Das Projekt "Flood risk in a changing climate (CEDIM)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Meteorologie und Klimaforschung, Department Troposphärenforschung durchgeführt. Aims: Floods in small and medium-sized river catchments have often been a focus of attention in the past. In contrast to large rivers like the Rhine, the Elbe or the Danube, discharge can increase very rapidly in such catchments; we are thus confronted with a high damage potential combined with almost no time for advance warning. Since the heavy precipitation events causing such floods are often spatially very limited, they are difficult to forecast; long-term provision is therefore an important task, which makes it necessary to identify vulnerable regions and to develop prevention measures. For that purpose, one needs to know how the frequency and the intensity of floods will develop in the future, especially in the near future, i.e. the next few decades. Besides providing such prognoses, an important goal of this project was also to quantify their uncertainty. Method: These questions were studied by a team of meteorologists and hydrologists from KIT and GFZ. They simulated the natural chain 'large-scale weather - regional precipitation - catchment discharge' by a model chain 'global climate model (GCM) - regional climate model (RCM) - hydrological model (HM)'. As a novel feature, we performed so-called ensemble simulations in order to estimate the range of possible results, i.e. the uncertainty: we used two GCMs with different realizations, two RCMs and three HMs. The ensemble method, which is quite standard in physics, engineering and recently also in weather forecasting has hitherto rarely been used in regional climate modeling due to the very high computational demands. In our study, the demand was even higher due to the high spatial resolution (7 km by 7 km) we used; presently, regional studies use considerably larger grid boxes of about 100 km2. However, our study shows that a high resolution is necessary for a realistic simulation of the small-scale rainfall patterns and intensities. This combination of high resolution and an ensemble using results from global, regional and hydrological models is unique. Results: By way of example, we considered the low-mountain range rivers Mulde and Ruhr and the more alpine Ammer river in this study, all of which had severe flood events in the past. Our study confirms that heavy precipitation events will occur more frequently in the future. Does this also entail an increased flood risk? Our results indicate that in any case, the risk will not decrease. However, each catchment reacts differently, and different models may produce different precipitation and runoff regimes, emphasizing the need of ensemble studies. A statistically significant increase of floods is expected for the river Ruhr in winter and in summer. For the river Mulde, we observe a slight increase of floods during summer and autumn, and for the river Ammer a slight decrease in summer and a slight increase in winter.
Das Projekt "Fernerkundung in Schulen III (FIS-III)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Geographisches Institut, Arbeitsgruppe Geomatik durchgeführt. Seit 2006 setzt sich das Projekt Fernerkundung in Schulen (FIS) zum Ziel das kompetenzorientierte Lernen mit Satellitenbildern und digitaler Bildverarbeitung in den Schulunterricht der Sekundarstufen I & II zu integrieren. In FIS-I wurde ein innovatives, didaktisches Konzept erarbeitet, das sich durch Intermedialität, Interaktivität und Interdisziplinarität auszeichnet. Es zeigt Schülerinnen und Schülern bereits im Rahmen ihrer schulischen Ausbildung den Zugang zur Fernerkundung als Schlüsseltechnologie auf. In FIS-II wurde das bekannte Lernportal zur Fernerkundung entwickelt, das unter www.fis.uni-bonn.de abgerufen werden kann und insgesamt 35 Lerneinheiten für die Fächer Geographie, Physik, Biologie, Mathematik und Informatik in Deutsch und Englisch beinhaltet. Zusätzlich stehen einfach zu handhabende Analysewerkzeuge und eine umfangreiche, interaktive Info-Box zur Fernerkundung bereit. Zurzeit wird die Sammlung an Unterrichtseinheiten um Daten der größten europäischen Erdbeobachtungsmission - Copernicus - erweitert. In diesem Zuge werden ebenfalls 3D-Werkzeuge, Augmented Reality-Anwendungen und Mini-MOOCs zum Thema Fernerkundung entwickelt. FIS wird an den Geographischen Instituten der Universitäten Bonn und Bochum durchgeführt und vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert (FKZ: 50EE1703).
Das Projekt "Constraining future Antarctic ice loss with the coupled ice-ocean model PISM-FESOM" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V. durchgeführt. Sea-level rise constitutes one of the major impacts of anthropogenic climate change. Mean sea-level has been rising with a rate of about 3 mm/yr since the beginning of the 1990s, dominated by ocean warming and the loss of mountain glaciers. The largest future contribution is however expected from mass loss of the large ice sheets on Greenland and Antarctica. The dynamic response of the Antarctic ice sheet to a warming climate is not well understood and therefore poses the largest uncertainty in future sea-level projections. In 2013 the IPCC acknowledged that a dependency of ice loss on future warming cannot be inferred due to a lack of understanding of the relevant processes and assessed a likely contribution of less than 20cm in the 21st century. New modeling results now indicate a risk of more than one meter sea level contribution from Antarctica under strong warming within the 21st century. Such contribution would dominate over other processes like thermal expansion, glacier melt and Greenland ice loss. The new projections leave sea-level impact scientists and coastal planners in a limbo as such upward-corrected projections would require massive changes in adaptation planning. Though the new projections are supported by the sensitivity of several meters per degree of warming inferred from records of past sea levels, the timescale of the contribution is difficult to infer from these records. Reconstructed sea-level histories suggest that fast changes occurred in the past in terms of 'melt-water pulses' with several meters of sea-level rise within a few hundred years. High rates of ice loss from Antarctica need to be sustained by an ocean circulation that is capable of providing the heat to melt the ice or transport icebergs towards warmer waters where they melt. Without thorough constraints on the ocean heat flux through energy conservation in the ice-ocean system, very high rates of ice loss remain therefore debatable. Only a coupled ice-ocean model will make it possible to provide such constraints and therewith reduce the uncertainty in future Antarctic ice loss. While the understanding of ocean and ice-sheet physics individually has matured, their interplay at the ice-ocean interface is still insufficiently understood. We therefore here propose to develop such a coupled model from well-established stand-alone models for the ice sheet and for the ocean.
Das Projekt "Teilprojekt 1: Kopplung des Eisschild-Modells PISM mit dem Klimamodell ECHAM/MPIOM" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Meteorologie durchgeführt. Das Erdsystemmodell MPI-ESM soll mit dem Eisschildmodell PISM gekoppelt werden, um Übergänge zwischen dem Glazial und dem Interglazial simulieren zu können. Dazu soll das existierende Modellsystem auf die jeweils aktuellen Modellversionen upgedated und auf die Südhemisphäre ausgedehnt werden. Das Ziel der Arbeiten ist die Entwicklung eines funktionsfähigen gekoppelten Atmosphäre-Ozean-Eisschild Modellsystems, das es erlaubt, realistische Übergänge zwischen Glazial und Interglazial (und vice versa) zu simulieren. Dieses System muss zum einen erstellt werden, zum anderen muss es ausgiebig getestet werden. 1. Aufsetzen der aktuellen Eisschildmodells PISM für die Nordhemisphäre (existiert in einer älteren Modellversion) und die Südhemisphäre (Task WP 1.1.1) 2. Implementieren von verschiedenen Modulen zur Berechnung der Oberflächenmassenbilanz aus atmosphärischen Antriebsdaten (Task WP 1.1.2) und Einbau in die aktuelle MPI-ESM Modellversion. Dabei kann von einem existierenden Modellsystem mit älteren Modellversionen ausgegangen werden. 3. Tests mit dem Einfluss von Staub auf das Albedo (Task WP 1.1.5). Dieses ist in dem existierenden Energiebilanzmodul für die Oberflächenmassenbilanzberechnung vorgesehen. 4. Analyse von Bifurkationen im glazialen Klimasystem (Task WP 1.1.7). 5. Quantifizierung des Effekts von Topographieänderungen durch die Physik der festen Erde (Task WP 1.1.8). 6. Einbau eines Eisbergmoduls (Task WP 1.1.9). 7. Erstellen und Testen des gekoppelten Modells mit den Modelländerungen aus WP 4.2, die zeitabhängige Landseemaske erlauben (Task WP 1.1.10). 8. Analyse der transienten gekoppelten Simulation aus WP1.3 (Task WP 1.1.11)Ein Vergleich mit den entsprechenden Untersuchungsergebnissen in den Teilprojekten PalMod-1-1-TP2 und PalMod-1-1-TP3 wird dazu dienen, die Robustheit der Resultate einzuordnen.
Das Projekt "Upscale Error Growth - A2: Structure formation on cloud scale and impact on larger scales" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Institut für Physik der Atmosphäre durchgeführt. Cloud particles are determined by microscopic processes, such as nucleation/condensation, growth, aggregation and sedimentation. These processes can feedback on dynamics or organize themselves and form macroscopic cloud structures on the order of tens of kilometers. At particles scales (order of micrometers) only little energy is transferred in the system. However through forming structures on cloud scales, diabatic heat sources are confined and concentrated on this scale and can interact with atmospheric flows. In this project the formation of cloud structures and structures in clouds will be investigated. We will identify and determine possible structures in clouds containing ice crystals, i.e., mixed-phase clouds and pure ice clouds. In addition, we will identify the governing processes leading to structure formation and investigate the impact of cloud structures on processes on larger scales than cloud scale. Our approach is two-fold, using high-resolution modeling of clouds and mathematical analysis of cloud physics equations. For consistency, we start with a common analytical cloud model, which will be used in both parts of the project. In the modeling part of the project we will carry out high-resolution numerical simulation of clouds, represented by the cloud model coupled to equations of atmospheric motion (sound-proof models of compressible viscous flows). We will concentrate on convective situations, starting with moist Rayleigh-Benard convection, extended to multiphase systems, but proceed to more realistic convective scenarios. The output of the simulations will be evaluated in terms of temporal and/or spatial structures of clouds. Complementary, we will investigate the underlying equation of cloud physics combined with atmospheric dynamics using mathematical analysis. We will use different methods in order to identify possible structure formation. For direct analysis we will use techniques from dynamical system theory in order to analyze the equations in terms of equilibrium states, limit cycles, Lyapunov exponents, bifurcations due to parameters and attractors, respectively. On the other hand, we will use reduction techniques (e.g., as used for Landau-Ginzburg equations or reduced order methods) in order to simplify the underlying equations towards the governing processes determining structure formation. In a synthesis of these methods (structures in numerical modeling vs. mathematical analysis) we will finally derive some minimal models describing structure formation on cloud scale. These models will allow us to determine the impact of cloud scale structures on larger scales. Finally, we will carry out first numerical investigations on the impact of structured heat sources on atmospheric flows. Here, minimal models as derived during the project will be used for describing the structured heat sources, embedded into an atmospheric flow for certain idealized flow conditions. (abridged text).
Das Projekt "Coupled simulations of Antarctic ice-sheet/ocean interactions using POP and CISM (CLARION)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V. durchgeführt. The CLARION project aims at improving the understanding of ice sheet-ocean interactions in the Antarctic region through a series of large-scale regional simulations of interactions between the Antarctic Ice Sheet and the Southern Ocean. A major focus of the project is the continued development of the POPSICLES ice sheet-ocean model, one of the first coupled ice sheet-ocean models and and the first to perform large-scale, high resolution circum-Antarctic simulations. POPSICLES is the coupling of the Parallel Ocean Program (POP) and the Berkeley Ice Sheet Model (BISICLES). Our POPSICLES simulation results have shown that melt rates, and thus ice-sheet advance and retreat, are strongly sensitive to climate forcing. Changes in heat and salt fluxes at the ocean surface can lead shallowing or deepening of the surface mixed layer, which affects whether or not warm, deep water (such as Circumpolar Deep Water) reaches ice shelves. We have also shown that uncertainties in the topography of the Antarctic Ice Sheet (AIS), particularly in the bedrock topography below ice shelves, add to the difficulties in both present-day modeling and projections of the of the AIS. Our simulations show an instability toward advancing ice in regions where bedrock topography is unknown and sub-ice-shelf cavity is assumed to be thin. In collaboration with the ice-sheet modeling group of Prof. Anders Levermann, melt rates from POPSICLES simulations will also be used as boundary conditions for Antarctic simulations with the Parallel Ice Sheet Model (PISM). CLARION also involves development of ice sheet-ocean interactions in a second ocean model, the Model for Prediction Across Scales Ocean (MPAS-O). The goal of this portion of the project is to transition toward ice sheet-ocean coupling in an earth system model (ACME: the Accelerated Climate Model for Energy). Under CLARION, we are adding the sub-ice-shelf boundary-layer physics to MPAS-O and performing testing in idealized configurations. Part of this work is the development of a new set of idealized, coupled tests called the Marine Ice Sheet-Ocean Model Intercomparison Project (MISOMIP).
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Institut für Experimentelle und Angewandte Physik durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist der Aufbau eines dezidierten Röntgendiffraktometers für die Untersuchung von Flüssigkeitsgrenzflächen an der neuen Ringquelle PETRA III. Dabei baut das geplante Instrument gezielt auf spezifischen Stärken von PETRA III auf (hohe Brillanz bei hohen Energien, geringe Strahldivergenz). Das Arbeitsprogramm beinhaltet Entwicklung, Aufbau und Test des Diffraktometers, insbesondere einer neuartigen Röntgenoptik zur Verkippung des Primärstrahls, sowie einer geeigneten Probenumgebung. Komponenten und Gesamtgerät sollen umfassend in Kiel und an existierenden Synchrotronquellen getestet werden und dann an der High Resolution Diffraction Beamline von PETRA III installiert werden. Die Funktionsfähigkeit des Instruments soll durch Untersuchungen der Grenzfläche zwischen metallischen und dielektrischen Flüssigkeiten nachgewiesen werden. Detaillierte Angaben zu den geplanten Arbeiten finden sich in der Vorhabensbeschreibung. Mit dem Vorhaben sollen einem weiten Kreis von Nutzern aus Chemie, Physik, Biologie, sowie Umwelt- und (Marinen) Geowissenschaften ein Messplatz zur in-situ Bestimmung der atomaren Struktur und Dynamik solcher Grenzflächen zur Verfügung gestellt werden.
Das Projekt "VP3.3/LignoSandwich - Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Holztechnologie Dresden gemeinnützige GmbH durchgeführt. Durch den seit vielen Jahren laufenden ökologischen Waldumbau wird sich das Laubholzaufkommen in Deutschland mittel- und langfristig erhöhen, wobei bei Durchforstungen vor allem dünne und qualitativ minderwertige Sortimente anfallen, die sich für die Holzwerkstoffherstellg. eignen. Der hier vorgesehene Einsatz von Buchenholz beeinflusst die entstehende Faserstoffqualität und dessen Weiterverarbeitung. zu Faserwerkstoffen entscheidend Zum Verhalten der vergleichsweise kurzen Buchenfaserstoffe liegen nur wenige Informationen vor, da bisher Nadelhölzer im Holzwerkstoffbereich dominieren. Somit müssen neue Wege gefunden werden, aus den auf Grund der holzanatomischen Besonderheiten des Buchenholzes kurzfaserigen Buchenfasern hochwertige Vliese zu bilden. Zudem wird es auch erforderlich sein, die Bindemittel entsprechend an die Buchenfasern anzupassen. Ein Schwerpunkt wird in der Anwendung biobasierter Systeme liegen Dem Antragsteller obliegt die Aufgabe, aus Buchen-Rundholz mittels des Labor-Refiners Fasern herzustellen. Die Vliesbildung soll auch mit alternativen Verfahren erfolgen, wofür umfangreiche Laboruntersuchungen notwendig sind. Auf diesen Untersuchungen baut die Maßstabsvergrößerg. auf, wobei die Industrieversuche umfassend begleitet werden. Fortführend erfolgen Untersuchungen zur Technologieoptimierg. (u.a. Bindemittel-Rezeptur, Presseneinstellungen etc.).Die hergestellten Fasern, Vliese und Holzwerkstoffe werden hinsichtl. physik.-mechan., chem und ggf. biol. Eigenschaften geprüft.
Das Projekt "DiWaGussGJS-A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ACCESS e.V. durchgeführt. Übergeordnetes Projektziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines Gießsimulationstools zur Abbildung der Erstarrungsvorgänge unter Anwendung eines Multiphasen-/ Multiphysik-/ Multiskalenansatzes zur Verbesserung der Qualitätssicherungsmaßnahmen bei der Herstellung von dickwandigen Gussteilen aus GJS. Unterziele: Entwicklung eines 'meanfield'-Modells für Keimbildung und Wachstum von Kugelgraphit in Multikomponenten Gusseisenlegierungen auf der Längenskala des Gefüges. Die Phasenanteile der Gefüge werden vorhergesagt. Die lokalen mechanischen Eigenschaften werden aufgrund der berechneten Gefügeparameter vorhergesagt. Das Vorhaben ist als Verbundprojekt unter der Leitung von Access geplant. Der Verbund besteht aus Access e.V., Friedrich Wilhelms-Hütte Eisenguss GmbH und REpower Systems SE. Die Experimente werden in FWH durchgeführt. Die komplette Werkstoffcharakterisierung der FWH Proben sowie die numerische Modellierung des GJS-Werkstoffes und des Gießprozesses werden bei Access durchgeführt. Im Unterauftrag von Access werden die thermophysikalischen Eigenschaften des GJS bei Netzsch gemessen, die Wöhlerlinien bei IMA ermittelt und beim IZP die Festigkeitsbewertung rechnerisch ermittelt sowie die Lebensdaueranalyse durchgeführt. Am Ende wird eine Korrelation zwischen Gießprozessparameter, Mikrostruktur und Lebensdauer festgelegt. REpower wird das Projekt begleiten und bewerten.
Das Projekt "Sub project: Seismological images of the Hellenic subduction zone" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum durchgeführt. Hauptziel des Vorhabens ist die Abbildung von Strukturen in der Kruste und im oberen Mantel unter Kreta und angrenzenden Gebieten mit Receiver Funktionen (RF). Die großräumigen Strukturen sollen durch RF, die aus Fernbeben abgeleitet werden, abgebildet werden. Hierzu zählt die Kartierung der Moho und der unter Kreta abtauchenden afrikanischen Platte. Mit den 2.000 zusätzlich aufgestellten Stationen in Zentralkreta sollen diese Strukturen auch im Bereich der vorgeschlagenen Bohrlokation in der Messara-Ebene näher erfaßt werden. Kurzperiodische RF von lokalen Erdbeben gestatten es möglicherweise, Strukturen in der oberen Kruste aufzulösen, die im Zielbereich einer Tiefbohrung liegen. Das gegenwärtige Stationsnetz aus Breitbandseismometern bietet die Grundlage für eine Überwachung der lokalen Seismizität, wodurch wir genauere Hinweise über die Tiefenabhängigkeit der aktiven Prozesse und des physikalischen Zustands der Kruste im Bereich der Bohrlokation erhoffen. Die Daten sollen außerdem zur Bestimmung von Anisotropierichtungen in der Kruste und im oberen Mantel genutzt werden. Diese geben eventuell Hinweise auf das Deformationsfeld in der subkrustalen Lithosphäre (rezent oder eingefroren) und vorherrschende Richtungen von Kluftsystemen in der Kruste. Allgemein erwarten wir, daß das Vorhaben grundlegende Beiträge zum besseren Verständnis des physikalischen Zustands der Plattengrenze im Bereich der Hellenischen Subduktionszone liefern wird.
| Origin | Count |
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| Bund | 352 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 352 |
| License | Count |
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| open | 352 |
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| Deutsch | 352 |
| Englisch | 136 |
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| Keine | 204 |
| Webseite | 148 |
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| Boden | 264 |
| Lebewesen & Lebensräume | 248 |
| Luft | 250 |
| Mensch & Umwelt | 352 |
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| Weitere | 345 |