Das Projekt "Gasaustausch bei hohen Windgeschwindigkeiten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Interdisziplinäres Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen durchgeführt. Basierend auf dem Stand des Wissens ist es nicht möglich, zuverlässig die Transfergeschwindigkeiten für den Gasaustausch zwischen Ozean und Atmosphäre bei hohen Windgeschwindigkeiten anzugeben. Der Mangel an experimentellen Daten ist der Grund dafür. Das Ziel dieses Projekts ist es daher, die Mechanismen des Gasaustausches mit Fokus auf die hohen Windgeschwindigkeiten durch eine Reihe von Laborexperimenten unter den weit möglichen Bedingungen zu untersuchen. Drei geeignete Einrichtungen wurden ausgewählt: der erste Wind/Wellen Kanal, an dem Windgeschwindigkeiten mit Hurrikan Stärke möglich sind, an der Universität Kyoto, der große Kanal an der Universität Marseille und der große ringförmige Kanal an der Universität Heidelberg, das Aeolotron. Die experimentellen Bedingungen umfassen Windgeschwindigkeiten (U10) von 0-70 m/s, Wassertemperaturen von 5-40 Grad C, Süß- und Meerwasser, Überlagerung mechanisch und winderzeugter Wellen und Belüfter, um hohe Blasenkonzentrationen zu erreichen. Mehr als ein Dutzend Tracer - mit denen der gesamte Bereich der möglichen Diffusivitäten und Löslichkeit abgedeckt wird - lassen sich gleichzeitig durch Membraneinlass-Massenspektrometrie und UV Spektroskopie messen. Damit werden die vorhandenen konzeptionellen Modelle überprüft und, wenn notwendig, modifiziert oder erweitert, und die relative Bedeutung der einzelnen Mechanismen quantitativ bestimmt.
Das Projekt "Teilprojekt (13) W04: Schwerewellenparametrisierung für den Ozean" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Fachbereich Erdsystemwissenschaften, Institut für Meereskunde durchgeführt. Ein verbessertes IDEMIX-Modell für den Ozean wird erweitert um ein neues hochfrequentes, 'high-mode' Energiekompartment, Antrieb durch Dissipation mesoskaliger Wirbel, anisotropen Gezeitenantrieb sowie der Interaktion der Wellen mit der mittleren Strömung. Es wird validiert mit Hilfe von Beobachtungen und Modellergebnissen der Forschungs-Bereiche T, W und L und in ICON und FESOM implementiert in Zusammenarbeit mit dem Synthese-Bereich S.
Das Projekt "Teilprojekt (11) W02: Energietransfer durch 'low mode' interne Wellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Institut für Umweltphysik, Abteilung Ozeanographie durchgeführt. Die Ziele des Projektes sind die Entstehung und Ausbreitung von internen Wellen im globalen Ozean zu quantifizieren, die Transportwege von 'low-mode' internen Wellen zu untersuchen (inklusive der Prozesse entlang der Wege), die Quell- und Senkenregionen zu entdecken und den Beitrag zu lokaler Dissipation zu quantifizieren sowie die involvierten Prozesse zu identifizieren. Dafür werden wir (i) hoch-aufgelöste (1/10° oder höher) Modellläufe, (ii) Beobachtungen von Energieflüssen der internen Wellen und (iii) die Kombination aus Beidem nutzen.
Das Projekt "Zeitliche Variabilität von internen Wellen und vertikaler Vermischung im Nordatlantik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Institut für Umweltphysik durchgeführt. Das Ziel dieses Projektes ist die Untersuchung der zeitlichen Variabilität in der Energie von internen Wellen und der Stärke von vertikaler Vermischung in Abhängigkeit des Nordatlantikstroms und dem damit verbundenen Wirbelfeld. Hierfür werden 5-6 Jahre von Strömungsmesserdaten und Temperatur/Leitfähigkeitsmessungen von drei Verankerungen entlang eines Schnittes westlich des Mittelatlantischen Rückens (MAR) sowie LADCP/CTD Daten von fünf Schifffahrten genutzt. Konkrete wissenschaftliche Ziele dabei sind:- Erstellung von Zeitserien der Energie in internen Wellen unter Benutzung der Verankerungszeitreihen von Strömung und Schichtung- Untersuchung der Zeitskalen auf denen Veränderungen in der Energie interner Wellen stattfinden. Mögliche Ursachen für Variabilität sind der Windeintrag, Position des Nordatlantikstroms und Wirbel- Identifizierung von Prozessen, welche die beobachteten internen Wellen generieren, wie z.B. Gezeiten, Stürme, Jahresgang, Wirbel, die Arme des Nordatlanikstroms (Verhältnis von lokalen zu großräumigen Erzeugungsmechanismen)- Bestimmung der Vermischungsraten (Temperaturinversionen, Thorpe Skalen, Feinstrukturparameterisierung) in Abhängigkeit der variablen Hintergrundbedingungen Hierfür werden zunächst Spektren potentieller und kinetischer Energy der internen Wellen auf ihre Abhängigkeit von veränderlichen Hintergrundbedingungen wie z.B. Wind, Gezeiten, Wirbel, Schichtung und Variabilität im Nordatlantikstrom sowieso des Einflusses der Topographie untersucht. Die instrumentelle Ausstattung der Verankerungen seit Sommer 2012 erlaubt zusätzlich die Approximation der internen Wellen durch vertikale Moden und damit verbunden die Berechnung von Energieflüssen, welche wichtige Informationen über die Menge und die Variabilität in der Energie, die in internen Wellen im Nordatlantik transportiert wird, liefern. Außerdem geben diese so gewonnenen Energieflüsse in Kombination mit der Berechnung von Ausbreitungspfaden von internen Wellen, welche am mittelatlantischen Rücken erzeugt wurden, Aufschluss über die relative Bedeutung der Topographie des MAR für die Erzeugung von internen Wellen. Beginnend vom Sommer 2015 werden die Analysen erweitert, indem Temperatur- und Druckdaten mit hoher Tiefenauflösung für die Berechnung von Thorpe Skalen und Dissipationsraten und deren zeitlichen Variabilität genutzt werden. Weitere Informationen über die zeitliche und räumliche Variabilität der Vermischungsraten im Nordatlantik werden durch die Analyse von Diffusionsraten, die anhand von LADCP/CTD Daten und einer Feinstrukturparameterisierung berechnet werden, erlangt. Dies liefert weitere Aufschlüsse über die dominanten Prozesse in der Erzeugung von internen Wellen und vertikaler Vermischung im Nordatlantik, sowie deren zeitlicher und räumlicher Variabilität.
Das Projekt "Hydrodynamische Wirksamkeit von künstlichen Riffen unter besonderer Berücksichtigung des Energietransfers im Wellenspektrum" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, Leichtweiß-Institut für Wasserbau durchgeführt. Künstliche Riffe werden im Küstenschutz als der Küste vorgelagerte Strukturen und damit als aktive Küstenschutzmaßnahmen eingesetzt, die den Seegang im Küstenvorfeld beeinflussen. Dies führt dazu, dass die Bauwerke zum Schutz der Küstenlinie nicht mehr so massiv ausfallen müssen. Vorbild künstlicher Riffe sind die natürlichen Fels-, Korallen- und Sandriffe mit ihrer dem Seegang angepassten Form. Die vorhandenen Verfahren für die funktionelle Planung von Riffen geben meist nur eine Abschätzung für den Anteil der ankommenden Seegangsenergie, der das Riff passiert (Transmissionskoeffizient), bzw. von ihm reflektiert wird (Reflexionskoeffizient). Diese energetische Betrachtungsweise ist jedoch für die Beschreibung der Wellentransformation an Riffen nicht ausreichend, da der nachweislich stattfindende nicht-lineare Energietransfer im Spektrum nicht berücksichtigt wird, obwohl er für die Beurteilung der Schutzwirkung unerlässlich ist. Hauptziel der geplanten Arbeit soll es daher sein, die für diesen Energietransfer verantwortlichen hydrodynamischen Prozesse zu untersuchen und in ihrer Wirkung zu quantifizieren. Das dabei gewonnene Verständnis dieser Prozesse soll dazu dienen, Ansätze zur funktionellen Planung von künstlichen Riffen zu entwickeln und innovative Riffstrukturen zu entwerfen und zu optimieren.
Das Projekt "Teilprojekt (05) M05: Reduzierung von unphysikalischer diapyknischer Vermischung in Ozeanmodellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Ostseeforschung durchgeführt. Dieses Projekt arbeitet an der Weiterentwicklung, Bewertung und Analyse von numerischen Algorithmen die unphysikalische diapyknische Vermischung in Ozeanzirkulationsmodellen reduzieren sollen. Dieses Ziel soll erreicht werden durch: (i) die Gestaltung und Implementierung von Gitterbewegungsalgorithmen die unphysikalische Vermischung reduzieren; (ii) die Nutzung von Advektionsschemata mit isopyknischer Diffusion und spezieller Gestaltung von numerischen Begrenzern; (iii) Entwicklung und Analyse von Advektionsschemata höherer Ordnung.
Das Projekt "Vorhaben: Fernerkundung und Modellierung des südöstlichen Atlantischen Ozeans" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Zentrum für Meeres- und Klimaforschung, Institut für Meereskunde (IfM) durchgeführt. Der Auftrieb vor den Küsten Westafrikas wird hauptsächlich durch den Wind verursacht. Tiefere Wassermassen, die relativ kalt und reich an Nährstoffen sind, gelangen in die lichtdurchflutete Oberflächenschicht und bieten Phytoplankton reiche Nahrung. Darauf basierend ergibt sich ein großer Fischbestand und Artenreichtum, der für die westafrikanischen Länder eine große sozioökonomische Rolle spielt. Dieses Auftriebsphänomen ändert sich zeitlich sowohl saisonal als auch zwischenjährlich, insbesondere treten sogenannte Benguela Ninos auf, anomal warme Episoden bzw. ihre Gegenstücke, die Ninas. Die zeitlichen Veränderungen haben verschiedene Ursachen, nicht nur der lokale Wind, auch in dem entfernten, tropischen Atlantik erzeugte Wellen und die Schichtung im nahen, südöstlichen Atlantischen Ozean spielen eine Rolle. Dieses Teilprojekt wird dazu beitragen, die Prozesse zu verstehen, die im Austausch zwischen der Randregion und dem offenen Atlantik wichtig sind. Insbesondere sollen die Prozesse identifiziert werden, die die Schichtung in der Küstenregion bestimmen. Für die Analyse wird eine hochauflösende Simulation des Ozeans herangezogen und gemeinsam mit Satellitendaten und situ Daten von Meeresoberflächenauslenkung, Temperatur, Salzgehalt und Chlorophyll untersucht. Aus den zeitlichen Variationen des tropischen Atlantiks ergeben sich verschiedene Zustände für den tropischen Atlantik. Die Auswirkungen des detaillierten Zustandes des südöstlichen tropischen Atlantiks auf die Vorhersagbarkeit der Benguela Nino-Ereignisse wird in einem Klimamodell (MPI-OM) untersucht werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: marTech-A - Erprobung und Entwicklung zuverlässiger Dichtungs-, Sohl- und Kolkschutzverfahren für maritime Strukturen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hannover, Ludwig-Franzius-Institut für Wasserbau, Ästuar- und Küsteningenieurwesen durchgeführt. Das Ziel von marTech ist es, Teilaspekte der Technologieerprobung und -entwicklung für 1) Tragstrukturen von Offshore-Windenergieanlagen (3.1.4) sowie 2) Anlagen und Technologien zur Nutzung der Wellen- und Tideströmungsenergie (3.5) durch wissenschaftliche Begleitforschung in einer signifikant erweiterten, großmaßstäblichen Versuchseinrichtung im Großen Wellenkanal Hannover voranzutreiben. Konkret werden drei Pilotprojekte zu einem Wellenenergiekonverter, zu einer Filter- und Dichtungsbahn und einem Kolkschutzsystem unter Gewährleistung wirklichkeitsnaher Umweltrandbedingungen zusammen mit der Industrie konzeptioniert und durchgeführt. Das hier beantragte Projekt marTech bildet damit alle wesentlichen Einwirkungen durch Wellen, Tideströmung und die hydro-geotechnischen Prozesse im Seeboden in einer großmaßstäblichen Versuchseinrichtung ab und ermöglicht dadurch wirklichkeitsnahe Verhältnisse unter kontrollierten und reproduzierbaren Laborbedingungen, die es zukünftig erlaubt, neue maritime Technologien zusammen mit der Industrie belastbar zu erproben bzw. weiter zu entwickeln.
Das Projekt "Teilvorhaben: marTech-B - Erprobung und Entwicklung zuverlässiger Wellenenergiekonverter in schwimmenden Mehrzweckstrukturen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, Leichtweiß-Institut für Wasserbau durchgeführt. Das Ziel von marTech ist es, Teilaspekte der Technologieerprobung und -entwicklung für 1) Tragstrukturen von Offshore-Windenergieanlagen (3.1.4) sowie 2) Anlagen und Technologien zur Nutzung der Wellen- und Tideströmungsenergie (3.5) durch wissenschaftliche Begleitforschung in einer signifikant erweiterten, großmaßstäblichen Versuchseinrichtung im Großen Wellenkanal Hannover voranzutreiben. Konkret werden drei Pilotprojekte zu einem Wellenenergiekonverter, zu einer Filter- und Dichtungsbahn und einem Kolkschutzsystem unter Gewährleistung wirklichkeitsnaher Umweltrandbedingungen zusammen mit der Industrie konzeptioniert und durchgeführt. Das hier beantragte Projekt marTech bildet damit alle wesentlichen Einwirkungen durch Wellen, Tideströmung und die hydro-geotechnischen Prozesse im Seeboden in einer großmaßstäblichen Versuchseinrichtung ab und ermöglicht dadurch wirklichkeitsnahe Verhältnisse unter kontrollierten und reproduzierbaren Laborbedingungen, die es zukünftig erlaubt, neue maritime Technologien zusammen mit der Industrie belastbar zu erproben bzw. weiter zu entwickeln.
Das Projekt "Vorhaben: Numerische Simulation von Dünendurchbruchszenarien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Lehrstuhl und Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft durchgeführt. Das Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft (IWW) der RWTH Aachen University bearbeitet im Verbundprojekt PADO die numerische Modellierung von Dünenbrüchen und resultierender Hinterlandflutung mit XBeach und BreFlow, die über eine Open-MI-Schnittstelle gekoppelt werden sollen. Die Modelle sollen mit den experimentellen Daten, die im Zuge der großmaßstäblichen Forschungsdüne an der Ostseeküste erhoben werden, kalibriert und auf Pilotgebiete angewendet werden. Die Vorhersage der Breschenentwicklung von Dünen infolge von Wellen und Überströmung ist eine herausfordernde Aufgabe aufgrund der Unsicherheiten in den maßgebenden Wasserständen und Wellen, der Inhomogenitäten der Düne, der Vegetation und dem Fehlen geeigneter Kalibrierdaten von großskaligen Modellversuchen. Die Breschenentwicklung inkl. Breschenweite, -tiefe und -dauer kann auf der Grundlage vorhandener numerischer Modelle nicht ausreichend beschrieben werden. Die resultierenden Überflutungsvorgänge sind somit unsicher und ungeeignet für Küstenschutzmaßnahmen. Das Ziel von WP3 ist die Simulation der Breschenbildung und der resultierenden Hinterlandflutung auf der Basis einer großmaßstäblicher Modellversuche. In WP3.1 findet die Kalibrierung und Erweiterung von XBeach auf Grundlage der erhobenen Daten der Modellversuche statt. In WP3.2 folgt die Kalibrierung und Erweiterung von BreFlow, um die Durchströmung zu simulieren. In 'P3.3 werden beide Modellverfahren über eine Open-MI-Schnittstelle gekoppelt. In WP3.4 findet die Anwendung auf die Modellregionen statt. Das Ergebnis ist dann ein kalibriertes Modell, um die Dünenbreite, -tiefe und -dauer sowie die resultierenden Überflutungsflächen, -tiefen und -geschwindigkeiten als Grundlage für eine Risikoanalyse bestimmen zu können.
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| Bund | 99 |
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| offen | 99 |
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