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Potentials and Limitations of Different Requirements (Offsetting) in Bilateral and Global Carbon Pricing Systems

This report explores the introduction of carbon taxes with a national offset component and their interactions with other policy areas, and makes recommendations on this topic. In this task, the study focuses on the approaches Chile, Mexico and South Africa have chosen for elaborating their carbon taxes. The study identifies the objectives the three countries pursue by introducing these new systems as well as the requirements they establish for the use of offsets. Furthermore, it analyses the interaction between the use of offsets and other policy areas, in particular on co-benefits, co-costs and long-term emissions mitigation trajectories. Veröffentlicht in Climate Change | 18/2017.

Ozone soundings as a tool for detecting ozone change

Das Projekt "Ozone soundings as a tool for detecting ozone change" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung - Institut AWI - Forschungsstelle Potsdam durchgeführt. Objective: 1. To measure the rate and extent of ozone loss both inside the Arctic vortex and at middle latitudes during the winters of 1995-96, 96-97 and 97-98. 2. To follow the ozone destruction as it develops during an individual winter and from one winter to the next. 3. To investigate the structure and duration of laminae episodes. 4. To extend the important record of ozonesonde data obtained during the last four winters. 5. To build a data base of quality controlled ozonesonde data collected since 1988. 6. To provide this and other projects with meteorological analyses and forecasts from ECMWF. General Information: The work programme consists of five work packages: 1. Purchase and distribution of sondes and sonde operation 2. Match campaign and analysis If ozone loss occurs it will be detected by launching sondes from different stations into the same air mass a few days apart. This is achieved by using forecast trajectories. A large number of such matching pairs is needed in order to get a good statistics. It is the aim to investigate the ozone loss both inside the polar vortex and at middle latitudes. Sondes launched in Canada will be used as primary sondes, and the same air mass will be measured by the European stations. 3. Ozone laminae, climatology and trends 3.1 Mean ozone field 3.2 Ozone versus potential vorticity (PV) The effects of dynamics will be isolated from chemical effects by considering the relative evolution of ozone and PV. 3.3 Extension to subtropical latitudes This activity will address changes in the ozone distribution caused by dynamical changes, which can then be linked to the effects seen at middle latitudes. 3.4 Ozone trends on isentropic levels The temporal evolution of the ozone mixing ratio at isentropic surfaces will be studied. Diabatic descent will be accounted for. Data will be sorted according to the PV values at the sounding site. 3.5 Measurement of ozone laminae A newly improved ozone lidar will measure ozone from 4 to 18 km. It will be used to measure the passage of ozone laminae over Aberystwyth, in order to determine the typical along-flow scales of these features. 4. Quality control and homogeneous ozonesonde data base Ozonesonde data will be subject to daily quality control. A comparison of how the different stations convert raw data to geophysical data will be carried out before winter 1996-97. Common sounding instructions will be distributed to the stations. After the campaign the post mission quality control will verify the correctness of the final data in close collaboration with the station PIs. An archive of quality controlled data from 1988-1998 will be made and disseminated on CD-ROM. 5. Data centre and ECMWF data Ozonesonde data will be collected from the sounding stations in near real time. Data from ECMWF will be collected for use by OSDOC and some other projects. Prime Contractor: Norwegian Institute for Air Research; Kjeller; Norway.

Analysis of the role of sea ice and frost flowers as a source of salt aerosol

Das Projekt "Analysis of the role of sea ice and frost flowers as a source of salt aerosol" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Zentrum für Meeres- und Klimaforschung, Institut für Meereskunde (IfM) durchgeführt. Our project tries to answer the question: 'What kind of role do sea ice and frost flowers play as the source of sea salt aerosols in polar regions and what influences do the meteorological parameters have on the generation of sea salt aerosols and their transport in the atmosphere?'. Long-time measurements of aerosols at coastal stations in Antarctica show a strong depletion of sulfate during Antarctic winter. The same phenomena is also observed in frost flowers. This suggests that sea ice is a major source of atmospheric sea salt in Antarctica and gives new insights for the interpretation of ice core records. Moreover, sea ice and sea salt aerosols are thought to be the source of reactive Bromine and other halogen compounds which destroy effectively ozone in the troposphere. 25 years of continuous aerosol measurement at Neumayer station in Antarctica give us the possibility to make a statistical analysis of sea salt aerosols. Trajectory analyses are implemented to follow the atmospheric transport and therefore to determine the source regions of observed sea salt aerosols. A box model will be developed to compare the various influences of meteorological parameters on the mass of sea salt aerosols produced so that quantitative parameterization can be transferred to global circulation models which include detailed description of atmospheric chemistry and aerosols to investigate the generation of halogen chemistry and ozone destruction in the troposphere.

Mapping EU heat supply: Mapping and analyses of the current and future (2020 - 2030) heating/cooling fuel deployment (fossil/renewables)

Das Projekt "Mapping EU heat supply: Mapping and analyses of the current and future (2020 - 2030) heating/cooling fuel deployment (fossil/renewables)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung durchgeführt. Heating and cooling (H/C) account for the major share of final energy demand in industry, services and the residential sector in the EU. It therefore plays a central role in achieving energy policy goals like climate change mitigation, security of supply and competitiveness. At the same time, the official statistics only provide an incomplete picture regarding H/C: Data is often scattered, incomplete or not available. This project aims to provide a comprehensive picture of the current state of the EU's H/C sector as well as possible future trajectories until 2020 and 2030. Main objectives: 1. End-use energy balances for H/C for 2012: A consistent end-use energy balance is compiled for Europe's H/C sector. The results are disaggregated by country, sector, sub-sector, building type, energy carrier end-use and temperature level. - 2. Current state of H/C technologies: This work package gathers information on the current stock of H/C technologies in European countries. It distinguishes technologies in buildings, industry and district heating and assesses the current performance of H/C technologies. 3. Scenarios up until 2030: Using the bottom-up models FORECAST, Invert/EE-Lab and Green-X, this work package develops scenarios for the evolution of the H/C sector up until 2030. The results are analysed with regard to final, useful and primary energy, CO? emissions, import shares, induced investments and RES-H/C shares. 4. Analysis of economic impacts up until 2030: The macro-economic model ASTRA is then used to assess the economic impacts of the different scenario results in terms of induced employment and economic growth. 5. Analysis of barriers, best practices and policies: Based on the existing literature and expert interviews, we analyse and discuss the barriers, best practices and policies for the increased use of RES in the individual market segments of the H/C sector.

Long-range transport of nutrients into the mountainous rain forest of southern Ecuador

Das Projekt "Long-range transport of nutrients into the mountainous rain forest of southern Ecuador" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Fachgebiet für Ökoklimatologie durchgeführt. Rain and fog-water measurements along an altitude profile between 1800 and 3185 m in the ECSF area and analyses of ion composition of rain and fog-water samples show episodes of significantly enhanced nitrogen and sulphur input into this ecosystem, with annual deposition rates being comparable to those of polluted central Europe. By means of back trajectories it could be shown that biomass burning in the Amazon is the likely source of this additional nitrate, ammonia and sulphate fertilizer . First oxygen isotope analyses of nitrate in fog-water samples confirm photochemical conversion of precursor substances emitted from fires. This project aims at quantifying the atmospheric deposition of nutrients by rain- and fogwater and the anthropogenic contribution resulting from biomass burning, atmospheric transformation and long-range transport, by applying stable isotope analyses and combining remote sensing data (NOAA, MODIS) and modeling methods (FLEXTRA trajectory-modeling). ENVISAT-data will provide atmospheric distributions of NO2, H2CO and CO. Along with back trajectories and chemical and isotopic analyses of wet and dry deposition samples these methods will enable a better understanding of the impact of the ongoing landuse changes in the south American tropics and the tropical mountain forest ecosystem.

WarmWorld - Modul 1 Better

Das Projekt "WarmWorld - Modul 1 Better" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Meteorologie durchgeführt. Im Vorhaben WarmWorld soll - aufbauend auf der führenden Rolle der deutschen Klimaforschung und signifikanten EU-Investitionen in neue Technologien - ein innovatives System zur Erstellung von Klimaprojektionen geschaffen werden. Zentrale Komponente dieses Systems ist das ICON Modell, welches vom MPI-M und dem DWD entwickelt wurde. Fortschritte in der Informationstechnologie ermöglichen eine signifikante Qualitätssteigerung in der Berechnung von Trajektorien der Klimaerwärmung. Voraussetzung hierfür ist allerdings die Neustrukturierung von Schlüsselkomponenten im Klimamodell, um die Entwicklung und Anwendung skalierbar zu gestalten. Während das Verbundprojekt 'Faster' die genannte Neustrukturierung des ICON-Modellcodes angeht, kümmert sich das Verbundprojekt 'Better' um die Physik, bzw. das Design einer zielführenden Modellkonfiguration, welche mit einer akzeptablen Simulationsqualität auf einer km-Skala zu Beginn von Projektphase 2 betrieben werden kann. 'Faster' komplementiert die Bemühungen durch Entwicklungen hin zu einem hohen Simulationsdurchsatz von mehr als 0,5 simulierte Jahre pro Tag und gemeinsam bearbeiten beide Verbundprojekte zwei der drei globalen Ziele von WarmWorld. Frühere Projekte zeigen, dass eine verbesserte Darstellung der vertikalen Struktur der Atmosphäre, sowie der Wechselwirkungen zwischen Land und Atmosphäre und ein ausgewogenes Energiebudget eine verbesserte Genauigkeit von Klimaprojektionen versprechen. Wichtiger Bestandteil der in 'Better' definierten Modellkonfiguration ist daher die optimale Konfiguration von Wolkenmikrophysik, Turbulenz und Landoberflächenprozesse. Um auch Unsicherheiten in den geplanten Simulationen bewerten zu können unterstützt 'Better' zudem die Weiterentwicklung des strukturell unterschiedlichen Klimamodells IFS-FESOM. Das Teilprojekt 'Wissenschaftliche Koordination und Modelltests und -tuning' trägt wesentlich zur optimalen Modellkonfiguration bei und koordiniert des Weiteren die modulübergreifende Zusammenarbeit

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Robotik und Mechatronik durchgeführt. Das DLR, Institut für Robotik und Mechatronik übernimmt die Entwicklung eines Systems für hochpräzise Steuerung eines Hubschraubers. Dieses System soll in der Lage sein, den Hubschrauber entlang der Hänge auf einer vorgegebenen Trajektorie präzise zu führen und somit die Applikation von Pflanzenschutzmitteln auf Weinbergen zu ermöglichen. Die drei wichtigsten technischen Herausforderung dabei sind: Die Vermeidung der Kollisionen mit der Umgebung; die Realisierung einer Hochleistungsregelung des Hubschraubers um ein präzises Abfliegen der Trajektorien mit hochdynamischen Manövern sowie das Fliegen in Luftverwirbelung zu ermöglichen; die Realisierung der für die Applikation der Pflanzenschutzmitteln optimierten Flugprofile. Das DLR wird im Rahmen des Projektes eine entsprechende UAV-Plattform mit Sensorik und Elektronik ausrüsten . Damit werden die Entwicklung und Tests von Anfang an unter realistischen Bedingungen durchgeführt. Diese Plattform mit dem integrierten Steuerungssystem wird sowohl für die Versuche am DLR-Testgelänge als auch für die Versuche an den Weinbergen verwendet. Die Dynamik des Flettner-Hubschraubers unterscheidet sich deutlich von herkömmlichen Hubschraubern. Daher ist nur die Verwendung der Zielplattform für das Gesamtprojekt zielführend. Nach ersten Befliegungen der Weinberge zur Erzeugung von 3D -Karten können Flugversuche auf Testgeländen in der Umgebung des DLR stattfinden. In der Folge kann die Demonstration und Vermessung im Weinberg erfolgen.

Exzellenzcluster 80 (EXC): Ozean der Zukunft

Das Projekt "Exzellenzcluster 80 (EXC): Ozean der Zukunft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR), Forschungsbereich 2: Marine Biogeochemie, Forschungseinheit Biogeochemische Modellierung durchgeführt. We here propose to analyse datasets publicly available and currently being compiled from both field and mesocosm studies in a common framework in order to provide a review of the current understanding of carbon overconsumption and to foster model development of multi-element numerical ocean carbon cycle models. In particular, we will investigate the following scientific questions: 1. How can differences in the physical environment (turbulence, particle trajectories and encounter rates) affect the results of mesocosm and field experiments? 2. What are the functional rules governing DOC accumulation in surface waters and their potential relation to termperature and nutrient content?

GOME Assimilated and Validated Ozone and NO2 Fields for Scientific Users and for Model Validation GOA

Das Projekt "GOME Assimilated and Validated Ozone and NO2 Fields for Scientific Users and for Model Validation GOA" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik durchgeführt. GOA is a short, two year project with a limited budget and a clear aim: Extend and improve the O3 and NO2 data products of GOME. Generate and distribute a five year data set of assimilated fields of ozone and NO2 based on GOME observations. This data set will be validated with other observations obtained during measurement campaigns and from monitoring networks. Confront this data set of two key chemicals of the atmosphere with output from global chemistry-transport models (CTM's) to improve their modeling capability of current and future changes of tropospheric and stratospheric ozone and chemically active greenhouse gases. The GOA objectives are: -To generate a 5-year data set of ozone fields (level-4 products) based on the measurements (available level-2 data) of the GOME spectrometer on board of the ESA ERS-2 satellite. -To validate these ozone fields with an extensive set of independent ground based and satellite observations. Improve and monitor the quality of the ground based observations. -To provide these fields to the scientific community by means of a web site and CDroms. -To estimate the tropospheric ozone content by using total column ozone data and ozone profile retrievals for GOME in a single assimilation. -To improve the GOME NO2 product by using position and time dependent model-predicted profiles of NO2 for the determination of the air-mass factor in the DOAS retrieval of NO2. -To validate this set of NO2 fields with independent ground based and satellite observations. -To provide assimilated NO2 (NOx) fields (target year 1997) to the scientific community. -To estimate the tropospheric NO2 column based on the assimilation and by exploiting the differences in spatial distribution of stratospheric and tropospheric NOx. Comparison with model results. -To identify NOx emission source strengths, by performing model studies and compare with the GOME NO2 observations. -To use this extensive combined data set of ozone and NO2 to validate the performance of chemistry-transport models concerning the modeling of the oxidation capacity, affecting chemically-active greenhouse gases, and the modeling of the seasonal and year to year variation in stratospheric ozone.

Verständnis von Wolken und Niederschlag auf der Meter-Skala mit HALO und ICON – Luftmassentransformation in der Arktik

Das Projekt "Verständnis von Wolken und Niederschlag auf der Meter-Skala mit HALO und ICON – Luftmassentransformation in der Arktik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. Die Entwicklung arktischer Luftmassen ist wichtig für die Entstehung und Beständigkeit von Wolken und Niederschlag. Zwei Phänomene – warme und feuchte Einflüsse aus dem Süden sowie kalte und trockene Strömungen aus dem Norden – verursachen besonders starke und schnelle Änderungen in den Luftmassen. Während dieser Ereignisse ändern sich die Zustände z.B. der Wolken, der Stabilität und des Feuchtebudgets sowohl räumlich als auch zeitlich. Aufgrund dieser schnellen Änderungen sowie den generellen arktischen Bedingungen mit niedrigen und oft starken Inversionen, ist es schwierig die Prozesse mit globalen Modellen mit einer groben Auflösung sinnvoll wiederzugeben. Um die entscheidenden Prozesse sowohl besser zu erfassen als auch zu parameterisieren, wird in diesem Projekt eine Kombination aus detaillierten Beobachtungen mit dem HALO Flugzeug und hoch-aufgelösten Simulationen mit dem ICON-LEM verwendet. Durch die lange Reichweite des HALO Flugzeuges wird es möglich sein dasselbe Ereignis mehrmals zu messen und dadurch einen breiten Einblick in die Struktur der Luftmasse zu bekommen. Darüber hinaus wird es durch die Lagrangsche, d.h. mit der Strömung mitbewegte, Flugstrategie möglich sein, die zeitliche Entwicklung der Luftmassen während der Ereignisse zu erfassen. Durch lokale Verfeinerungen um den tatsächlichen Flug herum wird die Auflösung des ICON-LEM Setups zwischen 1 km und 100 m variieren. Mit dieser einzigartige Kombination von Flugzeugbeobachtungen und hochauflösender Modellierung wird es möglich sein, das Feuchtebudget während der beobachteten warmen und kalten Einströmungen abzuschätzen. Anhang dieser Abschätzung können anschließend offene Fragen wie die Effizienz des Niederschlages sowie deren Einfluss auf die Beständigkeit der arktischen Mischphasenwolken untersucht werden. Während die Lagrangsche Flugstrategie es ermöglicht neue und einzigartige Forschungsfragen zu untersuchen, stellt sie die Flugplanung vor eine große Herausforderung, da eine gute Abschätzung der Luftströmungen unerlässlich sein wird. Teil dieses Projekts ist es deshalb auch die Flugplanung durch hochaufgelöste Vorhersagen und die Verfolgung bestimmter Luftmassen zu unterstützen. Insbesondere die Berechnung mehrerer Trajektorien wird es ermöglichen die verbleibenden Unsicherheiten abzuschätzen und sinnvolle Flugmuster vorzuschlagen. Die vorgeschlagene Kombination von Flugzeugbeobachtungen und hochauflösender Modellierung wird zu einem besseren Verständnis der Änderungen im Feuchtebudget und der Erhaltung von Mischphasenwolken während der feuchten sowie kalten Luftströmungen in der Arktis führen.

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