Das Projekt "Verknüpfung von Cosmic Ray Neutron Sensing (CRNS) mit aktiven und passiven Fernerkundungsdaten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Landschaftsarchitektur und Umweltplanung (ILaUP) durchgeführt. Direkte lokale Beobachtungen des Bodenfeuchtegehalts (BFG) mit in-situ Messgeräten sind derzeit aufgrund der hohen räuml. und zeitl. Variabilität nur eingeschränkt nutzbar. Fernerkundungsdaten können mit verschiedenen Methoden verwendet werden, um tägliche Daten mit einer groben räumlichen Auflösung zu liefern. Für viele regionale Anwendungen werden jedoch Produkte mit einer räumlichen Auflösung von ca. 10 bis 30 m benötigt. Der Kontrast zwischen dem punktuellen Charakter aktueller terrestrischer Bodenfeuchtemessungen und der Bodenauflösung von Satelliten, die zur Bestimmung der Bodenfeuchte eingesetzt werden, stellt eine große Herausforderung für die Kalibrierung und Validierung von Produkten aus Satellitenmissionen dar. CRNS eröffnet Chancen, dieses Defizit zu überwinden. Das Upscaling von CRNS-Daten ist jedoch schwierig, da die CRNS-Messung ein integriertes Signal über eine Grundfläche mit ca. 200m Radius ist. Zudem ist die Messung sehr anfällig für zusätzliche Wasserquellen speziell der ober- und unterirdischen Biomasse. Das Bodenfeuchtesignal muss daher von den Wasserquellen separiert werden. Unser wissenschaftliches Ziel ist es, die prozessbasierten Zusammenhänge zwischen dem aus CRNS abgeleiteten BFG und der oberflächenbasierten aber räumlich detaillierteren Berechnung des BFG mit verschiedenen Fernerkundungssensoren (thermisch, hyper-, multispektral, SAR und LiDAR) zu verstehen. Zu diesem Zweck werden Vegetationsparameter (texturelle, strukturelle, emissive und reflektierende) von verschiedenen aktiven und passiven Sensoren abgeleitet und auf ihre Eignung für die Ableitung des BFG in singulären und synergistischen Beobachtungen getestet. Dies wird entsprechend den räumlichen und zeitlichen Skalen der CRNS-Messungen, insbesondere in den Teilprojekten (TP) Großfl. CRNS-Netzwerk und Mobiles CRNS, umgesetzt. Die Abschätzung des BFG der Landbedeckung durch hochauflösende Fernerkundungsparameter wird zu einer besseren Korrekturfunktion des CRNS-Signals bei der Berechnung des BFG beitragen. Mit dem Modul wollen wir einen Schritt in Richtung einer großflächigen Übertragung von dem aus CRNS abgeleiteten BFG gehen. Dieses TP wird die Lücke zwischen verschiedenen räumlichen und zeitlichen Skalen bei der Ableitung des BFG schließen. Für die Berechnung von Wasserquellen werden Vegetations- und oberflächennahe BFG-Daten für die TPs Großfl. CRNS-Netzwerk, Mobiles CRNS, Hydrogeodäsie und Vegetation zur Verfügung gestellt. CRNS-Messungen aus gemeinsamen Feldkampagnen werden zur Validierung von den aus Fernerkundungsdaten abgeleiteten Bodenfeuchteprodukten verwendet. Die TPs Hydrogeodäsie, Großfl. CRNS-Netzwerk und Mobiles CRNS werden die aus der Fernerkundung abgeleiteten räumlich hochaufgelösten Bodenfeuchtemuster nutzen, um die intergierten CRNS und GNSS-R Beobachtungen besser zu verstehen. Die TPs Hydrol. Modellierung und Grundwasserneubildung planen die Implementierung der abgeleiteten BFG-Karten in ihre Modelle.
Das Projekt "Verzögerte Antwort der Ionosphäre auf Variationen des solaren EUV (DRIVAR)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Kommunikation und Navigation durchgeführt. Das ionosphärische Plasma reagiert auf Änderungen der ionosphärischen EUV und UV-Strahlung auf der Zeitskala der solaren Rotation mit einer Verzögerung von 1-2 Tagen. Es wird angenommen, dass diese Verzögerung auf Transportprozesse von der unteren Ionosphäre in die F-Region zurück zu führen ist, doch wurden bislang nur begrenzte Modelluntersuchungen durchgeführt, um diesen Zusammenhang zu belegen. Innerhalb von DRIVAR sollen die Prozesse, die für die ionosphärische Verzögerung verantwortlich sind, durch umfassende Datenanalyse und Modellierung untersucht werden. Verschiedene solare Proxies sowie spektral aufgelöste EUV- und UV-Flüsse aus Satellitenmessungen werden verwendet und zusammen mit ionosphärischen Parametern analysiert, welche aus GPS-Radiookkultationsmessungen, Ionosondenmessungen und GPS-Gesamtelektronenmessungen stammen. Letztere haben sowohl den Vorteil einer globalen Abdeckung als auch einer z.T. räumlich hoher Auflösung. Die ionosphärsche Verzögerung wird auf verschiedenen Zeitskalen ionosphärischer Variation (Tage, solare Rotation, saisonal) untersucht, und regionale Abhängigkeiten werden analysiert.Wegen des komplexen Charakters der involvierten Prozesse in der Thermosphäre und Ionosphäre werden Experimente mit numerischen Modellen benötigt, um die der Verzögerung zugrundeliegenden Prozesse physikalisch zu untersuchen. Wir verwenden das Coupled Thermosphere Ionosphere Plasmasphere Electrodynamics (CTIPe), um die Verzögerung zu simulieren und führen Sensitivitätsstudien durch um die zur ionosphärischen Verzögerung führenden Prozesse im Detail zu analysieren. Zusätzliche Experimente werden mit dem Upper Atmosphere Model (UAM) durchgeführt.Die Ergebnisse von DRIVAR werden zu einem verbesserten Verständnis ionosphärischer Prozesse führen und werden insbesondere in der Vorhersage ionosphärischer Variabilität Anwendung finden, z.B. bei der Analyse und Vorhersage von GNSS- Positionsfehlern.
Das Projekt "Teilprojekt: Küstennahe und regionale Meeresspiegeländerungen und Subsidenz - Das Gefährungspotential in Indonesien und Südostasien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum durchgeführt. Klimaänderungen sind als natürliche Phänomene in allen Epochen der Erdgeschichte zu finden. Neben diesen natürlichen Variationen stehen heute zunehmend die anthropogen Änderungen im Fokus der Aufmerksamkeit. Dabei kommt dem Anstieg des Meeresspiegels in der Öffentlichkeit eine herausragende Bedeutung zu, da die gesellschaftlichen und ökonomischen Konsequenzen bereits allgemein sichtbar und spürbar sind. Viele Megastädte der Welt liegen in Küstenregionen und nehmen insgesamt fast ein Drittel der Weltbevölkerung auf. Die durch den Meeresspiegelanstieg verursachte Bedrohung wird zudem durch eine natürliche oder anthropogen verursachte Subsidenz in vielen Fällen noch vergrößert. Somit ist eine umfassende und genaue Bestimmung von Meeresspiegelanstieg und die Bestimmung von Subsidenzraten die Voraussetzung für eine sinnvolle Küstenplanung, Landnutzung und den Erhalt der ökonomischen und ökologischen Lebensgrundlagen. Seit 1991 wird der Meeresspiegel durch Radaraltimeter kontinuierlich und hochgenau erfasst. Ungeachtet dieser langen Zeitspanne fällt es heute immer noch schwer, konsistente Beschreibungen des globalen Meeresspiegels zu liefern. Das Projekt wird die Ursachen in einer fokussierten Region (Südostasien) untersuchen und Lösungsstrategien erarbeiten. Meeresspiegeländerungen werden mittelfristig durch saisonale und jährliche Variationen beeinflusst. Diese Prozesse überlagern die globale Änderung des Meeresspiegels als Rauschen und erschweren somit die Bestimmung von Langzeittrends. Gezeitenpegel, die teilweise seit über 100 Jahren Messungen liefern, sind ein probates Mittel, langfristige Änderungen zu untersuchen und Extremereignisse zu detektieren. GNSS-Sensoren an oder der Nähe von Pegeln erlauben die Ableitung geozentrische Meeresspiegeländerungen und die Trennung von Landdriften (GIA, Subsidenz). Die genaue Bestimmung des Zustandes des Meeresspiegels, die Analyse von GNSS-korrigierten Pegelmessungen und die Erfassung der Subsidenz in Megastädten sind zentrale Forschungsgegenstände und unentbehrlich für die vorausschauende Planung und Entwicklung von Küstensiedlungen. In dem Projekt planen wir (1) die Nutzung und Verbesserung der Datenbasis, bestehend aus Radaraltimetrie, GNSS-Sensoren, Gezeitenpegeln und dem zeitvariablen Schwerefeld, mit dem Ziel, regionale Änderungen des Meeresspiegels und der Subsidenz möglichst präzise zu erfassen; (2) die Variabilität des Meeresspiegels in Südostasien und vor Java/Indonesien zu analysieren und Ursachen dafür zu identifizieren; (3) lokale Änderungen des Meersspiegels aus Pegeln in Südostasien zu untersuchen, und Extremereignissen zu identifizieren, zu analysieren und zu beschreiben; (4) die Informationen mit den Ergebnissen anderer Projekte desselben Zielgebietes zu kombinieren und zu einer konsistenten Beschreibung der Gefährdung durch Meeresspiegelanstieg und Subsidenz von der Messung bis hin zur Auswirkung auf die Gesellschaft für einzelne Städte zu gelangen.
Das Projekt "Entwicklung und Einsatz von GNSS-Fernerkundungsverfahren für die Erdbeobachtung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik, Fachgebiet Methodik der Geoinformationstechnik durchgeführt. Die Radiookkultations-(RO)-Technik verwendet auf niedrigfliegenden (Low Earth Orbiter, LEO) Satelliten installierte Empfänger, um GPS/GNSS-Signale zu empfangen und Bogenmessungen der Erdatmosphäre und Ionosphäre durchzuführen. Aufgrund des Erfolgs der FormoSat-3/COSMIC- (Constellation Observing System for Meteorology, Ionosphere and Climate, FS3/COSMIC) -Mission, bestehend aus sechs Mikro-LEO-Satelliten, hat das gemeinsame US- und taiwanesische RO-Team beschlossen, eine COSMIC-Folgemission (sog. FS7/COSMIC2) voranzubringen. Die GNSS-RO-Nutzlast mit Namen Tri-G GNSS Radio-occultation System (TGRS) wird mehrkanalige GPS-, GLONASS- und Galileo-Satellitensignale empfangen und in der Lage sein, mehr als 10.000 RO-Beobachtungen täglich zu verfolgen, nachdem sowohl schwache als auch starke Bahnneigungs-Konstellationen vollständig abgedeckt worden sind. Man geht davon aus, die dichteren RO-Szintillationsbeobachtungen zu nutzen, um die Struktur der Erdatmosphäre und -ionosphäre genau zu analysieren und zu modellieren.Zusätzlich könnte die spezielle Art von GNSS-Multipfadverzögerungen, die von der Erdoberfläche reflektiert werden, verwendet werden, um Erdoberflächenumgebungsdaten, wie Ozeanhöhen und Seegang, zu erfassen. Die Empfindlichkeit dieser Signalcharakteristika gegenüber Ausbreitungseffekten ist für verschiedene Arten der Umweltfernerkundung geeignet. Dies hat einen Bedarf deutlich gemacht, geeignete Empfänger zu entwerfen und zu entwickeln, die reflektierte und gestreute GPS/GNSS-Signale in Echtzeit erfassen und verarbeiten können, um die Speicherung riesiger Mengen an Rohdaten zu vermeiden. Wir schlagen auch vor, das feldprogrammierbare Gatterfeld (Field Programmable Gate Array, FPGA) auf die GPS/GNSS-Reflektometrieinstrumente anzuwenden, wobei eine hohe Synchronität und ein größtmöglicher Nutzen aus den verfügbaren Hardware-Ressourcen zu erzielen wäre. Mittels Simulink/Matlab kann das FPGA auch komplexe Delay-Doppler-Map- (DDM) -Daten in Echtzeit durch Korrelation der phasengleichen und Quadraturkomponenten der Basisbandsignale berechnen. Diese Studie wird neue Ziele und Ergebnisse der GNSS-Fernerkundung der Atmosphäre, Ionosphäre, und der Ozeane sowie neue Möglichkeiten für die zukünftige FS7/COSMIC2-Mission aufzeigen.Das Projekt wird am Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik TU Berlin in enger Kooperation mit Wissenschaftlern des GFZ, Potsdam und des GPS Science and Application Research Center (GPSARC) der NCU, Taiwan durchgeführt.Die Ziele des Projekts lassen sich wie folgt zusammenfassen:(1) Nutzung von GPS/GNSS-RO-Atmosphärendaten und Entwicklung hochentwickelter Algorithmen für die untere Troposphäre und klimatologische Untersuchungen,(2) Erfassung und Überwachung der sporadischen E(Es)-Schicht, Szintillationen und damit zusammenhängender Effekte einschließlich vertikaler Kopplungen und(3) Entwicklung eines Echtzeit-FPGA-basierten GPS/GNSS-Reflektometers für Anwendungen im Bereich von Meereshöhen- und Seegangsmessungen.
Das Projekt "Bundeswaldinventur 4: Vorbereitung, Durchführung und landessepzifische Analyse und Berichterstattung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forstliche Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg durchgeführt. Die im 10 jährigen Turnus durchzuführende Bundeswaldinventur ist ein auf dem Bundeswaldgesetz beruhender Auftrag. Die 4. BWI ist in den Jahren 2021 und 2022 durchzuführen. Eine entsprechende Durchführungsverordnung wird in 2016/17 erarbeitet und auf Bund-Länder-Ebene abgestimmt. In einem weiteren Schritt (2018/19) werden gegebenenfalls vorzunehmende Modifikationen der Informationsgewinnung und die Option landesspezifischer Sonderhebungen abgestimmt und in einer Aufnahmeanweisung festgelegt. Die Felddatenerhebung ist vorzubereiten und umfasst folgende Punkte (2020): ggf. Beschaffung von Spezialgeräten (voraussichtlich modernes GNSS), Ausschreibung der Felddatenerhebung durch freiberufliche Spezialisten; Schulung der Aufnahmetrupps. Die Durchführung der Felddatenerhebungen in den Jahren 2021 und 22 umfasst Qualitätssicherung (Kontrollaufnahmen) und Datenmanagement (Prüfung, Korrekturen). Die Auswertungsphase (2023-24) beinhaltet in Kooperation mit dem bundesweit zuständigen Thünen-Institut insbesondere die Interpretation der Ergebnisse; darüber hinaus erfolgen landespezifische Auswertungen und Analysen. Diese werden in Abstimmung mit dem MLR in einer öffentlichen Veranstaltung vorgestellt (BWI-Kolloquium) Die Daten werden für weitere Forschungsvorhaben in einer FVA-Datenbank vorgehalten.
Das Projekt "Verbesserte geodätische Gletschermassenbilanzen durch Integration von Fernerkundung, Oberflächenmassenbilanz und Firnverdichtungsmodellierung - eine Beispielstudie von James Ross Island, Antarktis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, Institut für Geographie durchgeführt. Das Vorhaben zielt auf die Verbesserung von geodätischen Gletschermassenbilanzen ab. Neben einer Verbesserung der absoluten Genauigkeit wird vor allem auch eine verbesserte Fehlerquantifizierung/-abschätzung angestrebt. Zunächst werden Höhen- und Volumenänderungen aus der Differenzierung von digitalen Geländemodellen unterschiedlicher Zeitpunkte und Quellen bestimmt. Diese werden durch verschieden Verfahren wie Photogrammetrie und SAR Interferometrie (insbesondere der deutschen TanDEM-X Mission) gewonnen. Die derzeitigen Schwierigkeiten der geodätischen Methode resultieren vor allem aus Unsicherheiten der Eindringtiefe des Radarsignals bei trockenem Schnee bzw. gefrorener Schneedecke sowie bei der anschließenden Konvertierung von Volumen- in Massenänderungen, durch die Annahme eines Dichtewertes oder Dichteprofils. Hier soll durch den Einsatz eines gekoppelten Gletschermassenhaushalt- und Firnkompaktionsmodell zusammen mit den Fernerkundungsergebnisse eine entscheidende Verbesserung erzielt werden. Um das Modell und die Untersuchungen zu initialisieren und zu validieren, sollen Felderhebungen durchgeführt werden sowie auf einen sehr umfangreichen Datenbestand des Antragstellers und der tschechischen und argentinischen Kooperationspartner zurückgegriffen werden. Um Effekte und mögliche Fehler durch das Eindringen des x-Band Radarsignals besser quantifizieren zu können, werden Aufnahmen mit Sommer und Wintersituationen untersucht und mit GNSS Referenzdaten aus Geländeerhebungen verifiziert. Ferner werden die Ergebnisse der geodätischen Methode mit dem sogenannten Input-Output Verfahren ('flux gate approach') verglichen, um eine zusätzliche Absicherung der Ergebnisse zu erzielen. Das Projekt wird in enger Kooperation mit tschechischen Wissenschaftlern der Universitäten in Brno und Prag sowie mit Kollegen des Argentinischen Antarktisinstituts durchgeführt. Als Testgebiet wurde James Ross Island, an der nordöstlichen Spitze der Antarktischen Halbinsel, ausgewählt. Auch wenn die Untersuchungsregion in der Antarktis liegt, so sollen primär methodische Entwicklungen durchgeführt werden, die auf andere Standorte übertragbar sind. Der vorgeschlagene Standort bietet aufgrund der vorhanden Datenlage und Vorarbeiten sowie der internationalen Kooperation und logistischen Möglichkeiten ideale Voraussetzungen, die zu keinen nennenswerten Mehrkosten gegenüber anderen Standorten mit vergleichbaren Gletschergrößen führen. Zudem zeigen Vorarbeiten, dass die beobachteten Höhenänderungen der Gletscher auf einem kleinen Gebiet sehr unterschiedlich sind und daher in einem Gebiet unterschiedliche Magnituden, Richtungen und Mechanismen der Änderungen sowie unterschiedliche meteorologische Bedingungen untersucht werden können. Eine Situation und Konstellation, die an kaum einem anderen Standort derart gut vorliegt.
Das Projekt "Teilprojekt: Ableitung von Ozeanmassenverteilung und glazial-isostatischem Ausgleich aus Satellitengravimetrie und Satellitenaltimetrie (OMCG-2)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Planetare Geodäsie, Professur für Geodätische Erdsystemforschung durchgeführt. Massenbedingte Veränderungen des Meeresspiegels (MVM) sind eine wichtige Komponente des Meeresspiegelbudgets. Ist die MVM bekannt, ist es möglich aus der Kombination mit Daten der Satellitenaltimetrie Informationen zum Wärmehaushalt des Ozeans und damit zum globalen Energiehaushalt zu gewinnen. Neuere MVM Schätzungen basieren maßgeblich auf der Schwerefeld-Satellitenmission GRACE. Diese findet zunehmend auch Anwendung für regionale Studien. Allerdings bestehen zwischen publizierten MVM-Schätzungen aus praktisch identischen GRACE-Daten Diskrepanzen selbst auf der globalen Skale. Jüngere Studien veröffentlichen MVM-Trends zwischen 1,2 und 2,0 mm/a mit unrealistischen Fehlern und beanspruchen die Schließung des Meeresspiegelbudgets im Bereich 0,1-0,2 mm/a. Diese ungeklärten Diskrepanzen beeinträchtigen die Ermittlung gegenwärtiger Änderungen des Ozeanwärmegehalts aus Altimetrie, und in der Folge z. B. die Lokalisierung von Wärmesenken und Wärmetransport. Das Problem ist ebenfalls für das Verständnis und die Prädiktion regionaler Meeresspiegeländerungen in Südost-Asien besonders kritisch. Die zentrale Hypothese dieses Projekts, wie auch bei der ersten Phase des SPP, besteht darin, dass diese Diskrepanzen vor allem aus zwei Ursachen entstehen: (1) methodische Probleme in der Analyse der GRACE-Daten und (2) das ungelöste Problem, glazial-isostatische Ausgleichsbewegungen (GIA) aus den GRACE-Daten zu korrigieren. In der ersten Phase (OMCG-1) wurden zentrale methodische Unterschiede zwischen direkten und inversen MVM Schätzern untersucht. Darüber hinaus hat OMCG-1 das Verständnis über die wichtigsten Schritte zur Trennung des regionalen GIA-Effekts aus der Kombination satellitengeodätischer Verfahren verbessert. OMCG-1 wird den globalen Inversionsansatz weiterentwickeln und beginnen, die Ergebnisse der regionalen GIA-Separation in den globalen Rahmen einzubinden. Die zweite Phase (OMCG-2) soll a) verbesserte Methoden zur Definition von räumlichen Mustern aus Modellensembles untersuchen, b) die unabhängige Schätzung flacher sowie tiefer sterischer Komponenten untersuchen, c) den möglichen Zugewinn durch Einbindung von In-situ-Argo-Daten untersuchen, d) einen zeitreihenbasierten Parameterschätzungsansatz für die regionale Trennung von GIA und Eismassenänderungen implementieren, f) mögliche Biase in regionalen GIA-Schätzungen erklären sowie beheben unter Verwendung zusätzlicher GNSS-Beobachtungen und g) schließlich die Altimetrie über Eisschilden in die globale Inversion einbinden, um die Bestimmung von GIA zu verbessern. OMCG-2 wird physikalische Prozesse direkt quantifizieren, die zur Meeresspiegeländerung auf globaler und regionaler Skale beitragen. Außerdem werden Datensätze für die Modellierung für Projekte innerhalb und außerhalb des SPP bereitgestellt. Insbesondere unsere regionalisierten Daten für Nordeuropa und Südost-Asien werden helfen, Vorhersagen zu verbessern.
Das Projekt "Hochauflösende atmosphärische Wasserdampffelder basierend auf satellitengeodätischer Erkundung, tomographischer Fusion und Atmosphärenmodellierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Geodätisches Institut, Lehrstuhl Physikalische und Satellitengeodäsie durchgeführt. Der Anteil des atmosphärischen Wasserdampfs beträgt lediglich bis zu vier Volumenprozent der Erdatmosphäre. Aufgrund seiner besonderen Bedeutung für atmosphärische Prozesse - insbesondere für Klimawandel und Naturgefahren (z.B. Hochwasser, Dürreperioden, Flutkatastrophen, Gletscherschmelze) - ist die zuverlässige und genaue Kenntnis über die räumliche und zeitliche Verteilung des Treibhausgases Wasserdampf von eminenter Bedeutung. Wasserdampf ist zudem wichtiger Bestandteil des Wasserkreislaufs; er bestimmt Wolkenbildung und -verteilung sowie Niederschlag maßgeblich. Trotz seiner großen Bedeutung ist die Modellierung seines räumlichen und zeitlichen Verhaltens nicht zufriedenstellend gelöst. Obgleich regionale Atmosphärenmodelle prinzipiell hydro-meteorologische Zustandsgrößen mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung simulieren können, ist die Reproduzierbarkeit von hochvariablen Prozessen beschränkt. Zudem existieren wenige hochauflösende Validierungsdatensätze. Während Wasserdampf für Meteorologie und Klimaforschung eine zentrale Zustandsgröße darstellt, liegt im Rahmen von geodätischen Anwendungen der Fokus auf der Reduktion seines Einflusses. Im Gegensatz zu den Effekten anderer Atmosphärenbereiche kann sein Einfluss auf Mikrowellenmessungen nicht durch Mehrfrequenzbeobachtungen eliminiert werden. Somit ist das Signal des atmosphärischen Wasserdampfs im Rahmen der Verarbeitung der Daten dieser Sensoren geeignet zu modellieren. Hierbei können GNSS und InSAR wertvolle Beiträge (GNSS: hohe zeitliche Auflösung; InSAR: hohe räumliche Auflösung) zur Rekonstruktion des Einflusses der Erdatmosphäre - und im Speziellen des atmosphärischen Wasserdampfs - längs des Signalwegs leisten. Unter Verwendung von komplexen tomographischen Ansätzen sind aus den GNSS- bzw. InSAR-basierten, integrierten Wasserdampfkenngrößen zeitabhängige 3D-Felder des Wasserdampfs ableitbar. Unter Verwendung von innovativen GNSS- und InSAR-Datenanalysetechniken zielt das beantragte Projekt darauf ab, für regionale Anwendungen neue Kombinationsansätze für die verbesserte Bestimmung der raum-zeitlichen Verteilung des atmosphärischen Wasserdampfs zu entwickeln und zu validieren. Die zentrale Fragestellung beschäftigt sich mit der wissenschaftlich fundierten, Geostatistik-basierten Zusammenführung von geodätischen Ergebnissen und meteorologischen Wettermodellen. Hierbei kommt tomographischen Fusionsansätzen - sowohl im Kontext der Zusammenführung der beiden geodätischen Sensoren als auch bei der Kombination von geodätischen und meteorologischen Produkten - eine wichtige Rolle zu; diese sind z.B. hinsichtlich horizontaler und vertikaler Auflösung weiterzuentwickeln. Darüber hinaus ist die Tomographie-basierte Fusion gegenüber meteorologischen Assimilationsansätzen zu vergleichen, um eine optimale regionale Strategie für die Zusammenführung aller beitragenden Sensoren und Modelle zur Ableitung von räumlich und zeitlich hochaufgelösten Wasserdampfverteilungen herauszuarbeiten.
Das Projekt "Hydrogeodäsie - CRNS Tiefenskalierung durch Kombination nichtinvasiver Messverfahren mit unterschiedlicher Integrationstiefe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum durchgeführt. Die Dynamik der Wasserspeicherung im Untergrund hat Einfluss auf Abflussbildung, Grundwasserneubildung, Wasserverfügbarkeit sowie Wasser- und Energieflüsse zwischen Boden und Atmosphäre. Im Gegensatz zu punktskaligen Messungen des Wassergehalts in der ungesättigten Zone mit Feuchtesensoren bietet Cosmic Ray Neutron Sensing (CRNS) den Vorteil einer integrativen Messung auf der Feldskala. CRNS-Messungen sind jedoch auf wenige Dezimeter im Oberboden beschränkt, sodass die oben genannten Prozesse nicht ausreichend erfasst werden können. Daher ist es wichtig, die Entwicklung von Verfahren zur Skalierung der CRNS Beobachtungen in größere Tiefen voranzutreiben. Das Ziel des Moduls Hydrogeodäsie in der Forschergruppe Cosmic Sense ist die Extrapolation der CRNS Bodenfeuchte in die Wurzelzone mit Hilfe verschiedener Verfahren der Tiefenskalierung. Wir kombinieren hierzu CRNS mit zwei anderen nichtinvasiven Beobachtungsverfahren, die über einen ähnlichen horizontalen Messbereich (etwa 100 m) aber andere Integrationstiefen verfügen: GNSS Reflektometrie mit einer Integrationstiefe von wenigen Zentimetern und terrestrische Gravimetrie, die über die gesamte vadose Zone integriert. Die Untersuchungsgebiete werden dazu mit allen drei Techniken (CNRS, GNSS-R und Gravimetrie) instrumentiert. Über die Kombination dieser Beobachtungen erstellen wir einen einzigartigen Datensatz: tiefenaufgelöste Bodenfeuchte auf der Feldskala. Der zeitvariable funktionelle Zusammenhang zwischen den Beobachtungen in unterschiedlichen Tiefen wird analysiert und geeignete Ansätze zur Tiefenskalierung der Bodenfeuchte werden getestet und entwickelt. Wir erwarten somit auch einen wichtigen Beitrag für die Extrapolation fernerkundlicher Daten der Bodenfeuchte in größere Tiefen leisten zu können. Mit unserem umfassenden Beobachtungsansatz zielen wir auf ein besseres Verständnis von Wasserflüssen zwischen Grundwasser, Boden und Atmosphäre ab. Des Weiteren trägt das Projekt zu einer Weiterentwicklung verschiedener neuartiger nichtinvasiver Bodenfeuchte-Messverfahren bei. Das Modul Hydrogeodäsie trägt zu den drei übergeordneten Zielen der Forschergruppe wie folgt bei: (1) Herausforderungen der CRNS Messtechnik, hier die variable Integrationstiefe, werden über komplementäre, tiefenaufgelöste Beobachtungsdaten in Zusammenarbeit mit dem Modul Neutronensimulation weiterentwickelt, (2) repräsentative Bodenfeuchtedaten für die Wurzelzone werden über die neu erstellten Verfahren zur Tiefenskalierung und mit hydrologischen Modellen in Kooperation mit den Modulen Grundwasserneubildung und Hydrologische Modellierung ermittelt, (3) Dynamiken einzelner Wasserspeicher werden mit über CRNS hinausgehenden Beobachtungsdaten erfasst: einerseits die oberflächliche Bodenfeuchte und Schneehöhe mit GNSS-R in Kooperation mit den Modulen Fernerkundung und Grundwasserneubildung und andererseits die Variationen der Gesamtwasserspeicherung mit Gravimetrie.
Das Projekt "Teilvorhaben Intelligentes Assistenzsystem auf mobilen Endgeräten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Internet Marketing Services GmbH durchgeführt. Die Einführung moderner Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) in der Energiewirtschaft ist eine vordringliche Aufgabe zur Bewältigung der Energiewende. In Anknüpfung an die Ansätze aus dem Forschungsverbund 'National 5G Energy Hub' befasst sich das Projekt N5GEH-LocI4AR mit der Entwicklung eines intelligenten, standortbezogenen mobilen Assistenzsystems für hochkomplexe Systeme der Energietechnik als Web-Anwendung oder Smartphone-App. Die wesentlichen Komponenten sind (1) eine automatische Innenraumlokalisierung und (2) eine mobile augmentierte Realität (AR) nutzende Visualisierung mit externer Prozessierung sowie (3) mit der Integration von Sensordaten mittels IoT-Technologie. Die hohen Übertragungsraten und geringen Latenzzeiten der 5G-Technik sollen untersucht werden, um in gemeinsamer Nutzung mit einer Positionierungs- und Navigationslösung Anwendungen zur AR in Echtzeit auf mobilen Endgeräten umzusetzen. Effizienz bzw. Nutzen vieler, heute hochkomplexer Anwendungen in der Energietechnik (z.B. im Rahmen der Installation technischer Systeme, bei Inspektions- und (prädiktiven) Wartungsarbeiten, im Facility Management oder für Energiedienstleistungen) können nur unter Nutzung von intelligenten Assistenzsystemen vollständig ausgeschöpft werden. Es entsteht ein auf den Bereich der Energietechnik spezialisiertes computergestütztes Werkzeug in Form eines intelligenten mobilen Indoor-Location AR-Assistenzsystem, das Basis verschiedener Fachapplikationen auf mobilen Endgeräten werden soll. Das Teilvorhaben von IMS befasst sich mit der prototypischen Entwicklung eines intelligenten mobilen Assistenzsystems (als Web-Anwendung oder mobiler App), mit dem die Ortung innerhalb eines Bauwerks sowie im Übergang Indoor-Outdoor zur Anbindung an GNSS gezeigt werden kann.
| Origin | Count |
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| Bund | 58 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 58 |
| License | Count |
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| offen | 58 |
| Language | Count |
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| Deutsch | 52 |
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| Resource type | Count |
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| Keine | 37 |
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| Boden | 40 |
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