Das Projekt "Forschungsgruppe (FOR) 2694: Large-Scale and High-Resolution Mapping of Soil Moisture on Field and Catchment Scales - Boosted by Cosmic-Ray Neutrons, Roving - Räumliche Kartierung der Bodenfeuchte über mehrere Skalen mit dem Cosmic-Ray-Rover" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Bio-und Geowissenschaften (IBG), IBG-3 Agrosphäre.Während der stationäre Einsatz der CRNS Methode die Erfassung zeitlicher Variabilitäten der Bodenfeuchte im Einflussbereich (Footprint) des Sensors ermöglicht, dient die mobile Anwendung der Methode, die Rover-Applikation, dazu, die räumliche Variabilität der Bodenfeuchte über größere Flächen und entlang längerer Transsekte zu erfassen. Die räumliche Heterogenität der die Messmethode beeinflussenden Umgebungseigenschaften ist dabei eine zentrale Herausforderung für die Kalibrierung und räumliche Korrektur von mobilen CRNS-Daten. Ziel des Teilprojektes ist es, ein Konzept zur Datenerfassung und -analyse zu entwickeln, das zu zuverlässigen CRNS-Raumdatenprodukten über räumliche Skalen hinweg führt. Dazu werden Methoden zur räumlichen Korrektur unter Einbeziehung von Proxydaten aus z.B. konventioneller Geophysik und Fernerkundung entwickelt. Um die Übertragbarkeit des Ansatzes über Skalen und Standorte hinweg zu erreichen, werden die entsprechenden Parameter mit Hilfe verschiedener Beobachtungsdatensätze, Neutronensimulationen und dem mehrskaligen hydrologischen Modell mHM regionalisiert. Wir werden mit Hilfe von Neutronentransportsimulationen Strategien entwickeln, um den Effekt lokaler Strukturen (wie Straßen und Bäume) zu quantifizieren und in der Messung zu korrigieren. Weiterhin sollen die Effekte von Bodenwasser und Wasser in der Biomasse durch verschiedene Detektorabschirmungen getrennt werden. Die Hypothesen werden im Rahmen von Rover-Kampagnen an verschiedenen Standorten getestet. Der Einsatz des CRNS-Rovers ist darüber hinaus generell von entscheidender Bedeutung für Feldkampagnen, die zusammen mit den anderen RMs durchgeführt werden. Es ist vorgesehen, die CRNS-Rover-Daten in Verbindung mit dem Netzwerk der stationären CRNS-Sonden im Rahmen von Teilprojekt Großflächiges CRNS-Netzwerk zu kalibrieren. Weiterhin integriert das Teilprojekt Daten des Teilprojektes Fernerkundung, um den Effekt der Vegetation mit Hilfe von Teilprojekt Vegetation zu entwickelnden Methoden räumlich zu korrigieren. Die korrigierten CRNS-Roverdaten werden wiederum direkt für die Validierung von fernerkundeten Bodenfeuchteprodukten verwendet. Der Einfluss kleinräumiger Effekte von Straßen und Wäldern wird in enger Zusammenarbeit mit dem Teilprojekt Neutronensimulation untersucht. Des Weiteren ist vorgesehen, verschiedene Schildkonfigurationen zur verbesserten Abschirmung (z.B. von trockenen Straßenbereichen), sowie regelmäßig Prototypen der neuartigen Detektorentwicklung vom Teilprojekt Detektorentwicklung zu testen. Die gemessenen räumlichen Bodenfeuchtemuster werden direkt in die Quantifizierung der Wasserbilanz durch das Teilprojekt Grundwasserneubildung einbezogen. Die Parameter-Regionalisierung wird durch das Teilprojekt Hydrologische Modellierung unterstützt, wobei auch die Rover-Daten einbezogen werden.
Das Projekt "Systemleistungen von Oberflaechenabdichtungen nach dem Prinzip der Kapillarsperre" wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Darmstadt, Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft, Fachgebiet Wasserbau und Hydraulik.Eine Kapillarsperre besteht aus zwei Materialschichten, die unter Neigung eingebaut werden. Als Kapillarschicht wird ein Feinsand verwendet, der auf einer feinkiesigen Schicht (Kapillarblock) liegt. Die Abschirmwirkung der Kapillarsperre beruht auf dem deutlichen Porensprung in der Kontaktflaeche von feinem und grobem Material. Infolge Kapillaritaet bildet einsickerndes Niederschlagswasser an der Kontaktflaeche mit den groeberen Poren des Kapillarblocks einen Kapillarsaum. Es bewegt sich im feinem Material lateral hangwaerts und dringt nicht in den Muellkoerper ein. In Laboruntersuchungen werden geeignete Materialkombinationen ermittelt sowie Systemleistungen und Entwurfskriterien bestimmt.
Das Projekt "Forschungsgruppe (FOR) 2694: Large-Scale and High-Resolution Mapping of Soil Moisture on Field and Catchment Scales - Boosted by Cosmic-Ray Neutrons, Detektorentwicklung; Bestimmung der integralen Bodenfeuchte mit Hilfe der CRNS-Methode mit bisher unerreichter Zeitauflösung" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Heidelberg, Physikalisches Institut.Höhere Genauigkeiten lassen sich bei der CRNS-Methode nur mit großvolumigen Neutronendetektoren erreichen. In Anbetracht der räumlichen Heterogenität von Wasserspeichern innerhalb des Messbereiches und den Anforderungen der mobilen Anwendung, bei welcher Messzeit der beschränkende Faktor ist, können nur deutlich leistungsfähigere Instrumente die Herausforderungen bewältigen. Bedingt durch den vergleichsweise geringen Fluss kosmogener Neutronen und die stochastische Natur der Detektion selbst, sind große, effektive Nachweisflächen für CRNS-Systeme notwendig um die Genauigkeit zu steigern. Bisher werden kommerziell vergleichsweise kleinvolumige Proportionalzählrohre angeboten, gefüllt entweder mit dem nur noch sehr begrenzt verfügbaren Helium-3 oder dem weniger effektiven und sehr giftigen Bortrifluorid als gasförmigem Neutronenkonverter. Im Gegensatz dazu lassen sich mit aneinander gereihten, borbeschichteten Proportionalzählern mit einem Standardzählgas unter Normaldruck relativ einfach und kostengünstig großflächige Neutronendetektoren bauen. Die Machbarkeit dieses Ansatzes wurde bereits an Prototypen erfolgreich getestet. Ziel: Entwicklung eines modularen, großvolumigen Neutronendetektorsystems für die CRNS-Methode. Dabei kommen Bor-10-beschichtete Elemente in den einzelnen Modulen als Neutronenkonverter zum Einsatz. Mit diesen Modulen wollen wir einen großflächigen Detektor bauen, der die kommerziell erhältlichen Detektoren um bis zu einem Faktor von 100 in der nachgewiesenen Neutronenzählrate übertrifft. Zusätzlich wollen wir das Signal-zu-Untergrund-Verhältnis verbessern, indem wir durch eine geeignete Kombination von thermischem Neutronenabsorber und Moderator den Einfluss der lediglich lokal relevanten thermischen Neutronen minimieren. Zusammengefasst haben wir zwei Entwicklungsziele: Reduktion der Kosten pro Nachweisfläche um die gemessene Zählrate für ein gegebenes Detektorbudget zu maximieren und Reduktion des Gewichts pro Nachweisfläche um zukünftige luftgestützte Plattformen für CNRS-Systeme zu realisieren. Beitrag zur und Zusammenarbeit innerhalb der Forschergruppe: Die Optimierung von Neutronendetektoren basiert auf den Ergebnissen des Moduls Neutronensimulation. Neben den neutronenspezifischen Anforderungen müssen in enger Zusammenarbeit mit den Nutzern aus den übrigen Forschungsbereichen die notwendigen Spezifikationen, wie z.B. Wetterfestigkeit, festgelegt werden um ein anwendungstaugliches Messgerät zu entwickeln. Der fertige Detektor wird schließlich bei den gemeinsamen Messkampagnen zum Einsatz kommen. Hauptsächlich werden mobile Messungen von der Detektorentwicklung profitieren. Spezielle Modifikationen in der Abschirmung wird es in Zusammenarbeit mit den Teilprojekten Vegetation und Großflächiges CRNS-Netzwerk ermöglichen, gezielter den ortsabhängigen Einfluss der Biomasse auf das Messsignal zu untersuchen.
Das Projekt "Forschungsgruppe (FOR) 2694: Large-Scale and High-Resolution Mapping of Soil Moisture on Field and Catchment Scales - Boosted by Cosmic-Ray Neutrons, Neutronensimulation; Quantitative Untersuchung der Auswirkung verschiedener Wasserspeicher auf das CRNS-Signal" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Heidelberg, Physikalisches Institut.Die Interpretation der Messergebnisse eines Cosmic Ray Neutron Sensing (CRNS)-Detektors benötigt ein tiefgreifendes Verständnis der zugrunde liegenden physikalischen Prozesse. In diesem Zusammenhang haben sich Monte-Carlo-basierte Vielteilchensimulationen, z.B. MCNPX, als sehr hilfreich erwiesen. Die allgemein akzeptierten Transferfunktionen um aus einer Neutronendichte die Bodenfeuchte zu berechnen, wurden semi-empirisch für idealisierte Bedingungen ermittelt. Die Effekte von Bodenbeschaffenheit, Vegetation und Schneebeschaffenheit werden teilweise durch Hinzufügen phänomenologisch motivierter Parameter berücksichtigt. Allerdings gibt es dazu bisher keine tiefergreifenden theoretischen Untersuchungen und Validierungen. Wir haben daher das Monte-Carlo Werkzeug namens URANOS entwickelt, welches speziell auf die Anforderungen der Umweltphysik und CRNS zugeschnitten wurde. Der benötigte Rechenaufwand konnte durch effektive, problemspezifische Methoden im Vergleich zu herkömmlichen Vielteilchensimulationen stark reduziert werden. In den letzten Jahren konnten wir damit das Verständnis der Signal-Reichweite-Beziehung deutlich verbessern und eine analytische Beschreibung unter Berücksichtigung von Umweltfaktoren herleiten. Das Hauptziel dieses Teilprojektes ist es, die Änderung des CRNS-Signals, hervorgerufen durch verschiedene Umweltfaktoren und Bodenstrukturen innerhalb des Einflussbereichs, zu verstehen. Dabei handelt es sich um folgende Faktoren: Bodenbeschaffenheit, vertikale Wasserverteilung in Boden und Luft, Landnutzung, Schneebedeckung, Bewuchs, und durch solches abgefangenes Wasser bei Regenfällen sowie generelle räumliche Inhomogenität. Um dies zu erreichen werden wir versuchen, Korrekturfunktion basierend auf physikalischen Modellen zu verwenden, um die wachsende Anzahl von empirischen und standortspezifischen Näherungen überflüssig zu machen. Zusätzlich werden die Neutronensimulationen benötigt, um den Einfluss verschiedener Detektoranordnungen zu untersuchen. Unverzichtbar sind die Neutronensimulationen für die Verbesserung bezüglich energieabhängiger Gewichtung und Weiterentwicklung der Neutronendetektoren sowie energiebereichsspezifischer Abschirmung. Des Weiteren werden sie für konzeptionelle Untersuchungen des Einflusses der Vegetation und weiterer Wasserspeicher benötigt. Für die Großversuchskampagne werden wir 3D-Modelle der Sensor-Standorte erstellen und die simulierten Messsignale den Arbeitsbereichen Großflächiges CRNS-Netzwerk und Mobiles CRNS zu Verfügung stellen. Schließlich können zusammen mit den Arbeitsbereichen Hydrologische Modellierung und Grundwasserneubildung räumlich-zeitliche Modellrechnungen durchgeführt werden um komplexe Zusammenhänge im Wasserhaushalt der Umwelt zu verstehen. Für die Weiterentwicklung des URANOS-Programms für den Einsatz im CRNS-Bereich benötigen wir die Vorschläge und Rückmeldungen der Nutzer.
Das Projekt "Kabelisolierung aus Naturstoffen" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Bundesstiftung Umwelt. Es wird/wurde ausgeführt durch: ISO-ELEKTRA, Elektrochemische Fabrik GmbH.
Das Projekt "Abschirmwirkung von Gebaeuden gegen Gamma-Strahlung" wird/wurde ausgeführt durch: Universität Hannover, Zentraleinrichtung für Strahlenschutz.Um die Genauigkeit von schnelleren Rechenmethoden (Point-Kernel) zu ueberpruefen, werden an vorgegeben einfachen Haustypen Monte-Carlo Berechnungen zur Ermittlung der Gamma-Strahlen-Felder durchgefuehrt. Es wird eine auessere Kontamination der Haeuser und des umgebenen Erdreichs angenommen.
Das Projekt "Artenschutz durch umweltverträgliche Beleuchtung (AuBe), Teilprojekt 'Insektenmonitoring, Bürgerbeteiligung und Leuchtenumrüstung in Fulda'" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Stadt Fulda, der Magistrat.
Das Projekt "Artenschutz durch umweltverträgliche Beleuchtung (AuBe), Teilprojekt 'Insektenmonitoring und Bürgerbeteiligung im Westhavelland'" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Naturschutzbund Deutschland Kreisverband Havelland e.V., Regionalverband Westhavelland.
Das Projekt "Artenschutz durch umweltverträgliche Beleuchtung (AuBe), Teilprojekt 'Insektenmonitoring und Bürgerbeteiligung in Krakow am See'" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Förderverein Naturpark Nossentiner,Schwinzer Heide e.V..
Das Projekt "Noble Gas Recovery System - Edelgas-Rückgewinnungssystem für LNGS, Teilprojekt 2" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Mainz, Institut für Physik.
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| Förderprogramm | 86 |
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