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Bodenloesung als Speicherbarriere und Transportmedium fuer Lachgas (N2O)

Das Projekt "Bodenloesung als Speicherbarriere und Transportmedium fuer Lachgas (N2O)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Fakultät III Agrarwissenschaften I, Institut für Bodenkunde und Standortslehre durchgeführt. Untersucht wird das Loeslichkeitsverhalten von N2O in Bodenloesungen in Abhaengigkeit von Salzgehalt und Temperatur sowie Bindungsstaerke des Bodenwassers. Es koennen Uebersaettigungen auftreten. - Das Bodenwasser kann aufgrund der relativ hohen Loeslichkeit von N2O als 'Zwischenspeicher' zwischen Produktionsort und Emission an der Bodenoberflaeche dienen. - Veraenderungen in Menge und Zusammensetzung des Bodenwassers koennen evtl. teilweise hohe N2O-Emissionen erklaeren.

Erfassung und Quantifizierung anthropogener Einfluesse auf die Struktur von Waldboeden

Das Projekt "Erfassung und Quantifizierung anthropogener Einfluesse auf die Struktur von Waldboeden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forstliche Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg durchgeführt. Bodenfunktionen beruhen in erheblichem Masse auf der hochgeordneten Verteilung von Fest-, Fluessig- und Gasphase im Boden, die durch Volumen und Geometrie des Porensystems festgelegt ist. Durch anthropogene Einfluesse wie Befahrung oder Immissionen kann das Porensystem von Waldboeden veraendert und damit der Gas- und Wasserhaushalt beeintraechtigt werden. Zur Erfassung solcher Auswirkungen werden Methoden entwickelt, mit denen die Veraenderungen der Porenstruktur, dh der Form und Vernetzung der Bodenporen, quantifiziert werden koennen. Dabei steht die Messung des diffusiven Gastransportes im Vordergrund. Die oekologische Bedeutung der bodenphysikalischen Transfergroessen wird in Kulturversuchen mit Forstpflanzen geprueft.

Untersuchung physikalischer Prozesse und Parameter zum Fluid- und Gastransport im Nahbereich von Endlagern in granitischen Formationen des Felslabors Grimsel (Phase 4)

Das Projekt "Untersuchung physikalischer Prozesse und Parameter zum Fluid- und Gastransport im Nahbereich von Endlagern in granitischen Formationen des Felslabors Grimsel (Phase 4)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH - Fachbereich Endlagersicherheitsforschung durchgeführt. Im schweizerischen Felslabor Grimsel der Nagra werden seit 1983 Eigenschaften granitischer Formationen im Hinblick auf die Endlagerung radioaktiver Abfaelle untersucht. Das GRS-Programm sieht waehrend der Phase IV vor, im Labor und in-situ die Beeinflussung der hydraulischen Fliessverhaeltnisse durch Saettigungsaenderungen im stollennahen Matrixbereich des Kristallins und den Zweiphasenfluss mittels eines hydraulischen Modells quantitativ zu untersuchen. Diese Arbeiten sind ebenfalls fuer andere Formationen von Bedeutung, sofern diese die Anforderungen an Barrieregesteine fuer Endlager erfuellen. Im Rahmen der Synthesestudie werden die Ergebnisse und Schlussfolgerungen im Hinblick auf die Beduerfnisse der Langzeitsicherheitsanalyse bewertet.

Vorhersage und Erklaerung des Verhaltens und der Belastbarkeit von Oekosystemen unter veraenderten Umweltbedingungen - Teilprojekt W3: Entwicklung physikalisch fundierter Modelle von Gasfluessen in Waldbestaenden im Massstab von Wassereinzugsgebieten

Das Projekt "Vorhersage und Erklaerung des Verhaltens und der Belastbarkeit von Oekosystemen unter veraenderten Umweltbedingungen - Teilprojekt W3: Entwicklung physikalisch fundierter Modelle von Gasfluessen in Waldbestaenden im Massstab von Wassereinzugsgebieten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung, Lehrstuhl für Pflanzenökologie durchgeführt. Mehrere Arbeiten am BITOEK beschaeftigten sich in den letzten Jahren damit, physiologische Bestandes-Gaswechselmodelle fuer eine Reihe von Oekosystemtypen zu entwickeln. Ein Fernziel ist die raeumliche Simulation von Wasser- und Kohlenstofffluessen und anderer Spurengase auf Landschaftsebene unter Verwendung von GIS-Systemen. Zu diesem Zweck wird ein Bestandesmodell eingesetzt, das als Kern eines GIS-basierten Landschaftsmodells des Kronendach-Gaswechsels benutzt werden kann. Das Pixel Modell PROXEL (Process Pixel) beruecksichtigt vier Kompartimente: das Kronendach, die ungesaettigte Bodenzone, die Atmosphaere und die grundwasserfuehrende Bodenschicht. Das Untersuchungsgebiet stellt einen Ausschnitt des Fichtelgebirges dar, der die Intensiv-Messflaechen des Lehstenbach-Einzugsgebietes beinhaltet und um die wichtigsten Landschaftselemente erweitert wurde, aber eine spaetere Untersuchung der Kopplung von Prozessen und deren Variation entlang typischer Toposequenzen und an den Grenzen unterschiedlicher Oekosystem-Typen noch ermoeglicht. Aufgrund der gewaehlten Groesen ist eine relativ intensive Oekosystemforschung noch moeglich. Verfuegbare Strukturdaten der Waldbestaende in diesem Gebiet wurden gesammelt und ein Datenbank-Design zur spaeteren Weiterverwendung der Daten im Rahmen einer GIS-basierten Modellierung wurde erarbeitet, um die Bedeutung unterschiedlicher struktureller Zusammensetzung von Waldbestaenden auf Landschaftsebene zu untersuchen. 106 A/Ci-Kurven der Photosynthese von Buchenblaettern wurden untersucht, um ihre Stickstoff-Abhaengigkeit zu quantifizieren und in den vorhandenen Modellen zu beruecksichtigen. Die Ergebnisse zeigen eine lineare Abhaengigkeit der Elektronentransportkapazitaet (Jmax) und der Carboxylierungskapazitaet (Vcmax) bezueglich des Stickstoff-Gehaltes der Blaetter, insbesondere fuer deren temperaturabhaengiges Maximum. Die Aktivierungsenergien fuer Respiration und Caboxylierung waren sowohl von der Konzentration des Blatt-Stickstoffs als auch der spezifischen Blattflaeche (SLA) abhaengig. Das bestehende Photosynthese-Modul von STANDFLUX und GASFLUX wurde auf Buche als neue Baumart erweitert, Stickstoff- und SLA-Anhaengigkeiten wurden in das Modell eingebracht und erfolgreich anhand von Saftflussdaten aus dem Steigerwald validiert. (Abschlussbericht 1998).

Vorhersage und Erklaerung des Verhaltens und der Belastbarkeit von Oekosystemen unter veraenderten Umweltbedingungen - Teilprojekt N15: Quantifizierung des Gastransports in Waldboeden

Das Projekt "Vorhersage und Erklaerung des Verhaltens und der Belastbarkeit von Oekosystemen unter veraenderten Umweltbedingungen - Teilprojekt N15: Quantifizierung des Gastransports in Waldboeden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung, Abteilung für Bodenphysik durchgeführt. Zur Identifikation und Quantifizierung der fuer den Gastransport relevanten Teilprozesse in Boeden wurde ein Ansatz verfolgt, der aus Laboruntersuchungen, Feldmessungen sowie Modellentwicklung und -anwendungen bestand. Laborexperimente dienten sowohl der Parameter- als auch der Prozessidentifikation, Modellrechnungen der Prozessanalyse und -bewertung. Labor- und Freilandmessungen ergaben nur sehr geringe Druck- und Gaskonzentrationsgradienten. Nicht messbare Druckgradienten bedeuten jedoch nicht zwangslaeufig, dass der konvektive Gastransport vernachlaessigbar ist. Dies wurde durch Modellrechnungen bestaetigt. Diese liefern darueberhinaus auch Erklaerung fuer prinzipielle Probleme bei der Messbarkeit dieser Prozesse. Hinsichtlich der Prozesskopplungen konnte festgestellt werden, dass deren Vernachlaessigung haeufig zu unzutreffenden Ergebnissen und zu Interpretationsproblemen fuehren kann. Der Wechsel von diffusionsdominiertem zu konvektionsdominiertem kann innerhalb eines Profils sehr abrupt erfolgen. Kritischer Parameter ist hierbei die Porenkontinuitaet, die bezueglich dieser Prozesse wie ein Schalter wirken kann. Bereits kleine Gasleitfaehigkeiten koennen zu einen konvektionsdominierten Transport bei gleichzeitig kaum messbaren Druckgradienten fuehren. Moegliche Modellvereinfachungen sind somit situations- und standortsabhaengig und koennen nicht allgemeingueltig beantwortet werden.

Entwicklung und Verifizierung eines Modellvorhabens zur digitalen Überwachung von Betriebsstörungen an Hochdruckgastansportleitungen unter Einsatz eines lufgestützten Laserspektrometers - Projektname: Airborne Methane Detection System (AMEDES)

Das Projekt "Entwicklung und Verifizierung eines Modellvorhabens zur digitalen Überwachung von Betriebsstörungen an Hochdruckgastansportleitungen unter Einsatz eines lufgestützten Laserspektrometers - Projektname: Airborne Methane Detection System (AMEDES)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SCANDAT Gesellschaft für innovative Fernerkundungstechnologien durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines vollautomatisch arbeitenden Laserspektometers zur Datenaufnahme aus der Luft. Der zu entwickelnde Prototyp soll in der Lage sein, mit Hilfe eines intelligenten Steuerungssystems den Erdgasleitungsverlauf in einer Höhe von bis zu 700 m über dem Erdboden zu detektieren. Um die Daten für die Zielführung des Lasers zu gewinnen, wird ein Algorithmus in das verwendete geographische Informationssystem integriert, der aus den aktuellen Navigationsdaten und dem digitalen Leitungsverlauf eine Datenbank generiert. Zum Ausgleich von plötzlichen Bewegungen am Flugobjekt und der Vereinfachung der Algorithmusentwicklung ist die Entwicklung einer stabilisierenden Plattform vorgesehen, auf welcher der Laserspektrometer angebracht ist. Das Ziel dieser Plattform ist es, den Laserspektrometer stets in einer waagerechten Position zu halten, um lediglich geographische Daten (x-, y- und z Werte) für die Berechnung des Algorithmuses zur Steuerung des Lasers zu verwenden. Die Steuerung selbst erfolgt in Form eines Schwenkkopfes, dessen Beweglichkeit jedoch in seinem maximal möglichen Schwenkwinkel begrenzt ist. Ein Schwerpunkt dieses mobilen, digitalen Monitoring-Systems soll die hohe Anwenderfreundlichkeit darstellen. Die aufgenommenen Daten werden voll automatisiert weiterverarbeitet, so dass aufwendige Auswertungsarbeiten entfallen. Liegt die erfasste Methankonzentration über dem kritischen Wert, werden diese Stellen sofort an die Leitstellen der Gasversorgungsunternehmen gesendet, von wo aus die entsprechenden Maßnahmen zur Behebung der Betriebsstörungen eingeleitet und koordiniert werden. Die Konzeption des gesamten Systems muss den Anforderungen an verschiedene Flugobjekte gerecht werden. Das beinhaltet die Aspekte Größe und Gewicht sowie die notwendige Stromversorgung.

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