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Towards the prediction of stratospheric ozone II

Das Projekt "Towards the prediction of stratospheric ozone II" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe, Institut für Meteorologie und Klimaforschung durchgeführt. General Information: Most of the research effort in understanding the processes controlling the observed ozone decline have concentrated on the polar vortex and on the interaction of the polar vortex with mid-latitudes. There are other regions that are also important for future prediction of ozone change where significant uncertainty exists. Two such regions are the tropics, where the transport between mid-latitudes and the tropics is a key unresolved issue, and the mid-latitude lowermost stratosphere, where the amount of transport from the troposphere into the stratosphere is uncertain. There is a clear requirement for validation and development of three-dimensional chemical transport models in relation to these regions. This is the objective of this proposal. The improvement of our modelling capability in these regions is necessary for assessing the impact of anthropogenic emissions on stratospheric ozone and other trace gases. In particular, it is important to understand the impact of CFCs and aircraft emissions. An accurate modelling capability for stratospheric ozone is vital for good policy decisions in the European Commission and for international protocols. The proposal brings together a number of European modelling groups who are at the forefront of stratospheric research. They will examine the behaviour of 3-dimensional chemical transport models (CTMs) in these two key regions. The sensitivity to CTM formulation and resolution will be addressed. The output from the CTMs will be validated against recently collected datasets. The CTMs will be integrated using either winds from European Centre for Medium Range Weather Forecasts (ECMWF) analyses or from dynamical models. The results of the CTMs using winds from a number of different dynamical models will be compared. The dynamical models will include a state-of-the-art global circulation model (GCM), a mechanistic middle atmosphere model, and a simplified GCM. This will indicate how well these dynamical models can capture the key transport processes. Perturbation experiments will be performed in the dynamical models to assess the effects on tracer transport of the quasi-biennial oscillation, aerosol radiative heating from volcanic eruptions, and increased amounts of greenhouse gases. This proposal will benchmark low-resolution CTMs, which can be used in multi-year ozone assessment studies, against much higher-resolution CTMs. Multi-year integrations will be performed to assess the impact of increased aircraft emissions on stratospheric ozone. Prime Contractor: University of Oxford, Department of Atmospheric, Oceanic and Planetary Physics Clarendon Laboratory; Oxford.

Modelling of the impact on ozone and other chemical compounds in the atmosphere from airplane emissions

Das Projekt "Modelling of the impact on ozone and other chemical compounds in the atmosphere from airplane emissions" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Physik der Atmosphäre Oberpfaffenhofen durchgeführt. General Information: Summary Observations have shown that ozone levels in the upper troposphere (UT) and the lower stratosphere (LS) have changed over the last two to three decades. The observed reductions in the LS, which has been seen in the Northern Hemisphere during the last decade most probably are caused by man made emissions (CFCs and bromine compounds) in conjunction with particles and PSCs formation. For the UT, observations have shown an ozone increase for at least two decades, but less so the last few years. The causes of these changes are poorly understood. Modelling studies have been used to estirnate the impact of different man made sources on the chemical composition, and on ozone in particular in the UT and the LS. These studies show that there are significant uncertainties in the estimates of the impact which are a result of limited knowledge of atmospheric processes and which have to be improved in order to come up with better estimates of the impact of aircraft emissions on ozone in the UT and the LS. Emissions from aircraft (NOx, H20, SO2 and soot) at cruising altitudes are likely to affect the ozone chemistry in the UT and the LS in two ways: directly through enhanced photochemical activity (emission of NOx and water vapour), and through enhanced particle formation from NOx, water vapour and SO2. The impact of aircraft emissions is of particular importance to study, as the emissions are projected to grow rapidly over the next two decades compared to emissions from most other sources, and because there are significant regional differences in the impact on ozone and in the projected growth in the emissions. It is therefore likely that future aircraft emissions have the potential to perturb ozone levels significantly. The overall objective of the study is to improve our scientific basis for estimates of the impact of aircraft emissions on the chemical composition in the UT and in the LS, and to perform 3-D model studies of the large scale (regional to hemispheric) perturbation of ozone from a projected future fleet of subsonic and supersonic aircraft. Focus in the study will be on two main areas: a) The role of heterogeneous processes in the UT and the LS and how these processes can be parameterised in global 3-D CTMs, and b) modelling studies of the future impact of subsonic as well as supersonic traffic on the ozone in the UT and the LS, with particular emphasis on the regional contribution to global scale ozone from regions with the largest projected traffic (Europe - US, South Asia and surrounding areas). The tools for these studies will be state of the art 3-D CTMs (Chemical Tracer Models) available among the participating groups. The CTMs have different spatial resolution, transport parameterisation, and parameterisation of the chemical processes, including heterogeneous chemistry,... Prime Contractor: University of Oslo, Department of Geophysics; Oslo; Norway.

Teilprojekt 3, Web-Portal (KAG)

Das Projekt "Teilprojekt 3, Web-Portal (KAG)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kisters AG durchgeführt. Die KISTERS AG (KAG) ist im CO-MICC Projekt maßgeblich für die technische Umsetzung des CO-MICC Web Portals verantwortlich. Aufbauend auf den Ergebnissen der Arbeitspakete 2-5 bzw. 6-8 wird eine IT Infrastruktur entwickelt und aufgebaut, die zum einen die Anforderungen der Endanwender aufnimmt und umsetzt, sowie einen interoperablen Daten- und Informationsfluss zwischen den Modellen und dem Endanwender gewährleistet. Schwerpunkte der Arbeiten liegen in der erster Line in der Verarbeitung und Darstellung der Multi-Ensemble Ergebnissen, der Entwicklung interaktiver Berechnungsmethoden sowie der dazugehörigen, dem Mengengerüst ausgelegten, IT Infrastruktur.

Teilprojekt UFZ

Das Projekt "Teilprojekt UFZ" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Department Bioenergie durchgeführt. Das Vorhaben erforscht und entwickelt wissenschaftliche Grundlagen für ein systemisches Monitoring und die Modellierung der Bioökonomie (BÖ) in Deutschland. (1) Entwicklung eines Rahmens für ein systemisches Monitoring. Die Erwartungen an die BÖ durch Politik, Wirtschaft, NGOs und Wissenschaft werden systematisiert. Wichtige Kriterien und Indikatoren werden abgeleitet. (2) Entwicklung eines systemischen Modellierungs- und Bewertungsansatzes. Ein Modell-System zur mehrskaligen Analyse und Bewertung der BÖ wird entwickelt. Stoffstrommodelle, IO-Datenbasen, ökonometrische und Modelle zu Land- und Wassernutzung werden verknüpft. Fußabdrücke der BÖ zu Land-, Forstwirtschaft, Wasser, Treibhausgasen sowie Sozioökonomie werden bestimmt. (3) Analyse der Schlüsselfaktoren für die Transformation der BÖ. Trend bestimmende Faktoren werden analysiert: Landwirtschaftliche Produktionssysteme, Ernährung, energetische und stoffliche Verwendung von Biomasse, Kreislaufwirtschaft und Kaskadennutzung sowie neue Technologien. (4) Modellierung der Entwicklung der BÖ und ihrer umweltbezogenen und sozio-ökonomischen Auswirkungen. Vergangene Trends und Status quo werden modellgestützt analysiert. Kontrafaktische Modellierung wird exploriert, um die historischen Effekte der BÖ abzuschätzen. Künftige Trends und ihre Auswirkungen werden modelliert. (5) Integration von Indikatoren und Daten der Zertifizierung und Ökobilanzierung. Für ein Monitoring werden Nutzungsmöglichkeiten und Erweiterungsoptionen der in Zertifizierungsverfahren und bei der Produktökobilanzierung erhobenen Daten und Indikatoren geprüft. (6) Entwicklung eines Monitoringsystems. Ein prototypischer Monitoring Bericht zur BÖ in Dtld wird erstellt. Eine interaktive Webseite zur Exploration von Daten und Charakteristika der BÖ wird entwickelt. (7) Management und Koordination. Der Austausch mit den anderen Dimensionen zum Aufbau des BÖ Monitoring wird über verschiedene Gremien, Projekttreffen und Statuskonferenzen organisiert.

Teilprojekt GWS

Das Projekt "Teilprojekt GWS" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GWS Gesellschaft für wirtschaftliche Strukturforschung mbH durchgeführt. Das Vorhaben erforscht und entwickelt wissenschaftliche Grundlagen für ein systemisches Monitoring und die Modellierung der Bioökonomie (BÖ) in Deutschland. (1) Entwicklung eines Rahmens für ein systemisches Monitoring. Die Erwartungen an die BÖ durch Politik, Wirtschaft, NGOs und Wissenschaft werden systematisiert. Wichtige Kriterien und Indikatoren werden abgeleitet. (2) Entwicklung eines systemischen Modellierungs- und Bewertungsansatzes. Ein Modell-System zur mehrskaligen Analyse und Bewertung der BÖ wird entwickelt. Stoffstrommodelle, IO-Datenbasen, ökonometrische und Modelle zu Land- und Wassernutzung werden verknüpft. Fußabdrücke der BÖ zu Land-, Forstwirtschaft, Wasser, Treibhausgasen sowie Sozioökonomie werden bestimmt. (3) Analyse der Schlüsselfaktoren für die Transformation der BÖ. Trend bestimmende Faktoren werden analysiert: Landwirtschaftliche Produktionssysteme, Ernährung, energetische und stoffliche Verwendung von Biomasse, Kreislaufwirtschaft und Kaskadennutzung sowie neue Technologien. (4) Modellierung der Entwicklung der BÖ und ihrer umweltbezogenen und sozio-ökonomischen Auswirkungen. Vergangene Trends und Status quo werden modellgestützt analysiert. Kontrafaktische Modellierung wird exploriert, um die historischen Effekte der BÖ abzuschätzen. Künftige Trends und ihre Auswirkungen werden modelliert. (5) Integration von Indikatoren und Daten der Zertifizierung und Ökobilanzierung. Für ein Monitoring werden Nutzungsmöglichkeiten und Erweiterungsoptionen der in Zertifizierungsverfahren und bei der Produktökobilanzierung erhobenen Daten und Indikatoren geprüft. (6) Entwicklung eines Monitoringsystems. Ein prototypischer Monitoring Bericht zur BÖ in Dtld wird erstellt. Eine interaktive Webseite zur Exploration von Daten und Charakteristika der BÖ wird entwickelt. (7) Management und Koordination. Der Austausch mit den anderen Dimensionen zum Aufbau des BÖ Monitoring wird über verschiedene Gremien, Projekttreffen und Statuskonferenzen organisiert.

Teilprojekt Meo Carbon

Das Projekt "Teilprojekt Meo Carbon" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Meo Carbon Solutions GmbH durchgeführt. Das Vorhaben erforscht und entwickelt wissenschaftliche Grundlagen für ein systemisches Monitoring und die Modellierung der Bioökonomie (BÖ) in Deutschland. (1) Entwicklung eines Rahmens für ein systemisches Monitoring. Die Erwartungen an die BÖ durch Politik, Wirtschaft, NGOs und Wissenschaft werden systematisiert. Wichtige Kriterien und Indikatoren werden abgeleitet. (2) Entwicklung eines systemischen Modellierungs- und Bewertungsansatzes. Ein Modell-System zur mehrskaligen Analyse und Bewertung der BÖ wird entwickelt. Stoffstrommodelle, IO-Datenbasen, ökonometrische und Modelle zu Land- und Wassernutzung werden verknüpft. Fußabdrücke der BÖ zu Land-, Forstwirtschaft, Wasser, Treibhausgasen sowie Sozioökonomie werden bestimmt. (3) Analyse der Schlüsselfaktoren für die Transformation der BÖ. Trend bestimmende Faktoren werden analysiert: Landwirtschaftliche Produktionssysteme, Ernährung, energetische und stoffliche Verwendung von Biomasse, Kreislaufwirtschaft und Kaskadennutzung sowie neue Technologien. (4) Modellierung der Entwicklung der BÖ und ihrer umweltbezogenen und sozio-ökonomischen Auswirkungen. Vergangene Trends und Status quo werden modellgestützt analysiert. Kontrafaktische Modellierung wird exploriert, um die historischen Effekte der BÖ abzuschätzen. Künftige Trends und ihre Auswirkungen werden modelliert. (5) Integration von Indikatoren und Daten der Zertifizierung und Ökobilanzierung. Für ein Monitoring werden Nutzungsmöglichkeiten und Erweiterungsoptionen der in Zertifizierungsverfahren und bei der Produktökobilanzierung erhobenen Daten und Indikatoren geprüft. (6) Entwicklung eines Monitoringsystems. Ein prototypischer Monitoring Bericht zur BÖ in Dtld wird erstellt. Eine interaktive Webseite zur Exploration von Daten und Charakteristika der BÖ wird entwickelt. (7) Management und Koordination. Der Austausch mit den anderen Dimensionen zum Aufbau des BÖ Monitoring wird über verschiedene Gremien, Projekttreffen und Statuskonferenzen organisiert.

Teilprojekt DBFZ

Das Projekt "Teilprojekt DBFZ" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH durchgeführt. Das Vorhaben erforscht und entwickelt wissenschaftliche Grundlagen für ein systemisches Monitoring und die Modellierung der Bioökonomie (BÖ) in Deutschland. (1) Entwicklung eines Rahmens für ein systemisches Monitoring. Die Erwartungen an die BÖ durch Politik, Wirtschaft, NGOs und Wissenschaft werden systematisiert. Wichtige Kriterien und Indikatoren werden abgeleitet. (2) Entwicklung eines systemischen Modellierungs- und Bewertungsansatzes. Ein Modell-System zur mehrskaligen Analyse und Bewertung der BÖ wird entwickelt. Stoffstrommodelle, IO-Datenbasen, ökonometrische und Modelle zu Land- und Wassernutzung werden verknüpft. Fußabdrücke der BÖ zu Land-, Forstwirtschaft, Wasser, Treibhausgasen sowie Sozioökonomie werden bestimmt. (3) Analyse der Schlüsselfaktoren für die Transformation der BÖ. Trend bestimmende Faktoren werden analysiert: Landwirtschaftliche Produktionssysteme, Ernährung, energetische und stoffliche Verwendung von Biomasse, Kreislaufwirtschaft und Kaskadennutzung sowie neue Technologien. (4) Modellierung der Entwicklung der BÖ und ihrer umweltbezogenen und sozio-ökonomischen Auswirkungen. Vergangene Trends und Status quo werden modellgestützt analysiert. Kontrafaktische Modellierung wird exploriert, um die historischen Effekte der BÖ abzuschätzen. Künftige Trends und ihre Auswirkungen werden modelliert. (5) Integration von Indikatoren und Daten der Zertifizierung und Ökobilanzierung. Für ein Monitoring werden Nutzungsmöglichkeiten und Erweiterungsoptionen der in Zertifizierungsverfahren und bei der Produktökobilanzierung erhobenen Daten und Indikatoren geprüft. (6) Entwicklung eines Monitoringsystems. Ein prototypischer Monitoring Bericht zur BÖ in Dtld wird erstellt. Eine interaktive Webseite zur Exploration von Daten und Charakteristika der BÖ wird entwickelt. (7) Management und Koordination. Der Austausch mit den anderen Dimensionen zum Aufbau des BÖ Monitoring wird über verschiedene Gremien, Projekttreffen und Statuskonferenzen organisiert.

Geophysical in-situ probe

Das Projekt "Geophysical in-situ probe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel durchgeführt. General Information/Project description: The knowledge of the physical parameters of marine sediments is important for the identification of sediment types and for the in-situ estimation of the rigidity of the sea-floor. The application of borehole logging methods in a miniaturised form, with probes driven into the sea floor gives direct access to the seismic velocities, electrical conductivity, natural gamma radiation and the U.Th.K - content of the sediment. Other parameters such as porosity, density and permeability can be derived from the logging results. The dynamic shear modulus, which correlates with the shear strength, can be determined from the integrated compress ional and shear wave experiment. The shear modulus will also be estimated from tube waves. In combination with high resolution seismic profiling methods, the new tool gives access to a 3-dimensional mapping of structures and the in-situ properties of marine sediments. Achievements: The subsurface structures of the sea floor can well be investigated with high resolution reflection seismic methods. Many geotechnical and environmental applications, however, need information on physical and chemical properties of sediments. For their assessment, penetration measurements are being developed combining bore hole logging and coring techniques. Two types of penetration devices were tested. The geotechnical module operates on the sea floor. Engine driven penetration allows a well controlled insertion of sensors into the sediment with a speed of 2 cm/s. Four parameters are acquired to a depth of 2 m: cone resistance, sleeve friction, excess differential pore pressure and wet bulk density. Furthermore, a 2 m long core can be obtained per launching. The geophysical in-situ probe is designed for penetrations of 10 m to 20 m into soft sediments, depending on their stiffness. The following parameters are assessed: wet bulk density, natural gamma radiation, electrical resistivity and compress ional wave velocities. The sensors are mounted at the lower end of a 10-20 m long penetration tube, which is loaded by a lead weight of 1.5 t at the upper end. The system is lowered by the ships winch to the sea floor, where it penetrates gravitationally into the sediment with a speed of about 10 cm/s. The depth is controlled by a pressure sensor with an accuracy of 1 cm. The data are transferred by cable to the recording and controlling units on board ship. Results of test measurements in the Baltic Sea show good correlation of physical parameters with seismo stratigraphic units. The geophysical in-situ probe penetration system is a fast and effective tool to assess physical parameters under in-situ conditions. The time for one measurement is only 2-3 minutes. Prime Contractor: Christian-Albrechts-Universität Kiel; Kiel; Germany.

Teilprojekt Uni-Kassel

Das Projekt "Teilprojekt Uni-Kassel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kassel, Center for Environmental Systems Research durchgeführt. Das Vorhaben erforscht und entwickelt wissenschaftliche Grundlagen für ein systemisches Monitoring und die Modellierung der Bioökonomie (BÖ) in Deutschland. (1) Entwicklung eines Rahmens für ein systemisches Monitoring. Die Erwartungen an die BÖ durch Politik, Wirtschaft, NGOs und Wissenschaft werden systematisiert. Wichtige Kriterien und Indikatoren werden abgeleitet. (2) Entwicklung eines systemischen Modellierungs- und Bewertungsansatzes. Ein Modell-System zur mehrskaligen Analyse und Bewertung der BÖ wird entwickelt. Stoffstrommodelle, IO-Datenbasen, ökonometrische und Modelle zu Land- und Wassernutzung werden verknüpft. Fußabdrücke der BÖ zu Land-, Forstwirtschaft, Wasser, Treibhausgasen sowie Sozioökonomie werden bestimmt. (3) Analyse der Schlüsselfaktoren für die Transformation der BÖ. Trend bestimmende Faktoren werden analysiert: Landwirtschaftliche Produktionssysteme, Ernährung, energetische und stoffliche Verwendung von Biomasse, Kreislaufwirtschaft und Kaskadennutzung sowie neue Technologien. (4) Modellierung der Entwicklung der BÖ und ihrer umweltbezogenen und sozio-ökonomischen Auswirkungen. Vergangene Trends und Status quo werden modellgestützt analysiert. Kontrafaktische Modellierung wird exploriert, um die historischen Effekte der BÖ abzuschätzen. Künftige Trends und ihre Auswirkungen werden modelliert. (5) Integration von Indikatoren und Daten der Zertifizierung und Ökobilanzierung. Für ein Monitoring werden Nutzungsmöglichkeiten und Erweiterungsoptionen der in Zertifizierungsverfahren und bei der Produktökobilanzierung erhobenen Daten und Indikatoren geprüft. (6) Entwicklung eines Monitoringsystems. Ein prototypischer Monitoring Bericht zur BÖ in Dtld wird erstellt. Eine interaktive Webseite zur Exploration von Daten und Charakteristika der BÖ wird entwickelt. (7) Management und Koordination. Der Austausch mit den anderen Dimensionen zum Aufbau des BÖ Monitoring wird über verschiedene Gremien, Projekttreffen und Statuskonferenzen organisiert.

Ein Verfahren zur Entwicklung von Chemie-Modulen fuer 3-D Modelle

Das Projekt "Ein Verfahren zur Entwicklung von Chemie-Modulen fuer 3-D Modelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität-Gesamthochschule Essen, Fachbereich 8 Chemie, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie durchgeführt. Da es prinzipiell nicht moeglich ist, alle bekannten chemischen Reaktionen in einem atmosphaerischen Ausbreitungsmodell zu beruecksichtigen, muss eine Auswahl getroffen werden. Dabei wird die Auswahl einmal vom Ziel der Untersuchung, aber auch vom benutzten Dynamik-Modul abhaengen. Stoffe und Prozesse, die nicht explizit beruecksichtigt werden koennen, muessen jedoch in ihren Auswirkungen auf die interessierenden Phaenomene durch eine geeignete Parametrisierung beruecksichtigt werden. Das Forschungsvorhaben soll dazu dienen, die Regeln fuer die Auswahl von Reaktionen aufzustellen und unterschiedliche Verfahren der Parametrisierung wertend aufzulisten. Ein Nebenprodukt wird die Entwicklung eines Boxmodells, das die chemischen Umsetzungen entlang einer Trajektorie berechnet, sein. Dieses Modell soll fuer den Einsatz bei Messkampagnen konzipiert werden.

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