Das Projekt "Upscale Error Growth - A5: The role of soil moisture and surface- and subsurface water flows on predictability of convection" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Sondervermögen Großforschung, Institut für Meteorologie und Klimaforschung - Atmosphärische Umweltforschung (IMK-IFU) durchgeführt. Moist convection is an atmospheric process whose initiation depends both on the synoptic-scale weather situation and local forcing. In weather situations characterized by weak synoptic-scale forcing, local characteristics (e.g. land surface variability) are more likely to be significant in the initiation of convective precipitation. Current state of the art numerical weather prediction (NWP) models still have a limited representation of terrestrial hydrological processes, particularly with respect to soil moisture and lateral terrestrial water flows. In the same time these NWP models are known for their limited forecast quality during weak synoptic-scale forcing conditions, which could be related to a larger contribution of unresolved land-atmosphere coupling processes in such weather situations. In this project we will investigate which improvements in convective precipitation predictability can be achieved by a more sophisticated treatment of terrestrial hydrological processes in NWP models. To reach this objective we will simulate a panel of joint case-studies in Germany and West Africa using the Weather Research and Forecasting (WRF) model, a hydrologically enhanced version of WRF, namely WRF-Hydro, and the Consortium of Small-scale Modeling (COSMO) model. We will then develop methods to quantify the physical processes at stake in soil moisture - precipitation feedback mechanisms, especially for the cases where more complex descriptions of surface and subsurface lateral water flows improve precipitation predictability. A further focus will be set on the description of uncertainties by adopting and applying a stochastic boundary layer parameterization. This parameterization scheme aims to represent subgrid-scale variability caused by specific processes important for convective initiation. Such a parameterization is developed by project A6 for the COSMO model and will be transferred and implemented in the WRF/WRF-Hydro modeling system. The ability of this approach to account for the land-atmosphere exchange variability originating from surface and subsurface lateral water flows will be assessed. Ensembles of soil moisture fields produced by WRF-Hydro will be shared with project B3, in order to investigate the sensitivity of cloud microphysical and boundary layer processes to a physically-enhanced description of soil moisture initial and boundary condition in the COSMO model. We will finally assess the role of lateral water flows at the surface and subsurface for improved soil moisture initialization in weather forecasting.
Das Projekt "Lateraler Phosphortransport in Hängen und seine Verknüpfung mit dem Wasseralter" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Geo- und Umweltnaturwissenschaften, Professur für Hydrologie durchgeführt. Hydrologische Fließwege bilden die kritische Verbindung zwischen der Quelle der P-Mobilisierung und des P-Exports zu den Flüssen. Die Prozesse der P-Mobilisierung auf der Standortskale sind vergleichsweise gut verstanden, jedoch ist die Kenntnis des P-Transportes in Hängen und Einzugsgebieten durch die Komplexität der Transport-Skalen und Fließprozesse begrenzt. In Hängen können große P-Flüsse zum dynamischen P-Export beitragen, da P oft in schnellen Fließwegen transportiert wird, insbesondere in bewaldeten Systemen, wo präferentielle Fließwege häufig auftreten. Ein adäquates Prozesswissen der hanghydrologischen Dynamik ist daher wichtig, um die P-Transport Dynamik zu beurteilen und vorherzusagen. Solche Studien wurden bisher jedoch fast ausschließlich in Einzugsgebieten mit landwirtschaftlicher Nutzung durchgeführt. In dieser experimentellen und modellierungs-basierten Studie über hanghydrologische Prozesse und Phosphortransport werden wir die Auswirkungen der Abflussprozesse auf den P-Transport in bewaldeten Hängen entlang der grundlegenden Hypothesen des SPP untersuchen. Wir werden die Auswirkungen unterschiedlicher Fließwege und Verweilzeiten auf den P Transport und den damit verbundenen hydrologischen Bedingungen untersuchen. Die Hypothese wird getestet, dass die P-Signaturen im Abfluss im Zusammenhang stehen mit den bodenökologischen P-Gradienten und dass die P-Signaturen durch die Verweilzeiten des Wassers im Hang bestimmt werden, die insbesondere durch präferentielle Fließwege bei Niederschlagsereignissen dominiert werden. Diese Hypothesen werden an den vier SPP Standorte im Gebirge mit einem innovativen, kontinuierlichen Monitoring-System für unterirdische Hangabflüsse und P-Transport bei hoher zeitlicher Auflösung untersucht. Event-basierte und kontinuierliche Probenahmen für die verschiedenen P Spezies, stabile Wasserisotope und andere geogene Tracer in Niederschlag, Abfluss und Grundwasser werden es uns ermöglichen, Verweilzeiten von Wasser mit den P-Flüsse und P-Transportprozessen zu verknüpften. Schließlich werden wir ein prozessorientierten hydrologischen Hang-Modell weiterentwickeln um die verschiedenen Fließ-und Transportwege zu simulieren, um die Dynamik von Abfluss und P-Transport zwischen der Hang- und Einzugsgebietsskala zu verknüpfen. Die Modellierung wird sich darauf fokussieren, die Altersverteilung von Wasser und die bevorzugte Fließwege, die durch 'hot spots' bei der Infiltration und P-Mobilisierung entstehen, in bewaldeten Hängen adäquat darzustellen.
Das Projekt "CLIENT II-Definitionsprojekt - GroPro: Deutsch-Chinesische Zusammenarbeit für Schutz und Sanierung von Grundwasser und Boden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. - Technisch-wissenschaftlicher Verein - Technologiezentrum Wasser (TZW) durchgeführt. Grundwasser- und Bodenverschmutzungen stellen heutzutage in China ein schwerwiegendes Umweltproblem dar. Im Mai 2016 wurde ein neuer Aktionsplan ('Soil Action Plan') der chinesischen Regierung zu Boden- und Grundwasserkontaminationen veröffentlicht. Die Maßnahme zielt auf die stärkere Beachtung der unterirdischen Wasserressourcen. Um weitere Umweltbeeinträchtigungen zu vermeiden, werden dringend Konzepte für eine effiziente Boden- und Grundwassersanierung in China benötigt. Im geförderten Definitionsprojekt sollte ein schlagkräftiges Konsortium aus deutschen und chinesischen Partnern zusammengestellt werden, um zukunftsfähige Konzepte zur Grundwasser- und Boden-Sanierung in China zu erarbeiten. Im Definitionsprojekt wurden ausgehend von den bereits bestehenden guten Kontakten zum CRAES (Chinese Research Academy of Environmental Sciences) Workshops und wechselseitige Besuche organisiert, um die beiderseitigen Forschungsinteressen auszutauschen und weitere Partner von Behörden und Unternehmen sowie geeignete Modellstandorte für die Demonstration innovativer Erkundungs-, Sanierungs- und Monitoringtechniken zu identifizieren. Hierfür wurden Treffen deutscher Partner, ein Workshop in Peking (Mai 2017) sowie ein fünftägiger Deutschlandaufenthalt chinesischer KollegInnen (August 2017) organisiert. Nach dem erfolgreichen Workshop vor Ort in China und dem Aufenthalt der chinesischen KollegInnen bei den deutschen Partnern konnten die Kontakte intensiviert und die Schwerpunkte für ein gemeinsames Forschungsprojekt abgestimmt werden. Durch die Intensivierung der Kontakte während der Definitionsphase konnte abschließend ein deutsch-chinesisches Konsortium aufgebaut und eine Projektskizze für die CLIENT II Ausschreibung erarbeitet und eingereicht werden. Die Zusammenarbeit von deutschen Partnern aus Industrie und Forschungsinstituten sichert wissenschaftlichen Erkenntnisgewinn bei gleichzeitiger Gewährleistung der praktischen Anwendbarkeit der neu entwickelten technologischen Lösungsansätze. Durch den im Mai 2016 veröffentlichten 'Soil Action Plan' der chinesischen Regierung ist zu erwarten, dass die Aktivtäten im Boden- und Grundwassersanierungsbereich stark zunehmen und sich zusätzliche Marktchancen für deutsche Technologie-Anbieter eröffnen. Die Intensivierung der persönlichen Kontakte durch das Definitionsprojekt und die praxisbezogene Demonstration während des geplanten F&E-Projekts ermöglichen es den deutschen Industriepartnern den Kontakt mit chinesischen Akteuren auszubauen. Dies ist essentiell für eine vertrauensvolle Zusammenarbeit beider Länder in der weiteren Zukunft.
Das Projekt "Upscale Error Growth - A4: Evolution and predictability of storm structure during extratropical transition of tropical cyclones" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Institut für Physik der Atmosphäre durchgeführt. Predictability of midlatitude weather systems is frequently compromised by tropical cyclones that undergo extratropical transition (ET) in the far upstream region. This loss in predictability has its origin in uncertainties in the evolution of the ET system itself. These uncertainties ultimately project onto midlatitude Rossby-wave trains and may affect a near-hemispheric region. This project will investigate a specific part of this upscale growth, namely how uncertainties in the deep convection of the ET system amplify and project onto structural changesMoist convection is an atmospheric process whose initiation depends both on the synoptic-scale weather situation and local forcing. In weather situations characterized by weak synoptic-scale forcing, local characteristics (e.g. land surface variability) are more likely to be significant in the initiation of convective precipitation. Current state of the art numerical weather prediction (NWP) models still have a limited representation of terrestrial hydrological processes, particularly with respect to soil moisture and lateral terrestrial water flows. In the same time these NWP models are known for their limited forecast quality during weak synoptic-scale forcing conditions, which could be related to a larger contribution of unresolved land-atmosphere coupling processes in such weather situations. In this project we will investigate which improvements in convective precipitation predictability can be achieved by a more sophisticated treatment of terrestrial hydrological processes in NWP models. To reach this objective we will simulate a panel of joint case-studies in Germany and West Africa using the Weather Research and Forecasting (WRF) model, a hydrologically enhanced version of WRF, namely WRF-Hydro, and the Consortium of Small-scale Modeling (COSMO) model. We will then develop methods to quantify the physical processes at stake in soil moisture - precipitation feedback mechanisms, especially for the cases where more complex descriptions of surface and subsurface lateral water flows improve precipitation predictability. Finally, ensemble COSMO simulations will be designed, performed and evaluated. The ensemble will include initial condition uncertainties pertaining to ventilation, as well as uncertainties associated with unresolved processes within the boundary layer and the interaction with the ocean surface. The evolution of ensemble spread will be used to diagnose the growth of uncertainty in more detail. Made possible by collaborations within W2W, we will make first steps into an important, but largely unexplored problem: the relation between the key kinematic information contained in the Lagrangian coherent structures and the dynamics of the underlying time-dependent flow. Future work will continue this exploration and will extend the analysis of the upscale growth in the ensemble framework. (abridged text)
Das Projekt "Konzeption und Implementierung einer angepassten Trinkwasseraufbereitung und Trinkwasserversorgung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Wasser und Gewässerentwicklung, Bereich Siedlungswasserwirtschaft und Wassergütewirtschaft (IWG-SWW) durchgeführt. Die Bevölkerung von Gunung Kidul, Indonesien ist, in Abhängigkeit von der Jahreszeit sowie der regionalen Situation, auf unterschiedliche Arten der Wasserbeschaffung und Wasserversorgung angewiesen. Die verfügbare Wassermenge und -qualität ist dabei in nahezu allen Fällen unzureichend. Eine Möglichkeit dies zu verbessern, besteht in der Erschließung und Nutzung der Karstwasserressourcen. Im Rahmen des IWRM Indonesien werden die unterirdischen Flüsse der Höhlen Bribin und Seropan erschlossen. Das Rohwasser beider Systeme ist durch stark wechselnde, teilweise sehr hohe Trübung und hygienische Belastungen gekennzeichnet. Für die Aufbereitung der Rohwässer ist ein zweistufiges Behandlungskonzept vorgesehen: 1) Zentrale Wasseraufbereitung durch Filtration mit dem Fokus auf Trübung und abbaubare organische Substanz 2) Dezentrale Hygienisierung (verbrauchernah) des vorgereinigten Wassers unter Nutzung unterschiedlicher Verfahren. Arbeiten innerhalb dieses Teilprojekts 8 befassen sich mit der Erarbeitung der Grundlagen zu Punkt 1. Gesamtziel des Teilvorhabens ist die Konzeption und der Bau eines möglichst einfachen und sicheren Filtersystems mit geringem Energieverbrauch und höher Leistungsfähigkeit bezogen auf das Rohwasserdargebot aus einer der beiden Höhlen. Mit dieser Studie soll die beste verfügbare Technologie (BAT) zur Trübstoffentfernung - durch Beurteilung ihrer Anwendbarkeit im Labormaßstab und unter Berücksichtigung verschiedener Variablen - identifiziert werden.
Das Projekt "Erfassung tiefer Grundwasserströmungssysteme als Beitrag zu einer nachhaltigen Wasserressource auf dem mexikanischen Altiplano (DeepWatMex)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen University, Fachgruppe für Geowissenschaften und Geographie, Lehrstuhl für Ingenieurgeologie und Hydrogeologie durchgeführt. Grundwasservorkommen sind im ariden bis semiariden Klima des mexikanischen Altiplanos die wichtigste Wasserressource. Aufgrund des hohen Nutzungsdrucks und der regional schlechten Wasserqualität bedarf es einer Weiterentwicklung zu einem nachhaltigen Grundwassermanagements. Erstmals soll für eines dieser Becken auf dem mexikanischen Altiplano - das bis fast 600 m tiefe Calera-Becken bei Zacatecas - ein 3D-Modell tiefer Beckenstrukturen erarbeitet werden, das in einem prognosefähigen Strömungs- und Stofftransportmodell umgesetzt werden soll. Anlegen Datenbasis ab Okt 2014. Zur Befüllung der Datenbasis sind Feldkampagnen in der ersten Förderphase (2015) geplant, die Grundwasserprobenahmen, Sonderbeprobungen für Isotopenanalysen und Pumpversuche einschließen. Nach einer Evaluierungsphase der erhobenen Daten sollen die hydrogeologisch relevanten Erkenntnisse mithilfe des Programms GeoModeller von intrepid-geophysic in ein hydrogeologisches Modell umgesetzt werden. Dieses wird den ersten Meilenstein darstellen. Die zweite Förderphase beginnt mit der Implementierung des hydrogeologischen Modells in ein numerisches Grundwasserströmungsmodell, das mit FeFlow von DHI-WASY erzeugt werden soll. Mit der Expertise des mexikanischen Partners zur Auswertung von Isotopenanalysen sollen Strömungspfade festgestellt und in ein Stofftransportmodell umgesetzt werden. Dieses soll als Werkzeug für die Prognose zukünftiger Bewirtschaftungsszenarien der Grundwasserressource bereitgestellt werden.
Das Projekt "Die Bedeutung von Stoffeinträgen aus dem Einzugsgebiet und durch Fremdwasserflutung eines Tagebausees für sedimentnahme biogeochemische Umsatzprozesse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Cottbus, Institut für Boden-, Luft- und Gewässerschutz durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist zum einen eine grobe Quantifizierung der externen Nährstoffeinträge über das oberirdische Einzugsgebiet insbesondere bei Fremdflutung, zum anderen die Erfassung des unterirdirsch zuströmenden Säurepotentials. Dabei sollen in Abhängigkeit von der Nutzungsart im Einzugsgebiet land- und forstwirtschaftliche Maßnahmen sowie Aspekte der touristischen Nutzung und des Naturschutzes Berücksichtigung finden. Die standortkonkreten Ergebnisse können somit für die Prognose der Wasserbeschaffenheit sowie der Ressourcenverfügbarkeit für das Fuinktionieren biogener Stoffumsätze genutzt werden. Das geplante Forschungsvorhaben soll grundlegende Kenntnisse über die Reaktionsfähigkeit der Sedimente in ihrer Funktion als derzeitige und zukünftige Schaltstelle gewässerinterner Prozesse der Seen der Bergbaufolgelandschaft erarbeiten und wissenschaftlich fundierte Entscheidungshilfen für ihre Sanierung bereitstellen.
Das Projekt "Projektverbund: Hydraulische Sanierungstechnologie für Grundwasserleiter unter Tensideinsatz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Wasserbau durchgeführt.
Das Projekt "Erkundung unterirdischer Wasservorkommen in den noerdlichen Kalkalpen - Hydrogeologie im Einzugsgebiet der Erlauf und des Oetschers" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesversuchs- und Forschungsanstalt Arsenal durchgeführt.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 9 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 9 |
| License | Count |
|---|---|
| open | 9 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 9 |
| Englisch | 3 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 9 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 9 |
| Lebewesen & Lebensräume | 8 |
| Luft | 5 |
| Mensch & Umwelt | 9 |
| Wasser | 9 |
| Weitere | 9 |