Das Projekt "Ground-based remote sensing measurements of CO2 and CH4 using the moon as light source during the polar night" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Institut für Umweltphysik durchgeführt. Throughout the last years measurement techniques have been developed to measure total columns of atmospheric CO2 and CH4 with sufficient precision using the ground-based solar absorption remote sensing spectrometry in the near-infrared spectral region. These observations are internationally organized in the Total Column Carbon Observing Network (TCCON). These observations have been initiated for the satellite validation, because they sample the atmosphere in a similar way as satellites. However, the measurements itself have been found extremely valuable to investigate the sources and sinks of the trace gases, because the interpretation of the ground-based total column data depend to a less extent on assumptions on the vertical mixing in the atmosphere compared to surface in-situ data. We perform such observations at our site in the high Arctic on Spitsbergen (79°N). However, during the polar night from October until mid-March no observations can be performed, because the sun is below the horizon. Since the seasonal cycle of CO2 is largest in the high northern latitudes the lack of total column data for the winter period limits our understanding of the carbon budget. Within this project we plan to modify the measurement and analysis technique to measure the total columns of CO2 and CH4 in the near-infrared using the moon as light source during the polar night. This will allow us to perform observations on +-3 days around full moon, and thus, obtain data throughout the polar night for about three full moon periods. This allows measuring the complete seasonal cycle of total column measurements of CO2 and CH4 in the high Arctic, which is not known so far. Finally, the whole set of data will be compared to the existing in-situ surface data at that site and both data sets, in-situ and total column, will be compared with appropriate models.
Das Projekt "Mini-DOAS Messungen während der HALO Southtrac Mission im Herbst 2019" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik durchgeführt. Mit dem Antrag soll die Teilnahme des mini-DOAS Instrumentes an der Southtrac Kampagne im Herbst 2019, sowie die Auswertung, Interpretation und Veröffentlichung der dabei gemessenen Daten beantragt werden. Das mini-DOAS Instrument ist ein passives Fernerkundungsinstrument mit dem gleichzeitig in Nadir- und Limb-Richtung Himmelsstreulicht im UV/vis/NIR von Bord des Forschungsflugzeuges HALO gemessen und spektral analysiert wird. Mit den Messungen können mit Hilfe der Differentiellen Optischen Absorptions Spektroskopie (DOAS) die Konzentrationen wichtiger Spurenstoffe auf Flughöhe, sowie Vertikalprofile und vertikale Säulen bestimmt werden, wobei einige der gemessenen Spurenstoffe mit anderen Messmethoden nicht (BrO, OClO, IO, C2H2O2, und C3H4O2) oder nur schwer (NO2, HONO, und CH2O) nachweisbar sind. Die Messungen im Nadir und Limb erlauben auch alle 3 Phasen des atmosphärischen H2O (u.a. den Wasser- und Eiswasserpfad), Eigenschaften des atmosphärischen Strahlungstransportes (u.a. relative Radianzen, Photonenweglängen, ...), sowie einige mikrophysikalische Eigenschaften von Aerosole und Wolkenteilchen zu bestimmen. Mit den Messungen des mini-DOAS Instrumentes sollen im Rahmen der Southtrac Kampagne drei spezielle wissenschaftlichen Ziele verfolgt werden (CHEM-1_Q1, CHEM-1_Q2 und CHEM-2_Q1), die im Einklang mit dem Kampagnenantrag stehen. Insbesondere (a) komplettieren unsere hochgenauen Messungen von BrO (und IO) das Budget der ozonschädlichen Brom- und Iodverbindungen (CHEM-1_Q1), und (b) helfen die Messungen von BrO und OClO den Ozonverlust in der oberen Troposphäre unteren Stratosphäre einzugrenzen (CHEM-1_Q2). Weiterhin dienen (c) die Messungen von NO2, HONO, aber insbesondere auch von CH2O und C2H2O2 die Abluft aus der Biomassenverbrennung nachzuweisen (CHEM-2_Q1).
Das Projekt "Integrated Observations from Near Shore Sources of Tsunamis: Towards an Early Warning System (NEAREST)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung e.V. in der Helmholtz-Gemeinschaft (AWI) durchgeführt. NEAREST is addressed to the identification and characterisation of large potential tsunami sources located near shore in the Gulf of Cadiz; the improvement of near real-time detection of signals by a multiparameter seafloor observatory for the characterisation of potential tsunamigenic sources to be used in the development of an Early Warning System (EWS) Prototype; the improvement of integrated numerical models enabling more accurate scenarios of tsunami impact and the production of accurate inundation maps in selected areas of the Algarve (SW Portugal), highly hit by the 1755 tsunamis. In this area, highly populated and prone to devastating earthquakes and tsunamis, excellent geological/geophysical knowledge has already been acquired in the last decade. The methodological approach will be based on the cross-checking of multiparameter time series acquired on land by seismic and tide gauge stations, on the seafloor and in the water column by broad band Ocean Bottom Seismometers and a multiparameter deep-sea platform this latter equipped with real-time communication to an onshore warning centre. Land and sea data will be integrated to be used in a prototype of EWS. NEAREST will search for sedimentological evidences of tsunamis records to improve or knowledge on the recurrence time for extreme events and will try to measure the key parameters for the comprehension of the tsunami generation mechanisms. The proposed method can be extended to other near-shore potential tsunamigenic sources, as for instance the Central Mediterranean (Western Ionian Sea), Aegean Arc and Marmara Sea. Prime Contractor: Consiglio Nazionale delle Ricerche CNR; Roma; Italy.
Das Projekt "Processes of Vertical Exchange in Shelf Seas (PROVESS)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Zentrum für Meeres- und Klimaforschung, Institut für Meereskunde (IfM) durchgeführt. PROVESS is a joint European funded project for an interdisciplinary study of the vertical fluxes of properties through the water column and the surface and bottom boundaries based on the integrated application of new measuring techniques, new advances in turbulence theory and new models. IfM Hamburg is responsible for six tasks concerning numerical simulations of mean flow properties, turbulence and suspended matter transport. IfM's tasks in PROVESS are in detail: Physical modelling: Model development and code verification, cooperation with MUMM Management Unit of Mathemetical Models of North Sea and Scheldt Estuary), Brussels, Belgium. For this task, the existing public domain water column model GOTM (General Ocean Turbulence Model) will be extended. Model validation against existing data sets, cooperation with MUMM, Brussels, Belgium. Here some historical data sets will be simulated. These are the FLEX 1976 and the UWB Irish Sea FLY data set, both are scenarios already included into GOTM. Furthermore, the POL 1991 and North Sea data from NERC have to be simulated. Synthesis of PROVESS data with models, cooperation with close to all PROVESS partners. The northern and the southern North Sea experiments carried out during PROVESS will be simulated in detail by the numerical water column model. Modelling sediment damping of turbulence: Model development and code verification, cooperation with LHF (Laboratoire d'Hydraulique de France SA), Grenoble, France. Model validation against existing data sets, cooperation with LHF (Laboratoire d'Hydraulique de France SA), Grenoble, France. Synthesis of PROVESS data with models, cooperation with close to all PROVESS partners.
Das Projekt "Sources and reaction pathways of soluble Fe from the Western Antarctic Peninsula to the Southern Ocean" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung durchgeführt. During two campaigns on King George Island (Antarctica) in 2012 and 2013, numerous sediment and pore water samples were collected in Potter Cove and Maxwell Bay. Especially Potter Cove is strongly affected by glacier retreat, which is assumed to affect the biogeochemical processes in the area. Based on pore water profiles the degradation of sedimentary organic matter in the sediments in proximity to the marine-terminating Fourcade Glacier was found to be dominated by dissimilatory iron reduction (DIR). In contrast, sulfate reduction was apparent at shallow sediment depths in those parts of Potter Cove, where surficial meltwater streams discharge. Sediments in proximity to the glacier fronts contain significantly higher amounts of easily reducible (amorphous) Fe oxyhydroxides than stations in the central part of the bay or in discharge areas of surficial meltwater streams. Stable iron isotopes are considered a proxy for Fe sources, but respective data are scarce and Fe-cycling in complex natural environments is not understood well enough yet to constrain respective delta56Fe 'endmembers' for different types of sediments and environmental conditions. In order to enhance the usability of iron isotopes as proxies for iron sources and reaction pathways, we developed a new method that allows to measure delta56Fe on sequentially extracted sedimentary Fe phases and applied the new protocol to sediment from King George Island. We suggest that easily reducible Fe in proximity to the glacier front is mostly delivered from subglacial sources, where iron liberation from comminuted material beneath the glacier is coupled to biogeochemical weathering processes (pyrite oxidation or DIR). Our strongest argument for a subglacial source of the highly reactive iron pool in sediments close to the glacier front is its overall negative delta56Fe signature that remains constant over the whole ferruginous zone. This pattern implies that the supply with easily reducible Fe exceeds the fraction that afterwards undergoes early diagenetic DIR by far. The light delta56Fe values of easily reducible Fe oxides imply pre-depositional microbial cycling as it occurs in potentially anoxic subglacial environments. Interestingly, the strongest 56Fe-depletion in pore water and of the most reactive Fe oxides was observed in sediments influenced by oxic meltwater discharge. In terms of the potential of delta56Fe as a proxy for benthic Fe fluxes, the study demonstrates limitations due to a large variability of pore water delta56Fe deriving from DIR in the marine sediments at small spatial distances. The controlling factors are multi-fold and include the availability of reducible Fe oxides and organic matter, the isotopic composition of the primary ferric substrate, sedimentation rates, and physical reworking (bioturbation, ice scraping). Whereas delta56Fe may prove a valuable parameter to further investigate biochemical weathering of glacier beds, a quantification of benthic Fe fluxes bas
Das Projekt "Greenland Sea Convection Mechanisms and their Climatic Implications" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Zentrum für Meeres- und Klimaforschung, Institut für Meereskunde (IfM) durchgeführt. CONVECTION is an EU-funded fifth framework project. The main objective of CONVECTION is to determine to what extent open ocean deep water production can be assessed by a combination of operational remote sensing, modelling, and a modest amount of field measurements. CONVECTION seeks to understand the physics underlying the convection process and how this process links with global climatic factors. The Institute for Oceanography, Hamburg, is responsible for detailed high- resolution model estimates of oceanic convection in the vicinity of the Nordbukta and Odden region. Oceanic convection is simulated in an ocean slice by means of a non- hydrostatic convection model (NCM) coupled with a hydro-thermodynamic ice model. The NCM will allow the simulation of a local ice export from the Nordbukta region into the Odden. Another main tool is a mixed layer model (MLM) which will be used to predict convective water mass formation for a basin integral (i.e. the entire Greenland Sea is considered as one single water column) under realistic atmospheric forcing. The MLM should answer the following questions: a) would today's Greenland-Iceland-Norwegian (GIN) Sea system convect deeply if exposed to the atmospheric forcing of the 1960s (when NAO was low)? b) how long would it take to convert the system from present shallow convection to deep convection?
Das Projekt "Mesoskaliges Netzwerk zur Überwachung von Treibhausgas- und Schadstoffemissionen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik , Lehrstuhl für Erneuerbare und Nachhaltige Energiesysteme durchgeführt. Aktuelle wissenschaftliche Studien legen nahe, dass die aktuelle Erderwärmung durch Treibhausgasemissionen hervorgerufen wird, die vom Menschen verursacht sind. Um gegen diese Entwicklung geeignete Maßnahmen ergreifen zu können bzw. um zu überprüfen, ob solche Maßnahmen von Erfolg gekrönt sind, ist es notwendig, die Schadstoffkonzentrationen inklusive der zugehörigen Emissionsquellen genau zu kennen. Diese Informationen sind bisher jedoch sehr lückenhaft und beruhen auf sogenannten 'bottom-up' Berechnungen. Da diese Kalkulationen nicht auf direkten Messungen beruhen, weisen sie große Ungenauigkeiten auf und sind außerdem nicht in der Lage, bisher unbekannte Emissionsquellen zu identifizieren. In dem hier vorgestellten Projekt soll ein mesoskaliges Netzwerk für die Überwachung von Luftschadstoffen wie CO2, CH4, CO, NO2 und O3 aufgebaut werden, das auf dem neuartigen Konzept der differentiellen Säulenmessung beruht. Bei diesem Ansatz wird die Differenz zwischen den Luftsäulen luv- und leewärts einer Stadt gebildet. Diese Differenz ist proportional zu den emittierten Schadstoffen und somit eine Maßzahl für die Emissionen, welche in der Stadt generiert werden.Mithilfe dieser Methode wird es in Zukunft möglich sein, städtische Emissionen über lange Zeiträume hinweg zu überwachen. Damit können neue Informationen über die Generierung und Umverteilung von Luftschadstoffen gewonnen werden. Wir werden u.a. folgende zentrale Fragen beantworten: Wie verhält sich der tatsächliche Trend der CO2, CH4 und NO2 Emissionen in München über mehrere Jahre? Wo sind die Emissions-Hotspots? Wie akkurat sind die bisherigen 'bottom-up' Abschätzungen? Wie effektiv sind die Maßnahmen zur Emissionsreduzierung tatsächlich? Sind vor allem für Methan weitere Maßnahmen zur Reduzierung der Emissionen notwendig? Zu diesem Zweck werden wir ein vollautomatisiertes Messnetzwerk aufbauen und passende Methoden zur Modellierung entwickeln, welche u.a. auf STILT (Stochastic Time-Inverted Lagrangian Transport) und CFD (Computational Fluid Dynamics) basieren. Mithilfe der Modellierungsresultate werden wir eine Strategie entwerfen, wie städtische Netzwerke zur Überwachung von Luftschadstoffen aufgebaut werden müssen, um repräsentative Ergebnisse zu erhalten. Außerdem können mit den so gewonnenen städtischen Emissionszahlen z.B. dem Stadtreferat, den Stadtwerken München oder der Bayerischen Staatsregierung Möglichkeiten zur Beurteilung der Effektivität der angewandten Klimaschutzmaßnahmen an die Hand gegeben werden. Das hier vorgestellte Messnetzwerk dient somit als Prototyp, um die grundlegenden Fragen zum Aufbau eines solchen Sensornetzwerks zu klären, damit objektive Aussagen zu städtischen Emissionen möglich werden. Dieses Projekt ist weltweit einmalig und wird zukunftsweisende Ergebnisse liefern.
Das Projekt "TCCON-FTIR-Station Ascension Island, im Verbund mit Ny Ålesund, Bremen, Karlsruhe, Garmisch, Izaña und Paramaribo für die Validation von ESA-S5P: Bereitstellung atmosphärischer Säulengehalte von CO und CH4 sowie interpolierter CH4-Modellfelder" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Biogeochemie durchgeführt. An Bord des ESA-Satelliten Sentinel-5 Precursor (S5P) befindet sich das Tropospheric Monitoring Instrument (TROPOMI), welches unter anderem die Säulenkonzentrationen der atmosphärischen Spurengase CH4, CO, HCHO und NO2 messen soll. Diese Beobachtungen müssen entsprechend dem S5P Scientific Validation Implementation Plan validiert werden. In diesem Projekt werden bodengestützte Messungen des säulengemittelten Stoffmengenanteils (column-averaged dry-air mole fraction) von CH4 und CO von Stationen des Total Carbon Column Observing Networks (TCCON) zur Verfügung gestellt. Die Stationen des NDACC-Netzwerks stellen Gesamtsäulenmessungen von HCHO (Formaldehyd) sowie höhenaufgelöste Stoffmengen-Profile von CO zur Verfügung. Sämtliche Messungen werden über die öffentlichen TCCON- und NDACC-Datenarchive anderen Gruppen zur Verfügung gestellt, die im Rahmen des S5P Scientific Validation Implementation Plans verschiedene Validierungsprojekte durchführen. Die vom Antragsteller betriebene TCCON-Station auf Ascension Island liefert derzeit die einzigen TCCON-Messungen in der äquatorialen Zone. Gleichzeitig ist sie die einzige Station, die kontinuierlich Luftmassen aus Subsahara-Afrika beobachtet. Diese sind je nach Jahreszeit stark mit CO und CH4 angereichert, das aus großflächigen Biomasse-Verbrennung sowohl von den südlichen als auch nördlichen Savannenregionen Afrikas stammt. Die Wetterlage erlaubt typischerweise 250-300 Messtage pro Jahr. Für die Kalibration und Validation der S5P-Beobachtungen liefert Ascension Island ideale Referenzmessungen für die TROPOMI CO- und CH4-Beobachtungen über dem südlichen Atlantik.
Das Projekt "European Seas Observatory NETwork (ESONET)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IFM-GEOMAR Leibniz-Institut für Meereswissenschaften durchgeführt. The aim of ESONET is to create an organisation capable of implementing, operating and maintaining a network of ocean observatories in deep waters around Europe from the Arctic Ocean to the Black Sea connected to shore with data and power links via fibre optic cables. The fundamental scientific objective is to make continuous real-time observations of environmental variables over decadal, annual, seasonal, diel and tidal time scales. Constant vigilance will allow resolution of quasi-instantaneous hazardous events such as slides, earthquakes, tsunamis and benthic storms. ESONET will form a sub sea segment of the GMES (Global Monitoring for Environment and Security) with sensors extending from the sub sea floor, through the water column to sub-surface sensors providing calibration of satellite borne sensors. ESONET brings together leading oceanographic and geosciences institutes in Europe together with universities, industry and regional agencies. It will provide integration across disciplines from geosciences, through physical, chemical and biological oceanography to technologies of instrumentation, cables, data processing and archiving. Jointly executed research will demonstrate functioning observatories at several cabled and non-cabled sites around Europe. Existing deep-sea cables installed for neutrino telescopes will be utilised in the Mediterranean sea and shallower tests sites will be established elsewhere. Principles of sensor management, calibration, metadata and data quality will be established with real-time dissemination and generation of hazard warning. ESONET will run a training and education program through courses, scholarships, exchange of personnel between participating institutes, and outreach to the general public. Dissemination will also include a web portal, with links to the INSPIRE Geo-Portal, and with all sub sea observatory projects worldwide, enabling the widest possible access to information. Prime Contractor: Institut Francais de Recherche pour l'Exploitation de la Mer; Issy-les-Moulineaux; France.
Das Projekt "Teilvorhaben: Untersuchungen zur Kühlung eines HTS-Leiters in einem rotierenden Kryostaten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Technische Physik durchgeführt. 1. Vorhabenziel: Das Ziel dieses Vorhabens besteht darin, einen Teststand und kritische Komponenten und Konzepte zur Verwendung in hocheffizienten 2G-HTS-Generatoren zur Versorgung der öffentlichen Stromnetze zu erforschen, aufzubauen und zu nutzen. Die 'Enabling Technologies' für einen hochdrehenden HTS-Rotor werden erforscht, sowie experimentelle Untersuchungen und Prüfungen unter realistischen Bedingungen durchgeführt. Die Schwerpunkte liegen auf den innovativen Elementen Kühlung und thermische Isolation sowie Leiter und Spulen. Designkriterium ist Zuverlässigkeit bzgl. kryotechnischer, dynamischer und elektrischer Funktionalität. Dies soll letztlich durch den Funktionstest einer 2G-HTS-Spule im rotierenden Teststand demonstriert werden. 2. Arbeitsplanung: Aufbau eines Teststands zur Untersuchung der neuartigen Kühltechnik; Erprobung von Kryostaten inklusive thermischer Isolation und geeigneter Meßtechnik; Erstellung einer wissenschaftlichen Qualitätskontrolle für 2G-HTS und daraus hergestellte Verbundleiter (und a. Röbel-Kabel); Erforschung einer skalierbaren Fertigungstechnik bzgl. Hochstrom-Verbundleitern (insbesondere Röbel-Kabeln); Untersuchung von Wechselstrom-Verlusten und Design von Leitern und Wicklungen; Fertigung und Charakterisierung von 2G-HTS-Röbel-Komponenten, inkl. rotierender Betrieb und Test von ersten 2G-HTS-Spulen im Teststand.
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