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Transformation von partikelförmigen Kraftfahrzeugemissionen und deren Vorläufern im Nahfeld der Quelle

Das Projekt "Transformation von partikelförmigen Kraftfahrzeugemissionen und deren Vorläufern im Nahfeld der Quelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e.V. durchgeführt. Es soll die Verdünnung des Abgases von Kraftfahrzeugen im Straßenverkehr und besonders die dabei erfolgende Transformation der Aerosolpartikel unter atmosphärischen Bedingungen untersucht werden. Um dieses Ziel zu realisieren, wird ein Kofferanhänger mit den notwendigen Messgeräten ausgestattet und von den zu untersuchenden Fahrzeugen gezogen. Der Aerosoleinlass an diesem Anhänger wird variabel angebracht sein, um Messungen in verschiedenen Abständen vom Auspuffrohr zu ermöglichen. Ziel ist es, gemessene Unterschiede zwischen Immissions- und Emissionsmessungen zu quantifizieren und damit beobachtete Differenzen zwischen Messungen am Motorprüfstand und solchen an einem Standort an der Straße soweit wie möglich zu erklären. Weiterhin soll der Einfluss der äußeren Bedingungen, wie meteorologische Parameter (Temperatur, relative Feuchte, etc.) und der Geschwindigkeit des Fahrzeuges quantifiziert werden. Ein wichtiger Bestandteil ist dabei auch die Charakterisierung der Mischungs- und Verdünnungsprozesse zwischen Auspuff und Probennahme. Diese soll mit zeitlich hochaufgelösten Messungen von Temperatur, Geschwindigkeit und Feuchte der Luft realisiert werden. Zusätzlich zu diesen experimentellen Arbeiten soll, wenn sinnvoll, im weiteren Verlauf des Projektes die Transformation der Partikel mit einem Modell simuliert werden.

Messung und Modellierung der aeroakustischen Schallmechanismen bei Ventilatoren

Das Projekt "Messung und Modellierung der aeroakustischen Schallmechanismen bei Ventilatoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität-Gesamthochschule Siegen, Fachbereich 11 Maschinentechnik, Institut für Fluid- und Thermodynamik durchgeführt. Der von den Ventilatoren abgestrahlte Schall setzt sich im allgemeinen aus diskreten und breitbandigen Anteilen zusammen. Gegenwaertig erfolgt meist eine Abschaetzung des Breitbandschalls auf der Grundlage empirischer oder halbempirischer Beziehungen aus typischen Kenngroessen des Ventilators (u.a. geometrischen, kinematischen, aerodynamischen) und einer maschinenspezifischen Konstante. Die maschinenspezifische Konstante muss experimentell ermittelt werden. Eine durchgaengige Berechnung des Laerms von Ventilatoren, d.h. eine Berechnung der tatsaechlichen Quellen aus den Stromfeldgroessen, ist bislang nicht moeglich. Sie waere deshalb von Vorteil, weil die Kenntnis empirischer Maschinenkonstanten entfiele und eine Optimierung der zu erwartenden Schallabstrahlung bereits in der aerodynamischen Entwurfsphase eines Ventilators moeglich wuerde. Ziel des Projekts ist, die akustischen Quellen mit elementaren Groessen der Stroemung im Laufrad eines Ventilators zu korrelieren. Hierzu werden experimentelle und numerische Methoden wie instationaere Druck- und Geschwindigkeitsmessungen, numerische Stroemungssimulation, Korrelationstechnik usw. eingesetzt.

Bio-Geochemische Stoffzyklen

Das Projekt "Bio-Geochemische Stoffzyklen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kernforschungsanlage Jülich GmbH, Institut für Chemie durchgeführt. Die im Zeitraum 1979 bis 1985 in Juelich, Ahrensburg, Deuselbach und Le Conquet durchgefuehrten Messungen des Nitrat-Gehaltes in Niederschlaegen ergaben charakteristische jahreszeitliche Veraenderungen im 15N/14N-Verhaeltnis des Nitrats (hoehere 15N/14N-Werte im Herbst und Winter als im Fruehling und Sommer mit einer jahreszeitlichen Amplitude von 4-5 Promille). Eine aehnliche jahreszeitliche Variation des 15N/14N-Verhaeltnisses ergab sich auch in partikulaerem Nitrat, das im Zeitraum 1978 bis 1985 in Juelich durch Abscheidung mit normalen Filtrationsgeraeten und mit High-Volume-Impaktoren gesammelt wurde. Dagegen zeigte gasfoermige Salpetersaeure ein nahezu konstantes 15N/14N-Verhaeltnis. Folgende Deutungen der jahreszeitlichen Variation des 15N/14N-Verhaeltnisses im Nitrat sind moeglich: (a) unterschiedliche Beteiligung natuerlicher und anthropogener Quellen von NOx an der Nitrat-Bildung waehrend der Jahreszeiten; (b) temperaturabhaengige Isotopenaustauschgleichgewichte; (c) unterschiedliche reaktionskinetische Isotopieeffekte bei der Bildung von gasfoermigem und partikulaerem Nitrat sowie unterschiedliche Anteile beider Species im gemessenen Nitrat waehrend der Jahreszeiten. Zur weiteren Interpretation des Effektes muessen 15N/14N-Messungen an NOx aus unterschiedlichen Quellen und deren jahreszeitliche Variation sowie Messungen der Isotopieeffekte bei verschiedenen Umwandlungsmechanismen im NOx/HNO3-Zyklus durchgefuehrt werden.

Wind-LIDAR

Das Projekt "Wind-LIDAR" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Trier, Fachbereich VI Raum- und Umweltwissenschaften, Fach Umweltmeteorologie durchgeführt.

Teilvorhaben Universität München

Das Projekt "Teilvorhaben Universität München" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ludwig-Maximilians-Universität München, Meteorologisches Institut, Lehrstuhl für Physik der Atmosphäre durchgeführt. Die europäische Raumfahrtagentur ESA plant den Start der Earth Explorer Mission Aeolus im Mai 2018. Mit dieser Mission soll eine signifikante Verbesserung der Wettervorhersage durch die Messung von höhenaufgelösten Windprofilen in der Troposphäre und unteren Stratosphäre demonstriert werden. Mit dem Instrument ALADIN (Atmospheric Laser Doppler Instrument) kommt dabei erstmalig ein Lidar (Light Detection and Ranging) Instrument auf einem europäischen Satelliten zum Einsatz, das weltweit auch erstmalig die Messung von Vertikalprofilen der Windgeschwindigkeit ermöglicht. Ziel dieses Verbundvorhabens ist die Validierung der Wind- und Aerosolprodukte von Aeolus und die Untersuchung ihres Einfluss auf die Wettervorhersage durch Assimilationsexperimente zu demonstrieren. In diesem Teilprojekt (EVAA-LMU) sollen die Arbeitspakete (AP) 1-3 eines Verbundprojektes durchgeführt werden (Details siehe PDF-Dokument im Anhang).

Teilvorhaben Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e.V

Das Projekt "Teilvorhaben Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e.V" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e.V. durchgeführt. Die europäische Raumfahrtagentur ESA startete im August 2018 die Earth Explorer Mission Aeolus. Mit dieser Mission soll eine signifikante Verbesserung der Wettervorhersage durch die Messung von höhenaufgelösten Windprofilen in der Troposphäre und unteren Stratosphäre demonstriert werden. Mit dem Instrument ALADIN (Atmospheric Laser Doppler Instrument) kommt dabei erstmalig ein Lidar (Light Detection and Ranging) Instrument auf einem europäischen Satelliten zum Einsatz, das weltweit auch erstmalig die Messung von Vertikalprofilen der Windgeschwindigkeit ermöglicht. Ziel dieses Vorhabens ist die Validierung der Wind- und Aerosolprodukte von Aeolus und die Untersuchung ihres Einfluss auf die Wettervorhersage durch Assimilationsexperimente zu demonstrieren. TROPOS stellt für die Validierung von Aeolus sowohl die fest am Standort Leipzig betriebenen Instrumente (Doppler-Lidar WiLi, EARLINET-Lidar MARTHA, automatisches Lidar Polly, AERONET Photometer) als auch die mobile Mess-Station LACROS (Doppler-Radar, Doppler-Lidar, PollyXT-Lidar, Mikrowellenradiometer, AERONET Photometer) zur Verfügung. Mit LACROS werden ab Ende 2018 Validierungsexperimente in Punta Arenas, Südchile, für mindestens ein Jahr durchgeführt.

Teilvorhaben: Modellierung und Messung des Mikroklimas, Analyse der Bodenbeschaffenheit und geophysikalische Untersuchung

Das Projekt "Teilvorhaben: Modellierung und Messung des Mikroklimas, Analyse der Bodenbeschaffenheit und geophysikalische Untersuchung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Sondervermögen Großforschung, Institut für Meteorologie und Klimaforschung - Atmosphärische Umweltforschung (IMK-IFU) durchgeführt. Das IMK-IFU des KIT bearbeitet die numerische Modellierung der mesoskaligen Wind- und Turbulenzverhältnisse und führt die Windlidar-Messungen durch. Die Modellierung wird mit dem mesoskaligen Modell WRF und dem feiner auflösenden Modell WRF-LES erfolgen. Die beiden Modelle sind im Verbundvorhaben als Teil einer Modellkette vorgesehen, die skalenmäßig bis hinunter zur Rotorblattumströmung reichen soll. Die Windmessung soll kampagnenartig mit drei Windlidaren, die zu einem 'virtuellen Masten' synchronisiert werden, erfolgen. Das IBF des KIT wird im Blick auf die Wechselwirkung von Baugrund und Gründung die beiden FWEA mit einer Instrumentierung versehen, die weiterführende Messungen und detailliertere Modellierungen erlauben. Das GPI des KIT untersucht in einem geophysikalischen Langzeitexperiment (mehrere Jahre) die emittierten Bodenerschütterungen, deren Ausbreitung und ihre Welleneigenschaften um das Testfeld an der FWKA. Es sollen hierfür erstmals drei Sensoren in flachen Bohrungen an einer WEA dauerhaft installiert werden, welche kontinuierlich in den drei Raumrichtungen die Bodenbewegung aufzeichnen.

Predictability of local Weather - C5: Forecast uncertainty for peak surface gusts associated with European cold-season cyclones

Das Projekt "Predictability of local Weather - C5: Forecast uncertainty for peak surface gusts associated with European cold-season cyclones" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Meteorologie und Klimaforschung, Department Troposphärenforschung durchgeführt. Predictions of the track and intensity of severe cyclones have substantially improved over recent decades but accurate predictions of the location, timing, and intensity of peak surface gusts remain challenging. Such information is of utmost importance for storm damage and warnings to the population. The general approach is to break down sources of uncertainty according to the different scales involved using appropriate modeling and observational datasets and methods: - On the synoptic scale the focus will be on the track and intensity of the cyclone associated with the extreme gusts over Germany. Forecast uncertainty will be quantified statistically for the top 2% of gust events using global ensemble prediction systems and objective tracking methods. Standard gust parameterizations will be applied to these datasets. (A) - For the investigation of mesoscale processes, suitable case studies will be selected from the sample identified under (A). Physical processes of main interest in this context are 'sting jets', descending wind speed maxima in the middle troposphere in the area of bent-back warm fronts, and moist convection, for example as occurring along cold fronts, and their associated cold pools. Observational datasets to be used in this context include gust measurements from the network of the German Weather Service (DWD), space-borne scatterometer data over the North and Baltic Seas, radiosondes, and wind profilers. Forecast uncertainty will be assessed on the basis of LEPSs, taking into account uncertainty resulting from the driving synoptic scale analyzed under (A). Targeted high-resolution simulations using the COSMO model will be conducted for detailed process studies, e.g., of sting jet formation. - Factors influencing the prediction of gusts, which are not resolved by current weather prediction models, include turbulent mixing of momentum into and across the boundary layer, particularly in areas of large shear at mid-levels as for example underneath sting jets. These aspects will be addressed with observations from ground-based and aircraft-borne wind lidar operated by the Karlsruhe Institute of Technology as well as wind towers and wind profilers, which will be compared to Large Eddy simulations. Selected cases will include existing data and new observations taken as part of the project. The final outcome from this project will be an integral assessment of the relative contributions from different scales and processes to forecast uncertainty of strong wind gusts over Germany during the winter half year as well as of the quality of widely used gust parameterizations. This will enable the provision of concrete guidance to operational forecasters and model developers.

Potenzial der Windenergie in Stadtgebieten: Gaza-Stadt als eine Fallstudie

Das Projekt "Potenzial der Windenergie in Stadtgebieten: Gaza-Stadt als eine Fallstudie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin (Humboldt-Univ.), Albrecht Daniel Thaer-Institut für Agrar- und Gartenbauwissenschaften, Department für Agrarökonomie, Fachgebiet Quantitative Agrarökonomik durchgeführt. Das Projekt soll einen Beitrag zu einer stabileren, dezentralen Energieerzeugung in Gaza-Stadt liefern, um die starke Nachfrage nach Energie zu bedienen, die Zahl der Netzausfälle zu senken und die Konsequenzen von Blackouts abzumildern. Dafür soll anhand von Windsensoren ermittelt werden, inwieweit die Flachdächer von Gaza-Stadt als Standort für Kleinwindanlagen geeignet sind. Das wissenschaftliche Hauptziel des Forschungsprojektes ist die Analyse der Windenergienutzung in dicht besiedelten Stadtgebieten anhand einer messungsbasierten Studie. Des Weiteren sollen Handlungsempfehlungen für die Windenergienutzung in Stadtgebieten entwickelt werden, die aus den realen Messungen in verschiedenen Höhen in Gaza-Stadt abgeleitet werden. Schließlich soll der Einsatz einer kleinen Windkraftanlage in relativ hoher Höhe über einem Wohngebäude evaluiert werden.

Teilvorhaben: WEA-Sensorik und Integration in WEA-Steuerung

Das Projekt "Teilvorhaben: WEA-Sensorik und Integration in WEA-Steuerung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Senvion GmbH i.L. durchgeführt. Die Größe der Rotoren von Windenergieanlagen (WEA) der Multimegawattklasse und somit auch der Bereich des einströmenden Windfelds, welches den Rotor beeinflusst, nehmen stetig zu. Windfeldcharakteristiken wie Scherung, Schräganströmung und Turbulenz haben damit einen immer größeren Einfluss, zum einen auf das Betriebsverhalten, zum anderen aber vor allem auf die Belastungen einer WEA. Um diesem Einfluss entgegenzuwirken, ist ein tiefgreifendes Verständnis des Windfeldes nötig, um anwendungsspezifisch Windfeldmodelle und Messstrategien zu entwickeln, welche diese Charakteristiken abbilden und erfassen können. Da aktuell gültige Normen für WEA noch aus Zeiten kleiner Rotoren stammen, zielt das Forschungsvorhaben 'ANWIND' darauf ab, diese Lücke zu schließen. Der direkte Verbund aus Wissenschaft und Industrie sowie der anwendungsorientierte Ansatz des Projektes tragen dabei maßgeblich zur Erreichung der Ziele bei. Für Senvion liegen die Schwerpunkte dabei in der Darstellung der Lasten an der WEA, unter anderem unter dem Aspekt der wirtschaftlichen und langzeitbeständigen Sensorik. Darüber hinaus entwickelt Senvion eine Reglerschnittstelle zur Einbindung der Lidar-Informationen in die WEA-Steuerung. Damit soll ein Test auf einer realen WEA ermöglicht werden, um die Leistungsfähigkeit des Konzeptes zu untersuchen und ggf. deren Grenzen aufzuzeigen.

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