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Geschiebetransportmodellierung Salzach und Saalach

Das Projekt "Geschiebetransportmodellierung Salzach und Saalach" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung durchgeführt. Aufgrund der Einengung der Salzach in den letzten zwei Jahrhunderten und dem fehlenden Geschiebenachschub aus den Zuflüssen hat sich die Salzach massiv eingetieft. Die Kombination aus Geschiebedefizit und die unter dem Schotterkörper anstehenden Seetone verschärfen die Problematik. Basierend auf den vorgeschlagenen Varianten in der Wasserwirtschaftlichen Rahmenuntersuchung Salzach (WRS) sind Sanierungslösungen unter Einbeziehung der Wasserkraftnutzung und parallel dazu Minimalmaßnahmen zur Stützung der Sohle zu prüfen. Hierfür sind exakte Kenntnisse über die Geschiebetransportvorgänge im Freilassinger Becken und im Unterlauf der Saalach notwendig, die mit Hilfe eines zwei-dimensionalen Geschiebetransportmodells simuliert werden sollen. Insbesondere sollen mittels der aus der Modellierung gewonnenen Kenntnisse die langfristige Sohlentwicklung abgeschätzt und die Wirkungsnachweise der erforderlichen Sohlstützmaßnahmen eruiert werden.

Theoretische Modellierung

Das Projekt "Theoretische Modellierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Theoretische Physik durchgeführt. Innerhalb einer (quanten-)kinetischen Materialtheorie wird die Dynamik der optisch angeregten Ladungsträger in verschiedenen Quantentopfstrukturen modelliert. Diese liefert Auskunft über die Ladungsträgerdynamik (pump/probe-Spektren, Emission) und stationäre Materialeigenschaften (lineare Absorption). Die dabei mikroskopisch berechneten Streuraten werden in ein hydrodynamisches Transportmodell integriert, woraus die räumliche Dynamik in der gesamten Solarzellenstruktur bestimmt wird. Die experimentellen Ergebnisse zur Ladungsdynamik (HZB) ermöglichen in Kombination mit den theoretischen Ergebnissen ein Verständnis der mikroskopischen Vorgänge und dienen zusätzlich als Eingangsdaten für weitergehende Simulationen. Die Modellierung erlaubt letztlich eine Optimierung der Solarzellenstruktur, womit eine direkte Rückkopplung an die präparativen Teilprojekte besteht. Ausgehend von einer quantentheoretischen Formulierung der Elektron-Licht-, Elektron-Elektron-, Elektron-Phonon- und Elektron-Störstellen-Wechselwirkung werden die Dichtematrizen der elektronischen Größen für Transport und Optik nach Einteilchenwellenfunktionen (z.B. k. p-Theorie für Quantenfilme, Nanodrähte) entwickelt und die angeregten Wechselwirkungen innerhalb eines kinetischen bzw. quantenkinetischen Zugangs beschrieben. Die mikroskopisch berechneten Raten werden in ein hydrodynamisches Optik/Transport-Modell zur Simulation der gesamten Solarzellenstruktur eingebaut.

Wissenschaftliche Begleitung und Ergebnisauswertung des Projektverbundes 'Sickerwasserprognose'

Das Projekt "Wissenschaftliche Begleitung und Ergebnisauswertung des Projektverbundes 'Sickerwasserprognose'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. - Technisch-wissenschaftlicher Verein - Technologiezentrum Wasser (TZW) durchgeführt. Das BMBF beabsichtigt auf Empfehlung einer ressortübergreifenden Expertengruppe (Antragsbegutachtung vom 30./31.3.2000) Forschungsarbeiten zur 'Prognose des Schadstoffeintrags in das Grundwasser mit dem Sickerwasser' (kurz: 'Sickerwasserprognose') in zwei Arbeitsschwerpunkten 'Quellstärke' und 'Transportprognose' zu fördern. Für den Vorhabensverbund wurde eine wissenschaftliche Begleitung und Auswertung empfohlen. Das FuE-Vorhaben soll diese Begleitung verwirklichen und insbesondere folgende Aufgaben in Zusammenarbeit mit dem Zuwendungsgeber übernehmen: 1. Laufende wissenschaftliche Analyse, Bewertung und Zielorientierung der FuE-Arbeiten, 2. Organisation und Auswertung regelmäßiger Koordinationstreffen der Bearbeiter der einzelnen Vorhaben, 3. Mitarbeit bei der Auswahl und Organisation der Referenzmaterialien und vergleichende Validierung der entwickelten Transportmodelle, 4. Dokumentation der experimentellen Daten (Aufbau und Pflege einer Datenbank) und Ergebnisbericht, 5. Moderation des wissenschaftlichen Beirats. Das Vorhaben soll einen wesentlichen Beitrag zu einem praktikablen Verfahrensvorschlag für die Sickerwasserprognose leisten.

WTZ Deutschland - Israel: System Erde - Deutsch-Israelische Zusammenarbeit - Klimawandel, Wind-Seegang-Wechselwirkung und anthropogener Einfluss auf Küstenprozesse

Das Projekt "WTZ Deutschland - Israel: System Erde - Deutsch-Israelische Zusammenarbeit - Klimawandel, Wind-Seegang-Wechselwirkung und anthropogener Einfluss auf Küstenprozesse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GKSS-Forschungszentrum Geesthacht GmbH - Institut für Küstenforschung durchgeführt. Für die Erweiterung der praktischen Aufgaben des Schwebstofftransportmodells ist sein Einsatz in anderen Meeresgebieten sowie die Ergänzung der Simulation im Hinblick auf Sedimenttransport erforderlich. Es soll ein funktionierendes Sedimenttransportmodell mit zuverlässigen Resultaten für Erosions- und Sedimentationsgebiete erstellt werden. Die Schwebstoffquellen und Senken werden mit Hilfe von Satellitendaten kalibriert und die gesamte Modellkette wird danach getestet und mit weiteren Satellitendaten oder mit konventionellen in-situ-Messungen validiert. Es werden Konzepte getestet um die Modellkette zu einem Sedimenttransportmodell zu erweitern. Für die Erweiterung der praktischen Aufgaben des Schwebstofftransportmodells ist sein Einsatz in anderen Meeresgebieten sowie die Ergänzung der Simulation von Sedimenttransport erforderlich. Bisher ist es nicht gelungen ein funktionierendes Sedimenttransportmodell mit richtigen Resultaten für Erosions- und Sedimentationsgebiete zu erstellen. Mit den geplanten Arbeiten soll ein Schritt zur Lösung dieser Aufgabe getan werden.

Bestimmung der NOx-Quellstaerken aus GOME-Bildfolgen und atmosphaerischen Transportmodellen (NOXTRAM)

Das Projekt "Bestimmung der NOx-Quellstaerken aus GOME-Bildfolgen und atmosphaerischen Transportmodellen (NOXTRAM)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Department für Ökologie, Lehrstuhl für Ökoklimatologie durchgeführt. NOXTRAM soll globale Karten der troposphaerischen NO2-Saeulen, erstellt aufgrund von Satellitenmessungen der Instrumente GOME und SCIAMACHY, mit Transportmodellen kombinieren, um die globale Verteilung der Quellen von Stickoxiden abzuschaetzen. Dazu sollen zunaechst die Algorithmen zur Bestimmung der troposphaerischen NO2-Saeulen aus den spektralen Satellitendaten verbessert werden. Hiernach soll mittels der Transportmodelle FLEXTRA und FLEXPART auf die Quellen rueckgeschlossen werden. Dazu sollen sowohl Fallstudien, statistische Analysen als auch inverse Modellierungen gemacht werden.

Teilprojekt 2: Datenmanagement und dreidimensionales, hydrogeologisches und hydrochemisches Untergrundmodell

Das Projekt "Teilprojekt 2: Datenmanagement und dreidimensionales, hydrogeologisches und hydrochemisches Untergrundmodell" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie durchgeführt. Durch Datensammlung und Aufbereitung sowie den Aufbau einer Projektdatenbank wird die gemeinsame Daten- und somit die Arbeitsgrundlage für alle Projektpartner geschaffen. Erkundungsbohrungen und Messstellenbau dienen zur Verbesserung der nur lückenhaft vorhandenen Kenntnisse über den Untergrund und ermöglichen erst die teufengestufte Grundwasserprobenahme. Alle geologischen und hydrogeologischen Daten fließen in das 3D-Untergrundmodell ein, dessen Ergebnisse die Basis des Strömung- und Transportmodells bilden. Der Arbeitsblock N1 enthält die Datensammlung und Aufbereitung sowie Planung und Erstellung der Projektdatenbank. Block N2 umfasst die Auswertung und Beurteilung der vorhandenen Daten. Im 3. Arbeitsblock (N3) werden die Erkundungsbohrungen, die Vor-Ort-Probenahme von Feststoffen und Porenwasser und der Messstellenbau durchgeführt. Block N4 beinhaltet die Grundwasserprobenahme und Analytik. Im 5. Arbeitsblock (N5) wird das Geologische 3D-Untergrundmodell erstellt. Projektdatenbank, 3D-Untergrundmodell sowie Strömungs- und Transportmodell bilden die Basis für die Erarbeitung von Vorschlägen für weitere Maßnahmen.

Konvektiver Spurengastransport ueber Europa: Budget und Wirkung auf Chemie (CONTRACE)

Das Projekt "Konvektiver Spurengastransport ueber Europa: Budget und Wirkung auf Chemie (CONTRACE)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Department für Ökologie, Lehrstuhl für Ökoklimatologie durchgeführt. CONTRACE soll den Einfluss von hochreichender Konvektion auf die Spurengasverteilung und -bilanz in der oberen Troposphaere ueber Europa untersuchen. Das Vorhaben beinhaltet eine Kombination von Flugzeugmessungen mit einer umfassenden chemischen und meteorologischen In-situ-Instrumentierung, Analysen von Satellitendaten, sowie Chemie- und Transportmodellierungen. Die Technische Universitaet Muenchen uebernimmt letztere Aufgaben. Die Transportmodelle FLEXTRA und FLEXPART werden verwendet, um eine Klimatologie von warm conveyor belts (WCBs) fuer die Nordhemisphaere aufzustellen, die Flugplanung fuer die Messkampagnen mit Trajektorienberechnungen zu unterstuetzen, die chemische Zusammensetzung und die Quellen der gemessenen Luftpakete zu bestimmen und die NOx- und NOy-Bilanzen in konvektiven Zellen anhand von bodennahen Tracern, die durch Blitze erzeugt wurden, zu ermitteln. Um die Ergebnisse dieser Aufgabenstellung zu optimieren, wird in das FLEXPART-Modell ein neues Konvektionsschema implementiert.

Anwendung von Modellen zur Abschaetzung der Grundwassergefaehrdung durch organische Stoffe aus Reststoffen

Das Projekt "Anwendung von Modellen zur Abschaetzung der Grundwassergefaehrdung durch organische Stoffe aus Reststoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie durchgeführt. Mit dem Vorhaben soll geklaert werden, ob anhand von Modellrechnungen (z.B. das fuer die PSM-Zulassung eingesetzte Modell PELMO) eine Abschaetzung des Grundwassergefaehrdungspotentials von organischen Stoffen in Reststoffen (Klaerschlamm) moeglich ist. Zu klaeren ist, welche Parameter fuer das Modell erforderlich sind. Mit einer Literaturrecherche ist zu pruefen, ob entsprechende Daten fuer typische/repraesentative Stoffe bereits vorliegen. Ggf. sind fehlende Informationen durch geeignete Versuche zu erheben. Die Ergebnisse der Modellrechnung sind im Hinblick auf ihre Validitaet zu pruefen und zu bewerten.

Entwicklung des 2D-FD-Stroemungs- und Transportmodells 'ASM' fuer Windows

Das Projekt "Entwicklung des 2D-FD-Stroemungs- und Transportmodells 'ASM' fuer Windows" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Freie und Hansestadt Hamburg, Umweltbehörde durchgeführt. ASM (Aquifer-Simulation-Modell) ist ein 2D Grundwasserstroemungs- und Transportmodell. Die erste Version von ASM wurde 1989 veroeffentlicht (Kinzelbach und Rausch). Das Programm lief unter MS-DOS und wurde fuer die Ausbildung von Studierenden der Fachgebiete Wasserbau, Hydrogeologie, Geooekologie, Hydrologie sowie Geographie entwickelt. Obwohl die DOS-Version von ASM zahlreiche Moeglichkeiten zur Stroemungs- und Transportmodellierung bietet, besteht fuer die professionelle Anwendung haeufig die Schwierigkeit, komplexe Modelldaten einzugeben und Simulationsergebnisse graphisch darzustellen. ASM fuer Windows ist eine Umsetzung von der vorhandenen DOS-Version. Das Programm laeuft unter Microsoft Windows, Windows 95 und Windows NT und bietet die folgenden Moeglichkeiten: - Stationaere/instationaere Stroemungsberechnung, - Homogener/heterogener Aquifer, - Gespannter/freier/halbgespannter Aquifer, - Isotroper/anisotroper Aquifer, - Zugabe-/Entnahmebrunnen mit konstanter oder zeitabhaengiger Entnahmerate, - Zeitlich und raeumlich variable Grundwasserneubildung durch Niederschlag, - Wasserbilanz fuer das gesamte Modellgebiet und ausgewaehlte Teilgebiete, - Vergleich gemessener und berechneter Piezometerhoehen, - Interpolation punktueller Daten zum Modellgitter, - Automatische Kalibrierung stationaerer Stroemungsfelder, .- Generierung stochastischer Durchlaessigkeitsverteilung, - Isochronen, Strom- bzw. Bahnlinienberechnung, - Berechnung bzw. Darstellung der beschrifteten Isolinien fuer Simulationsergebnisse, - Schadstoffverteilungen nach permanenter oder momentaner Schadstoffinjektion, - Schadstoffdurchbruchskurven an ausgewaehlten Grundwassermessstellen und/oder Brunnen, - Windows Online-Hilfe. Das Programm wurde freigegeben auf dem Internet unter der Adresse: http ://www.baum.ethz.ch/ihw/sofi/welcome.html. Die Beschreibung und das Programm werden in Form eines Buches erscheinen.

Entwicklung und Validierung von Instrumenten zur Umsetzung der europaeischen Luftqualitaetspolitik

Das Projekt "Entwicklung und Validierung von Instrumenten zur Umsetzung der europaeischen Luftqualitaetspolitik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Zentrum für Meeres- und Klimaforschung, Meteorologisches Institut durchgeführt. Im Verbundprojekt soll ein Instrumentarium entwickelt, qualitaetsgesichert und exemplarisch angewendet werden, mit dessen Hilfe sich die EU-Richtlinie zur Beurteilung und Kontrolle der Luftqualitaet (96/62/EG) ausfuehren laesst. Hierzu wird ein System miteinander gekoppelt, auf verschiedenen Skalen angesiedelter Stroemungs- und Transportmodelle erstellt. Parallel dazu wird ein umfangreicher Datensatz, basierend auf einer Kombination von aufeinander abgestimmten Natur- und Windkanalexperimenten erstellt, der zur Qualitaetssicherung des Modellsystems dient. In weiteren Teilprojekten werden Verfahren zur Ermittlung kleinraeumiger Emissionsdatenbasen und zur Bestimmung repraesentativer meteorologischer 'Cluster' als Grundlage fuer die Abschaetzung von Jahresmittelwerten und Ueberschreitungshaeufigkeiten entwickelt.

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