Das Projekt "Teilprojekt 2: Portierung des Klimamodells ICON-ENIAC auf Chinesischen Höchstleistungsrechner" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Klimarechenzentrum GmbH durchgeführt. Das Projektziel von MONSOON besteht darin, ICON auf den chinesischen Höchstleistungsrechner TaihuLight zu portieren, um Zeitscheiben des heutigen Monsuns und des zukünftigen des Jahres 2070 mit globalen, konvektionsauflösenden Simulationen zu berechnen. Die Zeitscheiben sollen jeweils drei Realisierung von fünf Monate der beiden vorgegebenen Zeiträumen umfassen - zusammen 30 simulierte Monate. Das globale Atmosphärenmodell ICON wird auf den Supercomputer Sunway TaihuLight, der am National Supercomputing Center in Wuxi, China (NSCC-Wuxi) betrieben wird, portiert und getestet. Die mit dem portierten Modell durchzuführenden wissenschaftliche Simulationen werden technisch unterstützt. Dies umfasst neben den eigentlichen Simulationsläufen auch die Speicherung und Auswertung der Ergebnisdaten. Die Konfiguration des Modells und die Auswahl der zu portierenden Komponenten des ICON-Modellsystems ist wissenschaftlich begründet und geschieht in Abstimmung mit dem Verbundpartner MPIM. Die Arbeiten gehen von den Erfahrungen und der Codebasis eines analogen Projektes (ENIAC) aus, bei welchem ICON mit Hilfe von sogenannten OpenACC Direktiven auf einen mit GPUs ausgestatteten Supercomputer in der Schweiz (Piz Daint am CSCS in Lugano) portiert wurde. Wie TaihuLight basiert auch Piz Daint auf einer heterogenen Architektur. Im Gegensatz zu Piz Daint der mit GPU-Beschleunigern ausgestattet ist, verfügt TaihuLight über spezielle Muliticore-Prozessoren, für die teilweise andere Strategien bei der Instrumentierung des Codes mit OpenACC-Direktiven notwendig sind. Der modifizierte Modellcode soll zum einen möglichst effizient auf der TaihuLight Architektur laufen, zum anderen aber auch weiterhin auf GPU-Beschleunigern ausführbar sein. Idealerweise steht am Ende des Projektes eine Modellversion, die auf verschiedenen heterogenen Plattformen einsetzbar ist und mit möglichst geringem Aufwand auf weitere, insbesondere zukünftige Rechnerarchitekturen portiert werden kann.
Das Projekt "EUropean HYdrogen Filling Station (EUHYFIS): Europäische Infrastruktur fuer Wasserstofftankstellen für Brennstoffzellenfahrzeuge auf der Grundlage erneuerbarer Energien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von PLANET - Planungsgruppe für Energie und Technik GbR durchgeführt. Der Einsatz von Wasserstoff als Kraftstoff im Straßenverkehr führt nur dann zu bedeutenden ökologischen Vorteilen, wenn der Sekundärenergieträger Wasserstoff aus erneuerbaren Energiequellen gewonnen wird. Andernfalls findet im Wesentlichen nur eine Verlagerung der Emission von Klimagasen und Schadstoffen statt, vom Auspuff des Fahrzeugs zum Ort der Wasserstoff-Erzeugung. Zwar können sich auch hierdurch gewisse Umweltvorteile ergeben; diese würden jedoch den Aufwand für den notwendigen, drastischen Umbau des Treibstoffsystems von Mineralöl auf Wasserstoff nicht rechtfertigen. Ziel des Projekts EUHYFIS (EUropean HYdrogen Filling Station) war eine Tankstelle, die den Wasserstoff vor Ort aus 'grünem Strom gewinnt und speichert. Dabei ging es einerseits um die Anpassung von Komponenten, andererseits um die Entwicklung eines abgestimmten Gesamtsystems. Zur Komponentenanpassung gehörten die Modifikation eines Erdgas-Kompressors zur Verdichtung von Wasserstoff sowie die Optimierung eines Elektrolyseurs hinsichtlich seiner Energie-Effizienz und seiner Beständigkeit gegenüber - für Wind- und Solarenergie typischen - Schwankungen der elektrischen Leistung. Ferner ging es um Sicherheitsanforderungen in ausgewählten europäischen Ländern, um die Modellierung und Optimierung des Gesamtsystems sowie um die Bestimmung der ökologischen Vorteile von Wasserstoff als Kraftstoff (Umweltbilanzierung). Von PLANET ging die Initiative für das Projekt aus. Die Idee entstand 1997 im Rahmen einer Studie für die Inselgemeinde Norderney zu den Potentialen schadstoffarmer Busantriebe. Zu diesem Zeitpunkt waren jedoch weder Brennstoffzellenbusse noch eine geeignete Wasserstoffversorgung auf der Basis erneuerbarer Energiequellen verfügbar. PLANET entwickelte die Grundzüge für EUHYFIS und suchte und fand geeignete Partner für das Projekt. Mitglieder des Konsortiums wurden unter anderem Bauer Kompressoren aus München, deutscher Marktführer für Erdgastankstellen, und Casale Chemicals aus Lugano (Schweiz) mit langjähriger Erfahrung in Entwicklung und Bau von Elektrolyseuren. Die Forschungsdienstleister wurden ausgewählt und der Projektantrag im Detail ausgearbeitet. Die Europäische Kommission sagte Ende 1998 Mittel aus dem CRAFT-Programm für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) zu. PLANET leitete das Projekt organisatorisch und inhaltlich. Dazu gehörte auch die Vorbereitung von nachfolgenden Demonstrationsvorhaben. Allerdings wurde nach Abschluss der Entwicklungsarbeiten deutlich, dass in Zukunft höhere Betankungsdrücke für Wasserstoff-getriebene Fahrzeuge erwartet würden, um größere Reichweiten zu ermöglichen. Der neue vorläufige Standard sollte 350 bar sein. Langfristig werden 700 bar angestrebt. Das EUHYFIS-Konzept war jedoch, in Anlehnung an Erdgas als Kraftstoff, auf einen maximalen Lieferdruck von 300 bar ausgelegt. Von einer Weiterentwicklung sah das Konsortium wegen vorerst begrenzter Marktperspektiven daher zunächst ab.
Das Projekt "4.1.2 Probabilistische Lebensdauerberechnung für Design bei extremen Temperaturen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. die Vorhersage der Lebensdauer von Heißgaskomponenten unter zyklischer Belastung unterliegt einer experimentell nachgewiesenen Streuung um einen Faktor 10. Dies legt eine probabilistische Betrachtung der Komponentenzuverlässigkeit nahe, um Materialreserven gezielt aufzuspüren. Die probabilistische Methode unterstützt auch die Einführung neuer, leistungsfähiger Materialien, da sich mit ihr Experiment, Felderfahrung und Theorie direkt vergleichen lassen. Das Ziel dieses Vorhabens liegt in der materialwissenschaftlichen Erforschung der Ursachen der Streuung und der darauf beruhenden Vorhersage von Ausfallwahrscheinlichkeiten mittels eines Finite Elemente - Postprozessors. das Vorhaben wird von Siemens Energy als Antragsteller sowie dem Forschungszentrum Jülich für die materialwissenschaftliche Expertise (Prof. Beck) und in nachrangigem Umfang dem Institute for Computational Science in Lugano (Prof. Krause) als Unterauftragnehmer durchgeführt. Die Arbeitspakete umfassen die wissenschaftliche Untersuchung und die Modellbildung für Materialstreuung, die Entwicklung eines Finite Elemente Postprozessors (Software Tool), die Kalibrierung des Postprozessors mittels experimenteller Daten, ein Versuchsprogramm zur Validierung der Vorhersagen der Bauteilzuverlässigkeit und die Validierung mittels Flottendaten der Siemens GT Flotte.
Das Projekt "DYTRAC: Dynamik des Transports und der Transforamtion von Colloiden und Partikeln im Lago Ceresio (Lugano-See)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universite de Geneve, Institut F.-A. Forel durchgeführt. Removal rates of many pollutants in lake water are controlled by their partition between dissolved, colloidal and particulate fractions. We are investigating this partition using natural radioactive Be isotopes as surrogates for these pollutants. A new particle separation system for big lake water samples (1000 liters) consisting of a continuous flow centrifuge and an ultra filtration device has been developed. In epilimnion of Lake Lugano we are able to measure Be-7 in all 3 fractions. The largest part is found in the dissolved fraction. This may explain the relatively long residence time of Be in lakes. The work has been accompanied by a series of methods aimed at characterising the physico-chemical conditions in the lake at the time of sampling, the nature of the recovered particles, as well as the performance of the system. Electron microscope observations show decreasing number of particles and their sizes from raw to centrifuged and to ultra filtered water. Pilot measurements to study particle dynamics in the deep water have been carried out including tritium-helium water age measurements. Leading Questions: - What is the role of colloids in removal of metals and radionuclides from lake water? - Can Be-7 be used to determine coagulation rate in lakes? - What is the importance of Fe and Mn cycling at redox interface in permanently stratified lake for phosphorous transport? Other objectives of this project are the following: - Determine the role and importance of Fe and Mn cycling at the oxic-anoxic interface for phosphorous fluxes, - assess the nature of fine particles in lower hypolimnion and their transport mechanism (coagulation, settling, resuspension, focusing)?
Das Projekt "Nitrogen elimination pathways and associated isotope effects in Swiss eutrophie Lake Lugano (2010-2013)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Basel, Institut für Umweltgeowissenschaften, Forschungsgruppe Biogeographie durchgeführt. Bioavailable nitrogen (N) from natural and anthropogenic sources is an important driver of lacustrine eutrophication. However, N loading in lakes is partially mitigated by microbially mediated processes that take place in redox transition zones (RTZ) within the water column and in sediments. RTZ are also sites of nitrous oxide (N2O) production and consumption. As a result of anthropogenic activities, emission of this greenhouse gas to the atmosphere has significantly increased over the past decades. The role of lakes as a terrestrial sink for fixed N is still poorly constrained. Furthermore, modes of suboxic N2 production other than canonical denitrification (e.g., the anaerobic oxidation of ammonium, or anammox) have barely been investigated in lakes, and the microbial communities involved in N transformations in lacustrine RTZ are mostly unknown. Nitrogen isotope ratios can provide important constraints on natural N cycles. In order to use natural abundance stable isotope ratios of dissolved inorganic N species as a means to trace fluxes and transformations of N in aquatic systems, however, it is imperative to understand the isotope effects associated with these specific N transformations. This will also provide information on the transformations themselves. Yet, the possible impact of N2 production processes other than denitrification on global and regional N-isotope budgets has been ignored thus far. Lake Lugano is an excellent model biosystem for an anthropogenically impacted lake. Previous studies have revealed that this lake represents an important sink for fixed N. In addition, they indicate the presence of suboxic consumption of ammonium and, thus, suggest that 'non-traditional' N2 production processes (e.g., anammox) are active in anaerobic portions of the lake. We propose to address the following main research questions: What are the different metabolic pathways of suboxic N2 production in the Lake Lugano water column and in sediments? What are the associated N-isotope effects? What are the respective transformation rates and fluxes? Which microorganisms are responsible for observed N transformations? The research proposed here will result in the first comprehensive characterization of N cycling reactions in Lake Lugano. Moreover, this research may help gain insights into novel modes of autotrophic life in lakes. Quantitative estimates of N elimination in both the water column and sedimentary RTZ of Lake Lugano will be a prerequisite for ecosystem-scale N budgets and will be integrated in box-model simulations. Moreover, estimates of isotope effects of specific N transformations in the modern lake will provide the basis for paleolimnological extrapolation. Thus, the proposed research will help us address biogeochemical processes that are important for the general understanding of a complex ecosystem, both today and in the past.
Das Projekt "Erfassung der Luftschadstoff-Exposition (als Teil im Rahmen des Projektes SAPALDIA)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Institut für Hygiene und Arbeitsphysiologie durchgeführt. SAPALDIA hat zum Ziel, Einfluesse der Langzeitbelastung durch Luftschadstoffe und meterologische Parameter auf die Atemwege und Lunge zu untersuchen. Der Umweltteil der Studie hat die Aufgabe, die Luftschadstoffexposition in den acht Regionen (Aarau, Basel, Davos, Geneve, Lugano, Montana, Payerne, Wald) moeglichst gut zu erfassen. Dies beinhaltet u.a. die Messung der feinraeumigen Verteilung von NO2 und O3 mit Passivsammlern, die Messung von Staubfraktionen mit Impaktoren, die Messung von PM10, die Messung von VOCs, die Messung der gasfoermigen Komponenten HNO3 und NH3 (WSL), das Herausarbeiten der Beziehung persoenlicher Belastung - Konzentration in Innenraeumen - Konzentration in der Aussenluft und die Qualitaetskontrolle der kontinuierlichen Messung. An allen Standorten wird die Luft durch kantonale Institutionen und das BUWAL waehrend mindestens 3 Jahren gemessen. Die Messdaten werden aufgearbeitet und weiter ausgewertet (Mittelwerte, Perzentilen, Haeufigkeitsverteilung, Korrelationen u.s.w.), bevor sie spaeter mit den Methoden (SMA) und Pollendaten (Uni Zuerich, Allergologie) auf ihre Beziehung zu den gesundheitlichen Daten (Peak-Flow; Lungenparameter) untersucht werden (Inst. Soz.- und Praeventivmedizin, Uni Basel).
Das Projekt "RIACOL: Der Eintrag von Kolloiden und Partikeln in den Lago Ceresio (Lugano) durch Fluesse und die Atmosphaere (RIACOL)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eidgenössische Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz, Department of Biogeochemistry durchgeführt. Particulate inputs contribute significantly to the mass balances and to the cycling of various components in lakes. The goal of this project is to characterize particulate inputs of nutrients and trace elements into Lake Lugano, from riverine and atmospheric sources. Because of their significance for the eutrophic state of the lake, phosphorus inputs will be studied in detail, considering especially colloidal particles. The present research aims at developing sampling methods for particulate matter in rivers, especially under high flow conditions, and at characterizing riverine particulate matter in terms of size distribution, chemical and mineralogical composition, adsorption characteristics, and bioavailability of phosphorus in the various fractions. In a microbiological part, the role of bacterial adhesion and aggregation for the transport of particulate matter will be considered. Two river sampling sites (Cassarate and Vedeggio), representing different pollutant sources, and various hydrological conditions will be compared.
Das Projekt "Untersuchung ueber die hygienisch-sanitaere Entwicklung des Luganer Sees" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Istituto Cantonale Batteriologico durchgeführt. L'etude nous permet de suivre l'evolution de la qualite sanitaire des eaux de surface du bassin versant du lac de Lugano, d'en reperer et quantifier les sources de contamination microbienne et de proposer les eventuelles mesures d'intervention visant a diminuer cette charge polluante. Dans ce but, la qualite hygienique des affluents, de l'effluent et des eaux du lac de Lugano est etudiee au moyen d'echantillonnages d'eau reguliers. L'analyse d'une dizaine de parametres microbiologiques est effectuee sur chaque echantillon. Les indicateurs bacteriens classiques de pollution des eaux sont quantifies dans le but d'obtenir des informations permettant la comparaison avec tant les donnees anciennes que les recherches effectuees sur d'autres lacs subalpins (p ex lac Leman et lac Majeur). Un interet particulier est parte sur les germes recemment reconnus comme pathogenes et contaminants du milieu aquatique (Aeromonas, Yersinia, Campylobacter, Legionella) qui sont susceptibles de provoquer des maladies infectieuses chez l'homme. (FRA)
Das Projekt "Polleninformationsdienst in der Schweiz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kantonsspital Basel, Dept. Forschung, Abteilung Dermatologie, Allergie durchgeführt. An 7 Messtellen in der Schweiz werden waehrend der Vegetationsperiode die Inhalte von 1 m an Pollen und Pilzsporen gemessen. Die Messtellen sind in chronologischer Reihenfolge aufgefuehrt: Basel, seit 1969, Davos seit 1972, Genf seit 1978 (bezahlt von Prof. Dr.med. G.Boehm), Neuenburg seit 1979 (?), Zuerich seit 1981, Lugano seit 1983 und Samedan seit 1983. Fuer Neuchatel und Lugano hat die Projektleiterin Biologen ausgebildet. Diese teilen woechentlich die Resultate der letzten beiden untersuchten Tage mit. Die uebrigen Messtellen werden in Basel ausgewertet. Dafuer muss woechentlich die 'Trommel' der Burkard-Pollen- und Sporenfalle hin- und hergeschickt werden. Die Informationen werden monatlich den Aerzten, woechentlich Zeitungen, Radio, Nr.162 des Telefons mitgeteilt als Hilfe fuer Heufieberpatienten. Auch die Pilzsporen der Luft werden erfasst. (Ca. 20 versch. Arten.) Dabei werden auch Emissionen von Industrie und Verbrennungsanlagen untersucht. Prof. Boehm untersucht diese in einem Extra-Projekt. Der Informationsdienst soll Heuschnupfenpatienten orientieren.
Das Projekt "Messungen an zwei Testkabinen: eine mit Wintergarten und eine mit direktem Energiegewinn" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Scuola universitaria professionale della Svizzera italiana, Dipartimento di construzioni e territoria, Laboratorio tecnico sperimentale durchgeführt. Im Rahmen des IEA-Projektes 'Passive und Hybrid Solar Low Energie Buildings' wurden in Lugano zwei Testzellen gebaut und mit Messinstrumenten ausgeruestet. Ziel des Projektes ist die experimentelle Erfassung des thermischen Verhaltens waehrend einer Heizperiode einer mit Pufferzone dotierten Testzelle im Vergleich zu einer, welche die Energie direkt durch ein Fenster gewinnt. Es werden hier der Aufbau der Testkabinen, die Messeinrichtungen, die Messmethoden und einige Ergebnisse aus den ersten Messkampagnen diskutiert.