Coccolithophoriden sind eine Gruppe von ca. 200-300 marinen Phytoplanktonarten, die in allen Weltmeeren vorkommt. Sie besitzen die besondere Fähigkeit eine Kalkschale (Coccosphäre) zu bauen, die sie aus vielen kleinen Kalkplättchen (Coccolithen) zusammensetzen. Aufgrund ihrer Fähigkeit zu kalzifizieren sind sie ein wichtiger Bestandteil im Klimasystem, denn die Produktion von Kalk nahe der Meeresoberfläche führt zu einem vertikalen Gradienten der Seewasseralkalinität, beschleunigt den Kohlenstoffexport in die Tiefsee und erhöht die Rückstrahlung von einfallender Sonnenenergie von der Erdoberfläche ins Weltall. Trotz intensiver Forschung an der Physiologie der Kalzifizierung und dessen biogeochemischer Relevanz konnten wir eine der entscheidenden Fragen immer noch nicht beantworten: Wozu bauen Coccolithophoriden eine Kalkschale? Die Beantwortung dieser Frage ist von außerordentlicher Bedeutung, denn solange wir nicht wissen wozu die Kalkschale dient können wir auch nicht vorraussagen in welchem Maße sich die durch die Ozeanversauerung zu erwartende Abnhame in der Kalzifizierung negativ auf die Fitness dieser Lebewesen in ihrem natürlichen Lebensraum auswirkt. In dem hier vorgestellten Projekt möchten wir die Frage nach der Bedeutung der Kalzifizierung erforschen, indem wir untersuchen ob die Coccosphäre einen Schutz gegen planktonische Räuber, Bakterien und Viren darstellt. Dazu haben wir eigens einen experimentellen Ansatz entwickelt wobei kalzifizierte und dekalzifizierte Coccolithophoridentzellen zusammen mit deren Fressfeinden und Pathogenen kultiviert werden. Dieser Ansatz erlaubt es uns folgende Fragestellungen zu untersuchen: 1) Sind kalzifizierte Zellen besser in der Lage sich gegen Fraß und Infektion zu schützen als Zellen ohne Coccosphäre? 2) Bevorzugen Fressfeinde und Pathogene solche Zellen, bei denen die Coccosphäre entfernt wurde, wenn ihnen beides angeboten wird? 3) Sind Wachstum und Reproduktion von Fressfeinden und Pathogenen verlangsamt, wenn sie kalzifizierte Zellen fressen oder infizieren?
Im Rahmen des Projekts soll aus bodengebundenen Wolkenseitenmessungen der reflektierten Strahlung mittels eines abbildenden Spektrometersystems von tropischer hochreichender Konvektion auf das Vertikalprofil der mikrophysikalischen Eigenschaften der Wolke geschlossen werden. Damit soll die vertikale Entwicklung von hochreichender Konvektion, die eine wesentliche klimarelevante Rolle spielt, unter Berücksichtigung des Einflusses von Aerosolpartikeln und von thermodynamischen Bedingungen auf das Tropfenwachstum charakterisiert werden. Die geplanten Messungen sollen auf einem 320 m hohen Messturm (ATTO: Amazonian Tall Tower Observatory), der kürzlich im brasilianischen Regenwald errichtet wurde, stattfinden. ATTO ist mit Messgeräten ausgestattet, die meteorologische, chemische und Aerosolparameter liefern. Die Messregion bietet ideale Beobachtungsbedingungen mit klar definierten Jahreszeiten (Regen- und Trockenzeit), täglicher Konvektion und variablen Aerosolbedingungen. Aus den Messungen eines neuen abbildenden Spektrometersystems, SPIRAS (SPectral Imaging Radiation System) sollen Vertikalprofile der thermodynamischen Phase und der Partikelgröße mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung und mit Hilfe von adaptierten Verfahren unter Verwendung von dreidimensionalen Strahlungstransportsimulationen abgeleitet werden. Damit sollen vertikale Bereiche, die das Tropfenwachstum beschreiben (Diffusion, Koaleszenz, Mischphasenbereich und Vereisung), identifiziert werden. Zusätzliche Messungen einer Infrarotkamera und eines scannenden Depolarisations-Lidars werden für die Höhen- und Temperaturbestimmung der beobachteten Wolkenelemente herangezogen. Zusätzlich werden die Polarisationsmessungen des Lidars zur Bestimmung der thermodynamischen Phase verwendet, um den wichtigen Phasenübergang zu identifizieren. Mit Hilfe der gewonnenen Daten werden außerdem Annahmen (Effektivradius als konservative Wolkeneigenschaft) wie sie von Ableitungsverfahren zur Bestimmung von mikrophysikalischen Wolkenprofilen aus Satellitenmessungen gemacht werden, überprüft.
Die Wechselwirkung von Wolken und Aerosol und ihre Rolle im Strahlungshaushalt der Erde ist ein Feld offener Fragen. Der IPCC (2014) nennt große Unsicherheiten und den Bedarf an zusätzlichen wissenschaftlichen Bemühungen, um die Vielzahl der Prozesse und deren Rolle für ein sich wandelndes Klima besser zu verstehen. Dieser Antrag hat die Entwicklung neuartiger Fernerkundungskonzepte zur Beobachtung einiger dieser Prozesse zum Ziel. Aerosol hat direkten Einfluss auf den Strahlungshaushalt und löst eine Serie von indirekten Effekten aus, indem es die Wolken-Mikrophysik, die Wolken-Dynamik, -Lebensdauer, den Wasserkreislauf und sogar die großskalige Zirkulation beeinflusst. Eigenschaften und räumliche Verteilung des Aerosols selbst ändern sich durch die Prozesse während der Wolkenpartikelbildung und ihrer Auflösung. Die Konzentration aktivierter Wolkenkondensationskeime (CCNC) spielt dabei eine entscheidende Rolle. CCNC kann in-situ nur mit sehr begrenzter räumlicher Abdeckung vermessen werden. Gleichzeitig kann sie nicht quantitativ mit herkömmlichen Fernerkundungsmethoden bestimmt werden, da die typische CCN Größe mehr als eine Größenordnung unterhalb der Wellenlänge sichtbarer Strahlung liegt. Daher wurde ein alternativer Ansatz vorgeschlagen: Messungen der von Wolkenseiten reflektierten Solarstrahlung ermöglichen die Ableitung von Vertikalprofilen der Partikelphase sowie ihrer Größe. Es wurde hypothetisiert, dass der Einfluss des Aerosols auf die Entwicklung der Mikrophysik so beobachtbar wird ebenso wie die Ableitung der CCNC. Alternativ kann CCNC auch aus Messungen optischer Eigenschaften der Aerosole abgeleitet werden. Der Zusammenhang zwischen optischer Dicke des Aerosols und CCNC wurde identifiziert, allerdings verbunden mit Unsicherheiten. Der Vorschlag, diese beiden Ansätze zu verbinden und die damit verbundenen Hypothesen zu testen, ist Kern dieses Antrags. Hyper-spektrale Beobachtungen mittels eines schnellen Scanners sind entscheidend, da Wolken sich sehr schnell verändern. Dazu soll ein abbildendes Spektrometer mit Polarisationsfiltern erweitert werden. Mit demselben Messgerät können dann die Mikrophysik der Wolken und die Eigenschaften des Aerosols im umgebenden wolkenlosen Bereich abgeleitet werden. Das Projekt ist im Wesentlichen in zwei Doktorarbeiten aufgeteilt. Highlights: 1) Test zweier Hypothesen, die Kern kommender Flugzeug-Kampagnen und geplanter Satellitenmissionen sind: CCNC kann aus Fernerkundung der Aerosoleigenschaften und aus Profilen der Wolkenmikrophysik abgeleitet werden. 2) Schnelle hyper-spektrale Scanner-Messungen ermöglichen Mikrophysik-Messungen veränderlicher Wolken. Erlauben diese Daten Ableitungen der Veränderung der Mikrophysik abhängig von der Entfernung zur Wolkenseite? 3) Ableitung von Aerosol-Eigenschaften aus polarisierten spektralen Messungen auch in bewölkten Situationen.
Hochwasserereignisse als Folge von Starkregen stellen generell ein Georisiko in Fließgewässersystemen dar. Die durch verschiedene Emissionsquellen (kommunale Abwässer, Industrieinleitungen, moderne Landwirtschaft) in die Flüsse eingetragene Schadstoffe mitsamt ihren (okö)toxikologsichen Effekten werden durch Hochwässer maßgeblich verteilt. Teilweise werden diese Belastungen, besonders als partikel-assoziierte Kontaminationen, in den Überflutungsflächen (z.B. Flussauen) abgelagert. Dadurch können sich hier unter geeigneten Bedingungen Sedimentarchive bilden, die die Belastungshistorie des Fließgewässersystem widerspiegeln. In Südost- und Südasien sind Oberflächengewässer bekanntermaßen häufig relativ stark belastet, dies gilt für die Wasserphase aber auch für das partikuläre Material. In diesen tropischen/sommerfeucht subtropischen Gebieten sind Flüsse stark durch Hochwässer betroffen, besonders auch durch den Monsun verursacht. Untersuchungen zur Rekonstruktion der Belastungshistorie in den korrespondierenden Sedimentarchiven der Überflutungsflächen sind hier aber bislang nicht erfolgt. Solche Untersuchungen müssen aber für eine erfolgreiche Durchführung einige Voraussetzungen erfüllen. Neben der Zugänglichkeit zu geeigneten Sedimentdepots müssen sedimentologische Charakterisierungen eine Eignung der Archive bestätigen. Weiterhin ist es wichtig, geeignete Indikatorsubstanzen (z.B. quellenspezifische lipophile, und umweltstabile Schadstoffe,) zu identifizieren. Daher ist diese Machbarkeitsstudie konzipiert worden, um die Voraussetzungen für eine erfolgreiche Erfassung der Belastungshistorie eines indischen Flusssystems (die Flüsse Cooum und Adyar) durch Analyse von geeignete Sedimentdepots auf Überflutungsflächen zu untersuchen.Im Wesentlichen sollen:(i) geeignete Sedimentdepots für eine Belastungsrekonstruktion identifiziert und beprobt werden.(ii) spezifische Kontaminanten erfasst werden, die geeignet sind als Indikatoren verschiedene Emissionsquellen zu reflektieren.
Holozäne Meeresspiegeländerungen waren von Ort zu Ort verschieden. Großräumige Mechanismen, die für die beobachtete Variabilität verantwortlich sind, umfassen das Wechselspiel zwischen eustatischen Schmelzwassereinträgen und isostatischen Ausgleichsbewegungen der festen Erde infolge des postglazialen Massenaustausches zwischen polaren Eisschilden und den Ozeanen. Diese Prozesse werden durch ozeanographische Faktoren, regional und über kürzere Zeitskalen, weiter differenziert. Während des frühen Holozäns stieg der Meeresspiegel in den äquatorialen Ozeanbecken rasch an, was den dominanten eustatischen Einfluss reflektiert. Im mittleren Holozän, als sich das Abschmelzen der Eisschilde verlangsamte, wurden Meeresspiegeländerungen in den Tropen vor allem durch isostatische Prozesse gesteuert da die absinkenden peripheren Vorlandausbuchtungen in höheren Breiten eine Umverteilung der Wassermassen vom Äquator hin zu den Polen bewirkten. Im Spät-Holozän / Anthropozän wurde die tropische Meeresspiegelvariabilität weitgehend durch dynamisch-ozeanographische und sterische Faktoren bestimmt. Die Kenntnis des raum-zeitlichen Zusammenspiels zwischen den vorherrschenden Prozessen holozäner Meeresspiegeländerungen in Äquatornähe ist essentiell, um die Dynamiken vergangener Eisschilde zu verstehen, Erdparameter in glazialen isostatischen Ausgleichsmodellen zu definieren und anthropogene Einflüsse zu bewerten. Dieses Projekt liefert einen Beitrag zum Verständnis der dominanten Einflussfaktoren des Holozänen / Anthropozänen Meeresspiegels in Indonesien, einem Archipel der gefährdet vom zukünftigen Meeresspiegelanstieg ist. Wir werden die Rate des Meeresspiegelanstiegs im frühen Holozän und den Zeitpunkt als der Meeresspiegel erstmals seine gegenwärtige Position erreichte, anhand von Korallenbohrkernen im tektonisch stabilen Spermonde-Archipel, Sulawesi, rekonstruieren. Die Ergebnisse werden mit Simulationen zu den glazialen isostatischen Ausgleichsbewegungen verglichen, um zu ermitteln, ab wann die Isostasie der dominierende Faktor für den Anstieg des Meeresspiegels im frühen Holozän wurde. Dieses Projekt wird außerdem widersprüchliche Meeresspiegelrekonstruktionen in Süd-Sulawesi, durch gründliche Feldarbeiten evaluieren. Zusammen mit den Rekonstruktionen für das frühe Holozän werden diese Ergebnisse verwendet, um die regionalen Erdmodell-Parameter zu begrenzen und um isostatische Hintergrundsignale zu den anthropogenen und dynamisch-ozeanographischen Einflüssen zu ermitteln. Schließlich wird dieses Projekt die erste hochauflösende Meeresspiegelrekonstruktion für das Spät-Holozän / Anthropozän in Südostasien liefern. Basierend auf einer fließenden zeitlichen Abfolge fossiler Mikroatolle, die bis in das 17. Jahrhundert zurückreichen wird, wird der sterische Beitrag zur Meeresspiegelvariabilität im Indopazifischen Raum während der Kleinen Eiszeit und der globalen Erwärmung des 20. Jahrhunderts bewertet.
Die Energietransfers der drei dynamischen Regime - kleinskalige Turbulenz, interne Schwerewellen und geostrophisch balancierte Strömung - sind fundamental für den Energiezyklus in der Atmosphäre und dem Ozean. Nichtsdestotrotz sind sie aber nicht gut verstanden und quantifiziert, und ihre Repräsentation in modernen Erdsystemmodellen ist unbefriedigend. Weil durch die Interaktion der dynamischen Regime die kleinsten Skalen ultimativ mit den größten Skalen durch eine Vielzahl von komplexen Prozessen verbunden sind, ist das Verständnis dieser Interaktionen wichtig um Ozean- und Atmosphärenmodelle zu konstruieren und um das Klima vorherzusagen. Die gegenwärtige Unkenntnis dieser Prozesse wird durch energetisch inkonsistente Modelle mit relativ großen Fehlern, aber auch durch Inkonsistenzen numerischer und mathematischer Natur, reflektiert. Wir glauben, dass es nun an der Zeit ist momentane Anstrengungen zu kombinieren, diese Defizite zu überwinden, neue Aktivitäten zu fördern die dynamischen Interaktionen zu verstehen und die Konsistenz von Ozean- und Atmosphärenmodellen zu verbessern. Die Arbeit des SFB/TRR soll die Modellfehler reduzieren, die Modellgüte verbessern, und ultimativ die Klimamodelle und Klimavorhersagen verbessern. Die wesentlichen Ziele dieses SFB/TRR sind - i. das notwendige Verständnis der Energietransfers zwischen den verschiedenen dynamischen Regimen in Atmosphäre und Ozean zu entwickeln, - ii. mit diesem Verständnis neue und konsistente Parametrisierungen zu entwickeln und in Modellen zu implementieren und zu testen, und - iii. numerischen Methoden mit konsistenter Energetik zu entwickeln. Es ist unsere Vision dadurch eine energetisch konsistente Beschreibung der Energiekonversionen im Klimasystem zu etablieren sowie physikalisch, mathematisch und numerisch konsistente Ozean- und Atmosphärenmodelle zu entwickeln.
Wasserbauliche Gutachten der BAW unterliegen im Zusammenhang mit großen Ausbauvorhaben einer zum Teil bis in kleinste Detail gehenden kritischen Betrachtung und Erwiderung durch Einwender in den Planfeststellungsverfahren. Die Einwender beauftragen zudem immer häufiger wissenschaftliche Einrichtungen und Sachverständige im In- und Ausland, um die Gutachten der BAW zu erschüttern. Bemerkenswert ist, dass die Planfeststellungsverfahren einschließlich der Verwaltungsgerichtsverfahren auch aus solchen Gründen heute mehr als eine Dekade in Anspruch nehmen können. Folglich gelangen Arbeitsgrundlagen und -ergebnisse, die viele Jahre zurückliegen, wiederholt auf den Prüfstand. Darüber hinaus werden auch Gutachten für bereits in fernerer Vergangenheit abgeschlossene Ausbauprojekte erneut in laufende Planfeststellungsverfahren einbezogen, um unter anderem so zu versuchen, der BAW falsche Prognosen für historische Zeitspannen nachzuweisen. Diese Entwicklung mag man aus Sicht der Ökonomie und der Politik beklagen, sie bringt für die BAW jedoch auch die produktive Herausforderung mit sich, ihre Qualitätsstandards zu reflektieren und weiter zu schärfen. Arbeitsgrundlagen und Arbeitsprozesse zur Erstellung von Gutachten müssen besonderen Qualitätskriterien genügen: 1. Steigende Anforderungen an die Qualität der Datengrundlagen 2. Stetige Weiterentwicklung der Methoden und Verfahren 3. Interne Prüfung der Ergebnisse von Simulationsverfahren 4. Langfristige Verfügbarkeit der Software 5. Gesicherte Methoden zur Beweissicherung Fazit: Im Sinne der Umweltgesetzgebung kommt es heute darauf an, die Umweltauswirkungen von wasserbaulichen Maßnahmen umfassend beurteilen zu können. Die BAW liefert hierfür mit ihren Methoden und Gutachten detaillierte Grundlagen und trägt damit zur Balance zwischen ökonomischer Nutzung und ökologischer Entwicklung bei.
Das Zusammenspiel von atmosphärischem Wasser und Zirkulation über Beeinflussung des Strahlungshaushalts, den Transport latenter Wärme und Rückkopplungsmechanismen von Wolken ist eines der bedeutendsten Hindernisse für das Verständnis des Klimasystems. Ein Vergleich zwischen Modellen verschiedener Auflösungen und Parameterisierungen kann wertvolle Einblicke in die Problematik geben. Jedoch werden für aussagekräftige Modelltests Messdaten benötigt. In diesem Zusammenhang können Isotopologen des troposphärischen Wasserdampfs eine wichtige Rolle spielen. Das Isotopologenverhältnis reflektiert die Bedingungen am Ort des Feuchteeintrags sowie verschiedene Umwandlungsprozesse (z.B. in Wolken). Während der letzten Jahre gab es großen Fortschritt beim Modellieren und Messen der Isotopologenverhältnisse, so dass kombinierte Untersuchungen nun global zeitlich und räumlich hochaufgelöst durchführbar sind. Das Ziel dieses Projektes ist es, Wasserdampfisotopologe als neue Methode zu etablieren, um modellierte atmosphärische Feuchteprozesse zu testen und damit einige der größten Herausforderungen der aktuellen Klimaforschung anzugehen. Um statistisch robuste Untersuchungen zu ermöglichen, werden wir eine große Anzahl von (H2O, deltaD)-Paaren messen (deltaD ist das standardisierte Verhältnis zwischen den Isotopologen HD16O und H216O). Zum ersten Mal wird dann ein validierter Beobachtungsdatensatz zur Verfügung stehen, der große Gebiete, lange Zeiträume und verschiedene Tageszeiten abdeckt. Gleichzeitig wird ein hochauflösendes meteorologisches Modell, welches die Isotopologe simuliert, benutzt, um zu untersuchen inwiefern sich Eintrag und Transport von Feuchte in den Isotopologen wiederspiegeln. Diese Kombination von Messung und Modell ist einzigartig zum Testen der Modellierung von Feuchteprozessen. Das Potential der Isotopologen wird anhand von drei klimatisch interessanten Regionen aufgezeigt. Für Europa wird unser Ansatz einen wertvollen Einblick in den Zusammenhang zwischen Feuchteeintrag und den Isotopologen im Falle hochvariablen Wettergeschehens geben. Über dem subtropischen Nordatlantik werden wir Mischprozessen zwischen der marinen Grenzschicht und der freien Troposphäre untersuchen. Die verschiedenartige Einbindung dieser Prozesse in Modelle ist sehr wahrscheinlich ein Grund für die große Unsicherheit bei Rückkopplungsmechanismen von Wolken. Über Westafrika wird die Modellierung des Monsuns getestet (horizontaler Feuchtetransport, Feuchterückfluss von Land in die Troposphäre, und Tagesgänge in Zusammenhang mit vertikalen Mischprozessen). Die Frage, wie organisierte Konvektion die Monsunzirkulation und die Feuchtetransportwege beeinflusst, wird dabei von besonderem Interesse sein. In Kombination werden die Ergebnisse helfen, Defizite in aktuellen Wetter- und Klimamodellen aufzuspüren und besser zu verstehen, und dadurch einen wichtigen Beitrag für zukünftige Modellverbesserungen liefern.
Zielsetzung: In der fleischverarbeitenden Industrie ergeben sich für die Beschäftigten an vielen Arbeitsplätzen hohe Lärmbelastungen, z. B. im Schlachtbetrieb, an Kuttern, Clippern und Peelern. Selbst in Betrieben mit modernsten Maschinen nach dem Stand der Technik entstehen gehörgefährdende Lärmbelastungen. Da die Arbeitsräume in der Regel allseitig stark reflektierende Raumbegrenzungsflächen aufweisen, sollten sich hier durch raumakustisch wirksame Maßnahmen deutliche Pegelminderungen erreichen lassen, z. B. durch eine schallabsorbierende Belegung der Deckenfläche und ggf. von Wandflächen. Aus hygienischen Gründen kommen allerdings keine offenporigen Schallabsorber aus künstlichen Mineralfasern oder Schaumstoff in Betracht. Alle Materialien müssen sich mit Laugen schäumend reinigen und mit dem Hochdruckreiniger abspritzen lassen. Seit wenigen Jahren gibt es sogenannte mikroperforierte Schallabsorber, die sich z. B. aus Edelstahl, Acrylglas oder PVC herstellen lassen und eine entsprechende Reinigung erlauben. Die akustische Wirksamkeit dieser Materialien beruht darauf, dass der Luftschall bei Durchgang durch das perforierte Material mit vielen winzig kleinen Löchern von z. B. 0,1 bis 1 mm Durchmesser eine Dämpfung erfährt (viskose Reibung in den Löchern) und die Schallenergie in Wärme umgewandelt wird. Die mit diesem Material erreichbaren Lärmminderungserfolge sollen für den Bereich der Fleischwirtschaft untersucht werden. Neben den hier zunächst zu betrachtenden akustischen Aspekten sind dabei auch Fragen der Hygiene aufzugreifen, was in einem separaten Projekt des BGIA - Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung durchgeführt wird. Aktivitäten/Methoden: Da die Wirksamkeit von mikroperforierten Schallabsorbern von den geometrischen Parametern, wie Durchmesser und Anzahl der Bohrungen und dem Abstand zur Decke bzw. Wand abhängt, sollten sie gezielt für den Anwendungsfall ausgewählt werden. Deshalb ist im ersten Schritt der Untersuchung die akustische Situation in den betrachteten fleischverarbeitenden Betrieben zu analysieren. Dabei können größtenteils vorhandene Messdaten der Fleischerei-Berufsgenossenschaft verwendet werden. Die Materialhersteller sollten über die entsprechenden akustischen Eigenschaften der Materialien verfügen, um eine gezielte Auswahl zu ermöglichen. Damit lassen sich dann die erreichbaren Lärmminderungserfolge für einzelne Fleischereibetriebe berechnen. Sollten sich nach diesen Prognoserechnungen ausreichende Lärmminderungserfolge von mindestens 2 dB(A) ergeben, soll die Eignung der mikroperforierten Schallabsorber in einem Folgeprojekt in der betrieblichen Praxis untersucht werden. Dabei sind dann neben der akustischen Wirksamkeit auch Fragen der Hygiene zu untersuchen.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 526 |
| Europa | 2 |
| Kommune | 5 |
| Land | 21 |
| Wirtschaft | 4 |
| Wissenschaft | 266 |
| Zivilgesellschaft | 22 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 525 |
| unbekannt | 2 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 1 |
| Offen | 526 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 468 |
| Englisch | 112 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 3 |
| Keine | 341 |
| Webseite | 184 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 288 |
| Lebewesen und Lebensräume | 391 |
| Luft | 302 |
| Mensch und Umwelt | 527 |
| Wasser | 219 |
| Weitere | 522 |