise und energiesparendem Verhalten können mehrere hundert Euro pro Jahr betragen. Bei steigenden Spritpreisen wird dadurch noch mehr Geld gespart.</p><p><strong>Niedertourig, vorausschauend und angemessen fahren:</strong> Schalten Sie nach dem Anfahren möglichst schnell hoch und orientieren Sie sich, wenn vorhanden, dabei an der Schaltpunktanzeige. Fahren Sie dann gleichmäßig in hohen Gängen bei niedrigen Drehzahlen. Dadurch sinkt auch der Geräuschpegel. Automotoren kommen mit niedertourigem Fahren problemlos klar. Bei Fahrzeugen mit Automatikgetriebe verzichten Sie auf das Sportprogramm. Durch vorrausschauendes Fahren mit ausreichendem Sicherheitsabstand „schwimmen“ Sie im Verkehr mit und vermeiden spritfressendes Beschleunigen und Bremsen. Auch Höchstgeschwindigkeiten benötigen übermäßig viel Sprit. So spart beispielsweise ein Auto mit einer mittleren Geschwindigkeit von 100 km/h statt 120 km/h bei gleicher Streckenlänge rund 15 % Kraftstoff und damit 15 % der Spritkosten.</p><p><strong>Die richtigen Reifen:</strong> Wählen Sie einen zur Jahreszeit passenden Reifen und überprüfen Sie regelmäßig den vom Hersteller empfohlenen Reifendruck. Ein um 0,5 bar zu niedriger Reifendruck erhöht den Kraftstoffverbrauch um rund fünf Prozent mit entsprechenden Mehrkosten. Ein falscher Reifendruck ist auch ein Sicherheitsrisiko und führt zu vorzeitigem Reifenverschleiß. Winterreifen sind lauter, nutzen schneller ab und verursachen bis zu zehn Prozent mehr Kraftstoffverbrauch. Winterreifen sollten deshalb nur im Winter ihren Dienst tun. Beachten Sie auch unsere Hinweise zum Kauf von neuen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/umwelttipps-fuer-den-alltag/mobilitaet/autoreifen">Reifen</a>.</p><p><strong>Unnötige Aufbauten und Lasten entfernen:</strong> Dachgepäckträger erhöhen den Luftwiderstand. Nach Messungen des ADAC steigt der Kraftstoffverbrauch bei einem Mittelklassewagen mit einer Geschwindigkeit von 130 km/h um bis zu 25%. Fahrrad-, Ski- oder Gepäckträger sollten deshalb unbedingt entfernt werden, wenn sie nicht im Einsatz sind. Vermeiden Sie auch im Auto unnötiges Mehrgewicht, das den Kraftstoffverbrauch ebenfalls erhöht.</p><p><strong>Nebenaggregate im Blick:</strong> Nutzen Sie Extras wie Klimaanlage und Heckscheibenheizung nur, wenn Sie diese wirklich brauchen. Auch diese Geräte verbrauchen Strom und damit Kraftstoff. Eine <a href="https://www.umweltbundesamt.de/umwelttipps-fuer-den-alltag/mobilitaet/autoklimaanlage">Klimaanlage </a>kann den Kraftstoffverbrauch im Stadtverkehr um etwa 10 bis 30 % und damit schon bei einem Kleinwagen um bis zu 2 Liter pro 100 km erhöhen. Eine beheizte Heckscheibe erhöht ihn um vier bis sieben Prozent.</p><p><strong>Kurzstrecken zu Fuß oder mit dem Rad:</strong> Ein kalter Motor verbraucht erheblich mehr Kraftstoff als ein betriebswarmer Motor. Durchschnittlich verbraucht ein Mittelklassewagen direkt nach dem Start hochgerechnet bis zu 30 Liter auf 100 km. Erst wenn der Motor seine Betriebstemperatur erreicht hat, stellt sich der normale Spritverbrauch ein. Auch der Verschleiß des Motors ist aus dem gleichen Grund bei Kurzstrecken außerordentlich hoch. Der Umstieg bei Kurzstrecken auf Fuß oder Rad ist daher nicht nur gesünder, sondern auch spritsparend und motorschonend.</p><p><strong>Was Sie noch tun können:</strong></p>
Reifen sind unverzichtbare Elemente der Mobilität. Wegen den einzigartigen Eigenschaften werden sie ausschließlich auf Basis von Kautschuken hergestellt. Dem organischen Polymer Kautschuk werden im Herstellungsprozess des Reifens noch weitere organische Materialien (wie z.B. Ruße oder Öle) zugemischt. Neben der Zugabe dieser Komponenten entstehen bei der Herstellung von Reifen entlang einer Mischerlinie und der anschließenden Weiterverarbeitung (bspw. Reifenheizpressen) allerdings auch volatile organische Komponenten (VOCs). Da momentan kein Material bekannt ist, welches die Reifen - Kautschuke ersetzen kann, ist es erforderlich, die Emission von VOCs bei der Reifenherstellung weitestgehend zu minimieren. Die Aufgabe des zur Förderung beantragten Vorhabens ist die Entwicklung einer nachhaltigen und Ressourcen schonenden Behandlung der VOC-haltigen Abgase. Die bislang eingesetzten Technologien (insbesondere Regenerative Nachverbrennung, ggf. mit vorheriger Aufkonzentration der Abgase) erfüllen diese Anforderungen nicht. Sie verursachen nicht nur unmittelbare Kohlendioxidemissionen durch Einsatz von fossilen Brennstoffen, sondern erweisen sich in der industriellen Praxis als betrieblich nachteilig bzw. anfällig. Der zur Förderung beantragte Ansatz ist prozessintegriert, nutzt ohnehin im Mischprozess eingesetzte Stoffströme als Adsorbenzien, kommt ohne fossile Brennstoffe aus und vermeidet betriebliche Probleme bisher eingesetzter Technologien. Mit dem Verfahren lassen sich somit bspw. die Kosten für Energie und CO2-Zertifikate deutlich reduzieren.
Sowohl in der ad-hoc-Arbeitsgruppe ERGA-NOISE der Europaeischen Kommission, als auch in der Expertengruppe Geraeusche (GRB) der ECE werden Moeglichkeiten zur Pruefung und Regelung der Geraeuschemission von Kraftfahrzeugen und des Reifen-Fahrbahn-Geraeusches diskutiert und Grenzwerte fuer die Geraeuschemission festgelegt. Um die umweltpolitisch dringend notwendigen Verbesserungen der verkehrsbedingten Geraeuschemission zu erreichen, ist die BASt vom BMV beauftragt worden, laufend Entwuerfe zur Aenderung der bestehenden Richtlinien bzw. Regelungen zu erstellen.
Aktuelle Wettermodelle haben Schwierigkeiten die räumliche Niederschlagsverteilung von konvektiven Wolkensystemen korrekt zu modellieren, was die Vorhersage der Niederschlagsintensität und -dauer erschwert. Ziel dieses Projekts ist es zu untersuchen, wie Eispartikeleigenschaften die Entwicklung stratiformer Niederschlagsregionen innerhalb konvektiver Systeme beeinflussen. Hierzu schlagen wir die synergetische Nutzung zweier polarimetrischer Radarsysteme vor, des C-Band POLDIRAD des DLR in Oberpfaffenhofen und des Ka-Band MIRA-35 der LMU in München. Zum einen werden dazu Details der Eismikrophysik mittels einer neuen Methode beleuchtet. Zum anderen werden die Konvektionszellen mit Hilfe des operationellen DWD Radarnetzwerks verfolgt, um zeitliche Entwicklung und horizontalen Kontext zu erfassen. Für die konkreten Beobachtungstage werden wir die räumliche Entwicklung zwischen konvektiven und stratiformen Regionen mit hochaufgelösten Wettermodellläufen mit unterschiedlichen Mikrophysik-Schemata vergleichen. Ziel dieses Vergleichs ist es zu verstehen, warum die meisten Schemata die Radarreflektivität in konvektiven Regionen noch immer überschätzen und warum gleichzeitig zu wenig stratiformer Niederschlag produziert wird.In Phase 1 konnten wir die Machbarkeit koordinierter C- und Ka-Band Messungen an den beiden Standorten demonstrieren und einen Algorithmus zur Ableitung von Eispartikeleigenschaften entwickeln. Dabei konnten wir ein tieferes Verständnis der bestehenden Mehrdeutigkeiten gewinnen, welche durch die unbekannte Eispartikeldichte verursacht werden. Gleichzeitig wurden für die zahlreichen Beobachtungstage entsprechende Wettermodellläufe mit fünf unterschiedlichen Mikrophysik-Schemata durchgeführt, um die Variabilität klassischer Parameter (z.B. Anzahl, Höhe und räumliche Verteilung der Zellkerne) zwischen den Schemata zu analysieren. In Phase 2 wollen wir unsere Methoden aus Phase 1 weiterentwickeln, um noch unbekannte Größen wie die Eispartikeldichte und die räumliche Struktur des Gesamtsystems bestehend aus konvektivem Zellkern und stratiformen Teil zu erfassen. Dies ermöglicht es uns zu untersuchen wie mikrophysikalische Prozesse wie Bereifung und Aggregation Eispartikel modifizieren und damit deren Transport in den stratiformen Niederschlagsbereich beeinflussen. Um bestehende Mehrdeutigkeiten einzugrenzen, werden wir dazu Messungen der Fallgeschwindigkeit und der linearen Depolarisation mit einbeziehen. Diese Höhen-Zeit-Schnitte werden mit den Zell-Trajektorien in einem Datensatz von etwa 100 konvektiven Tagen zeitlich wie statistisch in Verbindung gebracht, um die beobachtete und modellierte Mikrophysik im konvektiv-stratiformen Übergang einzuordnen. Dazu wird die Verfolgung von Zellen in Messung und Modell auf die umgebende stratiforme Niederschlagsregion ausgeweitet. Die Kombination der horizontalen und vertikalen Perspektive ist dabei eine wesentliche Neuerung unseres Ansatzes im Vergleich zu bisherigen Studien.