Das Projekt "Teilprojekt 8 (BUW-NF): Implementierung der BUW National Facility" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wuppertal, Fachgruppe Physik, Institut für Atmosphären- und Umweltforschung durchgeführt. Das kürzlich gegründete Institut für Atmosphären- und Umweltforschung (IAU) der Universität Wuppertal (BUW) verfügt über mehr als 35 Jahre Fachwissen in der Untersuchung atmosphärischer Photooxidationsprozesse (atmosphärische Chemie) und Fernerkundungstechniken (atmosphärische Physik). QUAREC-ASC des IAU arbeitet unter genau definierten Druck-, Temperatur- und Photolysebedingungen und ermöglicht eingehende Untersuchungen homogener Gasphasenreaktionssysteme. Die Anlage ermöglicht qualitativ hochwertige Untersuchungen der Kinetik und der Mechanismen der Reaktionen der wichtigsten troposphärischen Oxidationsmittel (OH, NO3, O3, Halogenatome) mit flüchtigen organischen Verbindungen. Teile der QUAREC-Anlage wurden bereits erneuert und die QUAREC-ASC war daher zwischenzeitlich außer Betrieb. Um zu vermeiden, dass die Kammer über längere Zeiträume nicht verfügbar ist, soll der spätere Entwurf und Bau eines verbesserten Temperaturregelungssystems (TRS) ab 2021 beginnen. Darüber hinaus ist die Instrumentierung für die Überwachung und Steuerung wichtiger physikalischer Parameter wie relative Luftfeuchtigkeit, Druck und Temperatur mit neuen Sensoren geplant. Zur besseren Ausschöpfung des Potenzials der QUAREC-Anlage wird der vorhandene Pool an analytischen Instrumenten erweitert bzw. erweitert. Dies betrifft die Anschaffung von drei hochmodernen Massenspektrometern sowie den Entwurf und die Konstruktion eines CEAS-Systems (Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy). Darüber hinaus werden die Messgeräte für NO und H2O2 (Peroxide) durch neue, hochempfindliche Nachfolgemodelle ersetzt. Die BUW plant, die QUAREC-Anlage durch die Entwicklung einer großvolumigen (30 m3) Teflonkammer mit dem Namen WUTASC (Wuppertal Teflon Atmospheric Simulation Chamber) zu erweitern und zu verbessern.
Das Projekt "Langzeitdynamik von Populationen und Gemeinschaften tropischer Epiphyten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Oldenburg, Institut für Biologie und Umweltwissenschaften, Arbeitsgruppe Funktionelle Ökologie der Pflanzen durchgeführt. Epiphyte stellen eine wichtige Komponente tropischer Wälder dar, und es wird angenommen, dass diese mehr als andere Lebensformen unter Klimaveränderungen leiden werden. Da Epiphyten viele Prozesse tropischer Wälder beeinflussen, könnte sich dies seinerseits negativ auf das ganze Ökosystem auswirken. Publizierte Langzeitstudien, die sich dieser Hypothese widmen und die Dynamik und Zusammensetzung epiphytischer Gefäßpflanzen in situ dokumentieren, gab es bis vor kurzem nicht. Deswegen wurden im Jahr 1997 in Zentralpanama verschiedene plots eingerichtet, die 1) auf Populations- und Gemeinschaftsebene durch wiederholte Zensus die Langzeitdynamik im natürlichen Lebensraum direkt dokumentieren und 2) dadurch die Grundlagen für experimentelle Analysen schaffen. Die bisherigen, teilweise bereits publizierten Ergebnisse belegen eine überraschende Dynamik, zeigen aber auch, dass als zeitlicher Horizont für aussagekräftige Ergebnisse sicher mehrere Jahrzehnte avisiert werden müssen.
Das Projekt "Unwetterschadens-Datenbank der Schweiz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft durchgeführt. Unwetter richten in der Schweiz jährlich Schäden von rund 360 Millionen an (Mittel der Jahre 1972 bis 2007, teuerungsbereinigt). Diese Schäden werden von der WSL, im Auftrag des Bundesamtes für Umwelt BAFU, seit 1972 aufgrund von Zeitungsmeldungen systematisch erfasst und analysiert. Berücksichtigt werden Schäden durch auf natürliche Weise ausgelöste Hochwasser, Murgänge, Rutschungen und (seit 2002) Felsbewegungen. Die vorgeherrschten Witterungsbedingungen werden, wenn möglich, als Ursache ebenfalls aufgenommen. Die Datenbank wird in Bezug auf Ort, Ausmass und Ursache, aber auch im Hinblick auf die zeitliche und räumliche Verteilung der Unwetterereignisse ausgewertet und analysiert. Die Ergebnisse werden jährlich in der Zeitschrift Wasser Energie Luft publiziert. Die Schadensdaten werden öffentlichen Institutionen auf Anfrage zur Verfügung gestellt und dienen somit als breite Informationsbasis für die Gefahrenbeurteilung.
Das Projekt "Teilprojekt E" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von HYDRO-BIOS Apparatebau GmbH durchgeführt. Ziel von OTC-Genomics ist es, bestehende Umwelt-Überwachungsverfahren aquatischer Lebensräume durch neue innovative Analyseverfahren auf der Grundlage mikrobieller Nukleinsäuren (16S rRNA Gene) sowie frei vorliegender Umwelt-Nukleinsäuren (eDNA; 18S rRNA Gene) aus Wasserproben zu erweitern. Am Beispiel der westlichen Ostsee wird OTC-Genomics die dafür notwendige Grundlagenforschung, Geräteentwicklung, Bioinformatik, sowie künstliche Intelligenz (KI) erarbeiten und als anwenderfreundliches Gesamt-Werkzeug bereitstellen. Neue Probennahmeverfahren an autonomen Offshore-Stationen werden dabei eine weitaus höhere zeitliche und räumliche Auflösung bei der Untersuchung mikrobieller/makrobieller Gemeinschaften ermöglichen. Langfristig wird angestrebt, neue methodische Standards und Normen zu entwickeln, die ein zukunftsweisendes, kostengünstiges und Parameter-offenes Umwelt-Überwachungsverfahren ermöglichen. In den ersten drei Jahren Projektlaufzeit wird OTC-Genomics sich (1) auf die Entwicklung einer reproduzierbaren und semi-autonomen Bearbeitungspipeline sowie (2) auf die Untersuchung der Frage konzentrieren, ob die Analyse von mikrobiellen Daten mittels verschiedener Machine-Learning-Methoden aktuelle Schadstoffbelastungen in der aquatischen Umwelt ableiten bzw. identifizieren kann.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung durchgeführt. Ziel von OTC-Genomics ist es, bestehende Umwelt-Überwachungsverfahren aquatischer Lebensräume durch neue innovative Analyseverfahren auf der Grundlage mikrobieller Nukleinsäuren (16S rRNA Gene) sowie frei vorliegender Umwelt-Nukleinsäuren (eDNA; 18S rRNA Gene) aus Wasserproben zu erweitern. Am Beispiel der westlichen Ostsee wird OTC-Genomics die dafür notwendige Grundlagenforschung, Geräteentwicklung, Bioinformatik, sowie künstliche Intelligenz (KI) erarbeiten und als anwenderfreundliches Gesamt-Werkzeug bereitstellen. Neue Probenahmeverfahren an autonomen Offshore-Stationen werden dabei eine weitaus höhere zeitliche und räumliche Auflösung bei der Untersuchung mikrobieller/makrobieller Gemeinschaften ermöglichen. Langfristig wird angestrebt, neue methodische Standards und Normen zu entwickeln, die ein zukunftsweisendes, kostengünstiges und Parameter-offenes Umwelt-Überwachungsverfahren ermöglichen. In den ersten drei Jahren Projektlaufzeit wird OTC-Genomics sich (1) auf die Entwicklung einer reproduzierbaren und semi-autonomen Bearbeitungspipeline sowie (2) auf die Untersuchung der Frage konzentrieren, ob die Analyse von mikrobiellen Daten mittels verschiedener Machine-Learning-Methoden aktuelle Schadstoffbelastungen in der aquatischen Umwelt ableiten bzw. identifizieren kann.
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von LGC Genomics GmbH durchgeführt. Ziel von OTC-Genomics ist es, bestehende Umwelt-Überwachungsverfahren aquatischer Lebensräume durch neue innovative Analyseverfahren auf der Grundlage mikrobieller Nukleinsäuren (16S rRNA Gene) sowie frei vorliegender Umwelt-Nukleinsäuren (eDNA; 18S rRNA Gene) aus Wasserproben zu erweitern. Am Beispiel der westlichen Ostsee wird OTC-Genomics die dafür notwendige Grundlagenforschung, Geräteentwicklung, Bioinformatik, sowie künstliche Intelligenz (KI) erarbeiten und als anwenderfreundliches Gesamt-Werkzeug bereitstellen. Neue Probenahmeverfahren an autonomen Offshore-Stationen werden dabei eine weitaus höhere zeitliche und räumliche Auflösung bei der Untersuchung mikrobieller/makrobieller Gemeinschaften ermöglichen. Langfristig wird angestrebt, neue methodische Standards und Normen zu entwickeln, die ein zukunftsweisendes, kostengünstiges und Parameter-offenes Umwelt-Überwachungsverfahren ermöglichen. In den ersten drei Jahren Projektlaufzeit wird OTC Genomics sich (1) auf die Entwicklung einer reproduzierbaren und semi-autonomen Bearbeitungspipeline sowie (2) auf die Untersuchung der Frage konzentrieren, ob die Analyse von mikrobiellen Daten mittels verschiedener Machine-Learning -Methoden Schadstoffkontaminationen in der aquatischen Umwelt vorhersagen kann.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Ostseeforschung durchgeführt. Ziel von OTC-Genomics ist es, bestehende Umwelt-Überwachungsverfahren aquatischer Lebensräume durch neue innovative Analyseverfahren auf der Grundlage mikrobieller Nukleinsäuren (16S rRNA Gene) sowie frei vorliegender Umwelt-Nukleinsäuren (eDNA; 18S rRNA Gene) aus Wasserproben zu erweitern. Am Beispiel der westlichen Ostsee wird OTC-Genomics die dafür notwendige Grundlagenforschung, Geräteentwicklung, Bioinformatik, sowie künstliche Intelligenz (KI) erarbeiten und als anwenderfreundliches Gesamt-Werkzeug bereitstellen. Neue Probenahmeverfahren an autonomen Offshore-Stationen werden dabei eine weitaus höhere zeitliche und räumliche Auflösung bei der Untersuchung mikrobieller/makrobieller Gemeinschaften ermöglichen. Langfristig wird angestrebt, neue methodische Standards und Normen zu entwickeln, die ein zukunftsweisendes, kostengünstiges und Parameter-offenes Umwelt-Überwachungsverfahren ermöglichen. In den ersten drei Jahren Projektlaufzeit wird OTC Genomics sich (1) auf die Entwicklung einer reproduzierbaren und semi-autonomen Bearbeitungspipeline sowie (2) auf die Untersuchung der Frage konzentrieren, ob die Analyse von mikrobiellen Daten mittels verschiedener Machine-Learning -Methoden Schadstoffkontaminationen in der aquatischen Umwelt vorhersagen kann.
Das Projekt "Vorhaben: Ozonverteilung in synoptischen Ereignissen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Institut für Umweltphysik durchgeführt. Hauptziel in diesem Projekt ist die Nutzung von Ozonsatellitendaten mit hoher räumlicher und vertikaler Auflösung in Untersuchungen von synoptischen Ereignissen in der Arktis während der MOSAiC Schiffskampagne im Jahr 2019/20 und im historischen Kontext der Satellitenära (ab 1978). Gemeinsam mit dem Verbundpartner AWI sollen die Ozonsatellitendaten zusammen mit atmosphärischen in-situ und Fernerkundungsdaten der MOSAiC-Expedition und ERA5-Reanalysedaten verwendet werden, um eine verbesserte Diagnostik von synoptischen Ereignissen zu erstellen und mit weiteren Untersuchungen zum besseren dynamischen Prozessverständnis der Troposphäre-Stratosphäre Wechselwirkung beitragen. Verfügbare satellitengestützten Messungen von Gesamtozon sowie höhenaufgelöste Ozonmessungen in der polaren Region werden hinsichtlich der Genauigkeit und vertikalen Auflösung im Bereich der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre (UTLS) sowie der horizontalen Auflösung optimiert. Es werden Methoden eingeführt, die die Qualität der OMPS-LP Limb-Ozonprofile im UTLS-Bereich derart verbessert, um die vertikale Auflösung der Ozondaten zu erhöhen, was wichtig ist für Untersuchungen von kleinskaligen atmosphärischen Prozessen. Die verbesserte und automatisierte Diagnostik der synoptischen Ereignisse und das dynamische Prozessverständnis sollen in der Zusammenarbeit mit dem Verbundpartner DWD zu Verbesserungen in den Wetter-Vorhersagemodellen führen. Die verbesserte Höhenauflösung der OMPS-Limbdaten in Kombination mit der sehr hohen räumlichen Auflösung der Ozonsäulenmessung von TROPOMI (5 km x 3.5 km) sollen zur Identifizierung und Statistik synoptischer Ereignisse in der Arktis während der TROPOMI Mission (ab 2018) genutzt werden. Unter Hinzunahme weiterer Ozonsatellitendaten (ab 1979) sollen solche Ereignisse und ihre Auswirkungen auf die Troposphäre-Stratosphäre Wechselwirkung im historischen Kontext und deren Änderungen im Klimawandel untersucht werden.
Das Projekt "Analyse von ionosphärischen-plasmasphärischen Variationen und Mechanismen über satellitenbasierende GNSS Messungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. durchgeführt. Die Ionosphäre bezeichnet den ionisierten Teil der Erdatmosphäre ab etwa 60 km Höhe. Ab etwa 1000 km Höhe geht sie in die Plasmasphäre über die sich in der Äquatorebene bis zur Plasmapause in ca. 3-5 Erdradien erstreckt. Die Untersuchung der komplexen Wechselwirkungsprozesse trägt wesentlich dazu bei, reguläre und gestörte Prozesse in der Ionosphäre und Plasmasphäre im Systemzusammenhang zu verstehen. In den letzten Jahren haben eine Reihe von Satellitenmissionen zur Messung der Radiookkultation von Signalen Globaler Navigations-Satelliten Systeme (GNSS) wie z.B. CHAMP, COSMIC und Fengyun-3C einzigartige Möglichkeiten der Bestimmung der Gesamtelektronenzahl (TEC) und der Elektronendichte zur Untersuchung ionosphärisch-plasmasphärischer Kopplungsprozesse und des Weltraumwetters aufgezeigt. Um dieses hohe wissenschaftliche Potential angesichts angekündigter neuer Missionen zukünftig adäquat nutzen zu können, schlagen wir die Erarbeitung und Implementierung zeitlich und räumlich hoch auflösender innovativer Auswerteverfahren für satellitenbasierte GNSS-Messungen vor, die neueste wissenschaftliche Erkenntnisse der trans-ionosphärischen Ausbreitung von GNSS Signalen und Ionosphären-Modellierung berücksichtigen. Hierzu gehören instrumentell bedingte Laufzeiteffekte der Signale, Effekte höherer Ordnung im Brechungsindex der Ionosphäre, Variationen des Phasenzentrums an der Antenne sowie eine neue Mapping-Funktion zur geeigneten geometrischen Transformation der Messungen. Mit der so erarbeiteten, international gegenwärtig nicht verfügbaren innovativen Auswertetechnik zur Bestimmung der Gesamtelektronenzahl und der Elektronendichte sollen klimatologische Langzeit-Variationen sowie ausgewählte Phänomene der Ionosphären- und Plasmasphären- Physik intensiv untersucht werden. Hierzu gehören insbesondere die E-Schicht dominierte Ionosphäre in hohen Breiten (ELDI), ionosphärische Irregularitäten und ionosphärische Anomalien wie die Weddell- und Okhotsk- Sea Anomaly, sowie die Midsummer Nighttime Anomaly (MSNA) und die Nighttime Winter Anomaly (NMA) deren physikalische Erklärung eine starke Ionosphären-Plasmasphärenkopplung vermuten lässt. Die Untersuchungen schließen damit neben der Betrachtung wichtiger thermosphärischer Kompositionsverhältnisse wie z.B. (O)/(N2) auch Transportprozesse wie die vertikale Plasmadrift und die verursachenden dynamischen Kräfte wie Neutralgaswinde und elektrische Felder ein. Das gemeinsam von SHAO und DLR vorgeschlagene Projekt kann somit essentiell zum International space weather Meridian Circle Program (IMCP) beitragen und wird mit der hochgradig verbesserten Datenbasis eine wichtige Grundlage für neue Erkenntnisse der Ionosphären-Plasmasphären-Physik liefern.
Das Projekt "Hochenergie-Oberflächenröntgenbeugung für Elektrokatalyse und Energieforschung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Institut für Experimentelle und Angewandte Physik durchgeführt. Die Notwendigkeit der Umstellung auf nachhaltige Energien und der Reduktion von Schadstoffen hat weltweit umfangreiche wissenschaftliche Aktivitäten im Bereich Elektrokatalyse und elektrochemischer Energieumwandlung initiiert. Die relevanten Prozesse laufen dabei an Festkörperelektroden in komplexen flüssigen Medien ab, deren Struktur und Zusammensetzung diese Reaktionen kontrollieren. Um die Beziehung zwischen Katalysatorstruktur und -eigenschaften besser zu verstehen, sind experimentelle Herangehensweisen erforderlich, die Einsichten in die atomare und nanoskalige Struktur der Grenzflächen unter Reaktionsbedingungen liefern. Wir haben in den letzten Jahren Oberflächenstreumethoden, die hochenergetische Röntgenstrahlung verwenden, entwickelt und ihren Einsatz für solche in operando Untersuchungen in elektrochemischer Umgebung vorangetrieben. Die hohen Photonenenergien ermöglichen in bislang beispielloser Weise eine Kartierung des reziproken Raums, die - zusammen mit der hohen Eindringtiefe - völlig neue Möglichkeiten für die strukturelle Analyse schwer zugänglicher Grenzflächen schafft. Über die weitere Entwicklung dieser Methoden, ihre Implementierung an P21.2 von PETRA III und den Nachweis ihrer Leistungsfähigkeit anhand ausgewählter elektrokatalytischer Grenzflächenprozesse, soll eine nutzerfreundliche Infrastruktur für solche Untersuchungen geschaffen werden.
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| Bund | 22 |
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