Luftleitbahnen und Hinweise für den Erhalt bzw. Verbesserung des Luftaustauschs
Gebiete mit geringer Reibung am Erdboden, so dass eine Kalt- oder Frischluftführung zwischen Stadt und Umland möglich ist
Windgeschwindigkeit und -richtung des nächtlichen Kaltluftabflusses und von Flurwinden.
Wälder mit Schutz- und Erholungsfunktionen und Bedeutung für die biologische Vielfalt entsprechend Art. 6 Bayer. Waldgesetz.
Das Projekt "P 2.3 - Dynamiken von Konvektionen als Kopplung zwischen dem marinen Oberflächenfilm und der Wassermasse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Institut für Chemie und Biologie des Meeres durchgeführt. Unsere Motivation liegt in der Tatsache, dass die dynamische Verbindung zwischen dem marinen Oberflächenfilm (engl. sea-surface microlayer, SML) und der darunterliegenden oberflächennahen Wasserschicht über Konvektion zu heterogenen Eigenschaften der SML führt. Dies wiederum steuert das Ausmaß der bio-photochemischen Reaktionen und des Gasaustausches zwischen dem Ozean und der Atmosphäre. Die Konvektion wird durch Verdunstung angetrieben, die die SML abkühlt und es salzhaltiger macht. Infolgedessen wird die SML dichter, sinkt ab und wird durch das darunterliegende Wasser ersetzt. Die auftriebsgetriebene Konvektion wurde jedoch bei der Erforschung der SML und des Gasaustausches als dynamisches Bindeglied zwischen der Atmosphäre und dem Ozean vernachlässigt. Unser Hauptziel ist es, ein mechanistisches Verständnis der Dynamik zwischen der SML und der oberflächennahen Wasserschicht zu beschreiben. Ein mechanistisches Verständnis der Konvektion ist wichtig, da das Ausmaß der bio-photochemischen Reaktionen und Austauschprozessen von Spurengasen, Energie und Impuls letztlich durch Austauschprozesse zwischen der SML und der oberflächennahen Wasserschicht und schließlich mit tieferen Schichten bestimmt wird. Wir werden einen experimentellen Aufbau mit mehreren profilierenden Mikroelektroden und einem optischen Schlierensystem entwickeln, um die Konvektion unter verschiedenen externen Antrieben zu untersuchen. Wir werden den Effekt der horizontalen Strömung aufgrund von Gradienten der Oberflächenspannung (d.h. Marangoni-Effekt) untersuchen. Wir werden auch an dem gemeinsamen Mesokosmen-Experiment BASS teilnehmen, um den Einfluss biogener Tenside auf den konvektiven Transportmechanismus zwischen der SML und der oberflächennahen Wasserschicht zu untersuchen. Im gemeinsamen Feldexperiment BASS werden wir der Frage nachgehen, inwieweit Variationen der klein-skaligen Konvektion durch die Variabilität sub-mesoskaligen (1 km-10 km) und hydrodynamischen Prozessen nahe der Meeresoberfläche beeinflusst werden. Wir werden zwei Forschungskatamarane und eine Flotte von Treibbojen einsetzen, die mit Leitfähigkeits- und Temperatursensoren ausgestattet sind, um Dichteanomalien zwischen der SML und oberflächennahen Wasserschicht zu untersuchen. Wir werden externe ozeanische und atmosphärische Einflüsse beobachten, um die Dichteanomalien zu beschreiben. Schließlich werden wir die gewonnenen Erkenntnisse aus den Laborexperimenten, der Mesokosmos-Studie und der Feldstudie nutzen, um einen mathematischen Rahmen zur Beschreibung von Temperatur- und Salzgehaltsprofilen und deren Schwankungen unter dem Einfluss definierter ozeanischer und atmosphärischer Einflüsse zu entwickeln.
Das Projekt "ATMOCHEM - Integrated analysis of long-range pollution transport to mid- and high-latitudes over Europe using model simulations, satellite observations, and aircraft measurements (INTAS)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Institut für Umweltphysik durchgeführt. In this project, satellite observations of nitrogen dioxide in the atmosphere have been used to investigate the occurrence of long range transport of pollution over the oceans. Such export of pollution is important as it affects air quality in clean regions, changes background levels of pollutants in large parts of the world and is relevant for international conventions such as LRTAP. Nitrogen dioxide is a tracer of pollution which is mainly produced in the combustion of fossil fuels but also by biomass burning and lightning. As the atmospheric lifetime of NO2 is short, long range transport is only possible at high wind speed, preferably at low solar irradiation (mid and high latitudes in fall and winter). In standard satellite products of tropospheric NO2 there is little evidence for long range transport. This is due to the fact that such transport is often linked to the presence of clouds, and cloudy data is usually excluded from the satellite data sets as in such cases, the instrument does not have an unobstructed view to the surface where most of the pollution is located. Therefore, in this study all NO2 data from the European GOME-2 satellite instrument have been used and a simplified treatment of the effect of clouds on the detection sensitivity has been developed. It assumes that in long range transport events in the presence of clouds, the NO2 is well mixed within the cloud. This assumption is supported by some case studies on CO measurements in the atmosphere and NO2 data from atmospheric models. Using measurements from several days, long range transport events can be identified in the satellite data using image processing techniques and the assumptions that a) NO2 plumes from transport are short lived and can therefore be identified by evaluating deviations from the mean values and b) that they are contiguous in space and c) that they can be traced back to regions with elevated NO2 values. An algorithm based on these principles has been developed and implemented, and a multi-annual data set of GOME-2 measurements has been evaluated, identifying nearly 4000 individual NO2 transport events over oceans. Using this data set, a statistical evaluation of NO2 long range transport events could be performed. The results show, that the main regions affected by NO2 from long range transport are between the US and Europe, in the outflow of China and East of South America and South Africa. In all regions, most events are observed in fall and winter. For Europe and China, mainly short lived events are observed as NO2 plumes are often rapidly transported back over the continent where they cannot be detected by the algorithm. While from South Africa and the Eastern US many well defined transport events can be traced in the satellite data, the quantitative NO2 export is largest from China, followed by Europe. In total, an NO2 outflow of 50 GgN/a is computed for the four main NO2 export regions which is small in comparison to total NOx emissions but sign
Das Projekt "Stoffaustausch zwischen Atmosphaere und Baumkrone" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Institut für Bioklimatologie durchgeführt. Ueber den Austausch von gasfoermigen Komponenten (CO2, O2 und H2O) bei der Photosynthese und der Transpiration hinaus werden Stoffe zwischen Atmosphaere und Oekosystem transferiert, die in beiden Systemen wichtige Prozesse steuern koennen. So spielt der Eintrag von Sulfat und Nitrat aus der Luft wahrscheinlich eine grosse Rolle bei der Entstehung von Waldschaeden. Hier werden die verschiedenen Eintragspfade beider Stoffe quantifiziert: die Ablagerung von gasfoermigen SO2 und HNO3 und partikelgebundem Sulfat und Nitrat sowie deren Gehalt im Regen- und Nebelwasser. Die Beobachtungen werden ueber mehrere Jahre kontinuierlich erhoben, um Abhaengigkeiten von meteorologischen und bestandesphysikalischen Parametern zu ermitteln. Zum besseren Verstaendnis der Dynamik und der Chemie der Prozesse werden mit mehreren Methoden der turbulente Transport in und ueber der Krone (an den Beispielen Impuls, Waerme, Wasserdampf) sowie die Gasphasenreaktionen des NOx-O3-Systeme untersucht.
Das Projekt "Oberflächenspezifische Austauschbedingungen in der planetaren Grenzschicht über den Landnutzungsklassen Wald, Stadt und Landwirtschaft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Meteorologisches Institut, Professur für Meteorologie und Klimatologie durchgeführt. Wälder, landwirtschaftlich genutzte Flächen und Städte bilden Landnutzungen, die für die kleinteilige Heterogenität der Landoberflächen in Deutschland typisch sind. Die aerodynamische Oberflächenrauhigkeit von Wäldern und Städten ist vergleichsweise hoch. Die aerodynamische Oberflächenrauhigkeit von Städten ist nahezu konstant. Bei Wäldern weist sie eine kurzzeitige Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit und eine langfristige Abhängigkeit von ihrer Wuchsdynamik auf. Im Gegensatz dazu ist die aerodynamische Oberflächenrauhigkeit von landwirtschaftlich genutzten Flächen niedriger. Sie zeigt zudem einen Jahresgang, der vom Pflanzenwachstum gesteuert wird. Die Zielsetzung dieser Untersuchung, die im Rahmen des Verbundprojektes VERTIKO innerhalb des BMBF Programmschwerpunkts AFO 2000 durchgeführt wird, ist die Analyse und Quantifizierung der Auswirkungen der Oberflächenheterogenität auf die Struktur der planetaren Grenzschicht. Um die Zielsetzungen zu erreichen, werden experimentelle Untersuchungen in Form von Messkampagnen im VERTIKO Testgebiet 'südliche Oberrheinebene' und im VERTIKO Zielgebiet 'Tharandter Wald' durchgeführt. Dabei kommen Sodar-Systeme, ein Fesselballon und meteorologische Messtürme zum Einsatz.
Das Projekt "Limitations of marine methane oxidation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Fachbereich 5 Geowissenschaften, Fachgebiet Allgemeine Geologie mit dem Schwerpunkt Meeresgeologie durchgeführt. Despite the high production of the greenhouse gas methane in ocean and ocean sediments, only 2% of the gas finally reaches the atmosphere. Specialized bacteria in the ocean use methane as their source of carbon and energy and, hence, are thought to maintain nanomolar methane concentrations in the bulk of the ocean. The proposed project aims to investigate different chemical, biological, and physical factors that enhance or limit microbial methane oxidation as an important sink of methane in the ocean. For example, often low methane oxidation rates have been found in surface waters, which may be caused by copper and/or iron limitation or light inhibition of methane oxidizing bacteria. In addition, methane as substrate for the bacteria may be limited due to increased sea surface air gas exchange by increased wind speed. In contrast, high methane oxidation rates have been measured in bottom water of coastal basins with limited water exchange. These high oxidation rates often correlate with lower oxygen concentrations and/or increased suspended material content in the surrounding water. Field studies in different climatic zones (polar: Spitsbergen and Antarctica, subtropical: Santa Barbara Basin, tropical: Gulf of Mexico) in combination with laboratory experiments are planned to study factors enhancing and limiting microbial methane oxidation in the ocean. Mainly the process of methane oxidation will be investigated by using radioactive tracers and stable carbon isotopes. Thereby maximum uptake rates of in situ methane oxidizing bacterial communities will be measured at different conditions. Finally, the results of the field and laboratory studies will be combined to develop a box model that can be used to estimate and possibly predict aerobic methane oxidation, one of the important methane sinks in the ocean.