Das Projekt "Sub project: Dynamic Capillary Fringe: Flow and Transport Processes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik durchgeführt. A dynamic capillary fringe (CF) poses a number of fundamental problems that originate in the transition from a continuous to a discontinuous and finally to a missing air phase. This apparently affects transport in the gas phase but also the very formulation of water flow which becomes strongly coupled with the air flow. In this sub-project, we want to (i) investigate the dynamics of the CF under transient forcing and assess the extent to which it may be represented by effective continuum properties, (ii) determine the formation and dissolution of a residual gas phase under transient forcing, and (iii) study dispersion phenomena in the water phase of the vadose zone, of the CF, and of the groundwater and in particular explore effective formulations for the three zones. The experiments will be run in Hele-Shaw cells and observed through light transmission, near-infrared imaging spectroscopy, and small tensiometer arrays. Full three-dimensional studies will be conducted in the central experimental facility of SP Z. In the second phase, transport of particulate matter will be studied as well as the impact of biofilms on flow and transport.
Das Projekt "Einflüsse von Schnee auf Antarktisches Meereis - Fernerkundung (SCASI-RS)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Fachbereich Geowissenschaften, Institut für Meereskunde durchgeführt. Antarktisches Meereis ist üblicherweise mit Schnee bedeckt, folglich bestimmen die Eigenschaften von Schnee die Oberflächeneigenschaften vom Eis und beeinflussen die Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre und Ozean. Die Bildung von Schnee-Eis ist ein weitverbreitetes Phänomen in der Antarktis und trägt maßgeblich zur Eismassenbilanz bei, weit häufiger als in der Arktis. Wissen über die Schneedicke und -dichte wird auch für die Eisdickenbestimmung aus Altimetermessungen benötigt. Bisher stützt sich unser Wissen über Schnee auf antarktischem Meereis hauptsächlich auf einzelne Feldmessungen und Schiffsbeobachtungen. Schneedicke kann aber auch mithilfe von passiven Mikrowellensatelliten (bei Frequenzen von 19 und 37GHz) bestimmt werden, wobei die Validierung und Fehlerquellenbestimmung noch Gegenstand aktueller Forschung sind.In dem Projekt zum Einfluss von Schnee auf antarktisches Meereis (SCASI) versuchen wir den Schnee und seine Verteilung zu quantifizieren sowie die Eigenschaften und die zeitliche Entwicklung darzustellen. Das übergeordnete Ziel ist die Erstellung eines neuen und konsistenten Schneedatensatzes, der unterschiedliche räumliche und zeitliche Skalen umfasst. Um dies zu erreichen und die verschiedenen Skalen von Punkt- bis hin zu Satellitenmessungen zu überbrücken, verbinden wir Feldmessungen und Satellitenfernerkundung mit numerischen Modellen. Ein weitverbreitetes und bewährtes Schneemodel zur Modellierung von alpinem Schnee ist das eindimensionale SNOWPACK Model. Das SCASI Projekt bringt Partner aus der Schweiz und aus Deutschland zusammen um eine Meereis-Version von SNOWPACK weiterzuentwickeln und mit Feld- und Bojenmessungen sowie mit Satellitenbeobachtungen von passiven Mikrowellen zu kombinieren. Das hier vorgestellte Vorhaben (SCASI-RS) bezieht sich auf den Fernerkundungsteil des SCASI Projekts. Durch den Vergleich von SNOWPACK Simulationen mit Feldmessungen können wir für die Satellitenvalidation gut geeignete Fälle identifizieren. Indem wir SNOWPACK mit Emissionsmodellen zusammenbringen, können wir zudem Mikrowellenstrahlung modellieren und den Einfluss von Schnee-Eigenschaften auf die Schneedickenbestimmung untersuchen. Im SCASI-RS Projekt werden wir dies nicht nur für die 19 und 37GHz Frequenzen tun, die bisher zur Schneedickenbestimmung verwendet wurden, sondern auch für eine niedrigere Frequenz (1.4GHz). Globale Messungen bei 1.4GHz gibt es seit 2009 und diese sind zur Schneedickenbestimmung in der Arktis vorgeschlagen worden. Auf Grund der unterschiedlichen Bedingungen können die Ergebnisse aber evtl. nicht einfach auf Antarktische Gebiete übertragen werden.Das resultierende Produkt wird nicht nur für Meereis- und Strahlungsmodelle nützlich sein, sondern auch für die altimeter-basierte Eisdickenbestimmung und andere Forschungsgebiete, die Informationen über Schnee auf Meereis benötigen, zum Beispiel hinsichtlich der biologischen Produktion oder geo-chemischer Prozesse.
Das Projekt "Teilprojekt 7: Amt Kleine Elster (Niederlausitz)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Amt Kleine Elster durchgeführt. Das Anliegen des Forschungsvorhabens 'Innovationsgruppe AUFWERTEN' ist es, durch eine verstärkte, praxisrelevante Anwendung von Agroforstwirtschaft (kombinierter Anbau von landwirtschaftlichen Ackerkulturen und Agrarholz auf einem Ackerschlag) einen wesentlichen Beitrag zu einer nachhaltigeren Landnutzung in Deutschland zu leisten. Auf der Basis von trans- und interdisziplinär angelegten Untersuchungen sollen die erforderlichen Voraussetzungen für eine stärkere agrarräumliche Implementierung dieses Landbausystems beispielhaft für die Region Südbrandenburg analysiert und bewertet werden. Die Ergebnisse dieses Untersuchungsprozesses bilden die Grundlage eines mit der Unterstützung durch Innovations- und externen Fachexperten zu erarbeitenden Innovationskonzeptes. Dieses beinhaltet eine Handlungsstrategie für die Umsetzung agroforstlicher Nutzungskonzepte in die landwirtschaftliche Praxis. Die Erstellung einer solchen Handlungsstrategie stellt das übergeordnete Ziel dieses Verbundprojektes dar. Nach Ermittlung des im Modellgebiet für Agroforstwirtschaft zur Verfügung stehenden Flächenpotentials unter Berücksichtigung der Eigentumsverhältnisse und kommunaler Flächenstrukturen soll die Einflussnahme der energetischen Nutzung von Agrarholz auf die Energiebilanz einer kommunalen Verwaltung untersucht werden. Intention der dem Verbundprojekt zugrundeliegenden methodischen Herangehensweise ist eine ganzheitliche Betrachtung des Forschungsthemas unter Einbeziehung aller hierfür relevanten Akteursgruppen. Durch eine integrativ wirkende Projektstruktur wird eine transparente, themen- und partnerübergreifende Zusammenarbeit der 7 Innovationsgruppenmitglieder gewährleistet. Dem Forschungsstand entsprechend werden Analysen z.B. zur Wertschöpfung durch die Gründung von Energiegenossenschaften durchgeführt. Es wird z.B. auch analysiert und bewertet, wie sich agroforstliche Nutzungssysteme in Bezug auf die kommunale Verwaltung und Wirtschaftsstruktur auswirken.
Das Projekt "Depiction of Water as an Intermediate Input in Computable Generalized Equilibrium Models" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Agrarpolitik und Landwirtschaftliche Marktlehre, Fachgebiet Agrar- und Ernährungspolitik durchgeführt. Water scarcity is increasing in many regions of the world. There are three levels on which competition for water occurs: between countries, among different sectors within one country such as agriculture, industry and urban consumers and among different producers within one sector. Because of the common pool properties of water the degree of government intervention in this sector is strong and political lobbying is common. In this project a regionalized CGE (Computable General Equilibrium) shall be developed in which water is incorporated as an intermediate input differentiated according to water quality. This will allow to analyze the effects of various water price and policy scenarios from an efficiency as well as a distributive perspective.
Das Projekt "Central Coordination and Administration of the INUIT research unit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main, Institut für Atmosphäre und Umwelt durchgeführt. Funds for the central coordination of the research unit 'INUIT' (Ice Nucleation research UnIT) are requested within this proposal. The project serves the coordination and administration of the research unit as well as the promotion of cooperation and communication among the individual scientific projects of the unit. An annual status seminar is organized and conducted within this project. The funds for measures to promote gender equality are managed and measures for training of young researchers are coordinated. Within the project special sessions at international conferences or publication of special issues are initiated. A central data base to store and provide the data from all the various field and laboratory activities to all members of the research unit is maintained within the project. A comprehensive inter-comparison of the results of the ice nucleating properties of the common set of test aerosols studied by the various methods is conducted. An INUIT web page is set up and maintained. To support the INUIT spokesperson in conducting these tasks, staffing for a halftime position of a scientific administrator is applied for.
Das Projekt "Sub project: Dynamic capillary fringes - a multidisciplinary approach" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ - Department Bodensystemforschung durchgeführt. The capillary fringe is characterized by the fluctuating water table evoking the dynamic formation and dissolution of trapped gas. Due to phase discontinuities flow and transport across this interface cannot be described by classical theory. In this sub-project we want to (I) experimentally explore the dynamics of phase saturation during water table fluctuations at a high spatial (0.01 mm) and high temporal (1 s) resolution using X-ray radiography, (ii) investigate the formation and dissolution of a residual gas phase under transient forcing, and (iii) study incoherent gas transport and the extent to which it may be represented by travel time distributions and effective continuum properties. The experiments will be run in Hele- Shaw cells corresponding to the other SPs. The continuum scale analysis will be complemented by optical measurements of the dynamics of water-gas interfaces and the movement and size distribution of gas bubbles at the pore scale (resolution 0.01 mm). Using 3D X-ray tomography the structure of the pore geometry is obtained which provides the basis for pore scale modeling of the dissolution of gas bubbles (SP2). Moreover, the pore structure will be quantified in terms of pore size distribution, connectivity and pore-solid interface curvature. These measures are then used as input to an equivalent micro-model where the detailed multiphase dynamics can be explored. This will provide the experimental basis to relate structural properties, external forcing and fluid properties to effective properties observed in the central experimental facility of CP.
Das Projekt "Die Rolle von Institutionen fuer nachhaltige Nutzung und Schutz von Allmenderessourcen in laendlichen Gebieten Lateinamerikas" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsstelle für Internationale Agrar- und Wirtschaftsentwicklung durchgeführt. To improve the institutional component of natural resource management policies and projects in Latin American countries by applying quantitative und qualitative methods for analysing formal and informal institution for understanding their role in the sustainable or non-sustainable use of renewable natural resources with common pool properties. The approach will be based on the new institutional and political economy schools of thought which explain institutions and institutional change and, in particular, the change in land tenure and other contractual relationships in economic terms.
Das Projekt "Physikalische und chemische Eigenschaften von Wolkenpartikelresiduen und eisnukleierenden Partikeln in Verbindung mit Wolken in hohen geographischen Breiten vom Mischphasen- bis zum Zirrenniveau (HALO 2020, CIRRUS-HL)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. Es wird vermutet, dass Zirruswolken in hohen geographischen Breiten (arktische Zirren), einen positiven „Cloud Radiative Effect“ (CRE) haben und somit zum Phänomen der "Arctic Amplification" beitragen. Das Vorzeichen und die Stärke des CRE arktischer Zirren hängt von deren mikrophysikalischen Eigenschaften, d.h. der Eispartikelkonzentration, dem effektiven Eispartikelradius und dem Eiswassergehalt (IWC), ab. Diese Parameter werden hauptsächlich durch den Eisbildungsprozess (heterogen vs. homogen) und durch den Bildungspfad (in-situ vs. flüssiger Ursprung) bestimmt. Dies impliziert insbesondere für Zirren flüssigen Ursprungs die Beteiligung von eisnukleierenden Partikeln (INP), was deren Häufigkeit, Eigenschaften und Quellen zu Schlüsselfaktoren für die Bildung, die mikrophysikalischen und Strahlungseigenschaften von Zirren in hoher Breiten macht. Informationen über INP in hohen geographischen Breiten im Allgemeinen und in größeren Höhen im Besonderen, extrem rar. Im Rahmen der HALO-Mission CIRRUS-HL wollen wir daher das Wissen hinsichtlich arktischer INP über a) die Charakterisierung von Eispartikel- (IPR) und Wolkentröpfchenresiduen (CPR, Summe aus IPR und Tröpfchenresiduen) in arktischen Zirren und Mischphasenwolken, und b) die vertikal aufgelöste Messung (Mischphase bis Zirrusniveau) von Hochtemperatur INP (> -30°C) außerhalb von Wolken, erweitern. Für die geplanten Untersuchungen werden der HALO-CVI („Counterflow Virtual Impactor“) und der Aerosolpartikelfiltersammler HERA verwendet werden. Hinter dem HALO-CVI werden Instrumente zur physikalischen (Anzahl der Konzentrationen, Partikelgrößenverteilung, BC-Konzentration) und chemischen (Einzelpartikelzusammensetzung, MPI-C) Charakterisierung der IPR und CPR betrieben. Die von HERA gesammelten Filterproben werden im Anschuss an die Kampagne in den TROPOS-Laboratorien hinsichtlich der physikalischen INP-Eigenschaften (Anzahlkonzentrationen und Gefrierspektren) sowie der chemischen Zusammensetzung der Aerosolpartikel analysiert.Bei In-Wolken-Messungen werden der HALO-CVI und HERA kombiniert werden. So können die INP, innerhalb der gesammelten IPR (Zirren) und Wolkentropfenresiduen (CPR, in Mischphasenwolken) identifiziert, quantifiziert und charakterisiert werden. Diese INP könnten potenzielle Vorläufer von Zirrus mit flüssigem Ursprung in hohen Breiten sein.In Verbindung mit den Ergebnissen der im Rahmen von CIRRUS-HL durchgeführten in-situ Messungen wolkenmikrophysikalischer Eigenschaften, sowie der Analyse von Rückwärtstrajektorien der untersuchten Luftmassen werden wir a) bzgl. der Häufigkeit und der Eigenschaften von INP ein bisher einmaliges Schließungsexperiment (innerhalb und außerhalb der Wolke) durchführen, b) das Wissen über die raumzeitliche Verteilung, die Eigenschaften und die Quellen von INP signifikant erweitern und c) tiefe Einblicke in INP-Effekte auf die Bildung und die mikrophysikalischen Eigenschaften von Zirruswolken in hohen geographischen Breiten erhalten.
Das Projekt "Verbesserung der Eigenschaften von Belebtschlämmen in aeroben Stufen biologischer Abwasserreinigungsanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Papiertechnische Stiftung München durchgeführt. The objective of this project was to reliably avoid sludge problems by using ozone to improve the settling properties of activated sludge in waste water treatment plants of the pulp and paper industry. The optimum ozone dosage, the best dosage point and the most effective method of ozone dosing were to be identified in order to improve sludge properties and avoid sludge problems. Another aim was to improve dewatering properties and thus reduce sludge volumes. In addition, ozonisation was intended to result in a balance of filamentous and flocking bacteria to maintain the continuous trouble-free operation of aerobic treatment steps. Sludge samples taken from biological stages of effluent treatment plants in paper mills were subjected to ozone trials with ozone dosages between 1 and 15 g O3/kg SS (dry matter of suspended solids) for 10 and 60 minutes. It was found that the ozone treatment can improve sludge properties significantly, if sludge problems exist. The sludge volume index was reduced by up to 35 percent. Ozone can also improve the properties of sludge which causes no major problems. There was no clear advantage of treating either activated sludge or re-circulated sludge. In most trials higher ozone dosages caused a greater effect. Longer ozonisation duration accelerated the filtration process but had no influence on further parameters like settling or sludge volume index. The acceleration of the filtration process and thus the improvement of dewatering properties by ozone treatment were shown by a 70 percent higher amount of filtrate at the beginning of the filtration process. Image analysis did not show a clear reaction of the micro-organisms to the ozone treatment. Ozone treatment tends to increase the amount of free filamentous micro-organisms, which are probably separated from the flocks. Sludge activity was tested by dosing glucose equivalent to 500 mg COD/l daily during 3 days. The COD elimination within 24 hours amounted to higher than 60 percent, often to higher than 80 percent. More COD was eliminated by the sludge than has been added in terms of glucose. No impairment by ozone was shown.
Das Projekt "Kuehlung und Fahrzeugklimasysteme unter Umweltgesichtspunkten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerische Motorenwerke AG durchgeführt. General Information: The proposed research is directed at developing a refrigeration cycle for use in automotive air conditioning systems. The new cycle will use a naturally occurring gas as a refrigerant. Because of the new refrigerants properties and the common working conditions of an automotive a/c cycle it will be necessary to develop a completely new transcritical vapour compression system. Major tasks are: (I) Calculation of thermodynamic cycle and of components based on typical car specifications; (II) Development of components - compressor, heat exchangers, expansion device, control device, receiver and hoses; (III) Bench tests; (IV) Construction of prototypes; (V) Car tests in windtunnel and in-field; (VI) Safety and Acoustics evaluation. Successful completion will provide a long-term solution for an environmentally harmless refrigeration system. Achievements: A completely new refrigeration cycle for air-conditioning with carbon dioxide technology was developed. The main emphasis was placed on the thermodynamic calculation of the cycle and the components according to a revised specification, the development of the components such as compressor, heat exchangers, means for control and expansion, storage vessels and refrigerant hoses, test bench investigations, construction of two vehicles, vehicle tests in wind tunnels and road tests and the evaluation of safety and costs aspects. Following this, a direct comparison to a current serial air-conditioning system under commonly acknowledged conditions became possible. An automotive air-conditioning system is often operated above the critical temperature of CO(2) at 31.1 Degree of Celsius. Therefore a CO(2) system will mostly work in a transcritical cycle mostly. At supercritical conditions (critical pressure: 73.8 bar), pressure and temperature are independent of each other. The conditions in the evaporator remain subcritical. In this transcritical cycle the refrigeration capacity, the compressor work and thereby the cycle efficiency depend on the existing discharge pressure in accordance with the heat rejection temperature. The optimum discharge pressure is a function of the ambient temperature. The refrigeration circuit control should provide sufficient cooling capacity at high efficiency with satisfying passenger comfort, largely independent from the momentary driving and climate conditions. The vehicle refrigeration circuit consists of a compressor, gas cooler, expansion device, evaporator, accumulator and internal heat exchanger. The packaging shows only slight differences to series vehicles. The small cross-section of the refrigerant pipes makes it easier to find a route through the tight engine compartment. The refrigeration cycle with CO(2) operates at high pressure levels, but this does not represent an significantly increased risk with adapted components. Due to refrigerant properties the new developed components remain nearly comparable in respect of weight and dimensions.