Die Variabilität der oberen Atmosphäre der Erde wird durch die Schwankungen in der Absorption solarer UV- und EUV-Strahlung die Ionosphäre hervorgerufen. Dabei tritt jedoch eine Verzögerung auf, die durch das Zusammenspiel verschiedener physikalischer und chemischer Prozesse verursacht wird. So haben die bestimmenden Ionisations- und Rekombinationsprozesse in den verschiedenen Schichten der Ionosphäre, aber auch Transportprozesse einen entscheidenden Einfluss. Die Rolle dieser Prozesse wurde in verschiedenen Studien untersucht, jedoch haben sich diese Analysen bisher nur mit einzelnen Aspekten der Verzögerung beschäftigt.Im Projekt DRIVAR II werden jene Aspekte der Verzögerung untersucht werden, die bisher nicht in Studien aufgenommen wurden. Dies beinhaltet die Variation der Verzögerung in hohen und niedrigen Breiten und die Rolle von Kopplungsprozessen zwischen Thermosphäre und Ionosphäre. Aufbauend auf diesen Ergebnissen und vorangegangenen Studien wird im Rahmen des Projektes eine globale Beschreibung der Verzögerung bereitgestellt.Die Analyse wird dabei einerseits auf etablierten Datensätzen (z.B. SDO-EVE, GOES, GUVI, Ionosonde oder TEC-Karten) aufbauen, aber andererseits auch neue Daten berücksichtigen (z.B. GOLD und ICON). Diese Vielzahl an solaren, thermosphärischen und ionosphärischen Parametern wird eine detaillierte Beschreibung der ionosphärischen Verzögerung ermöglichen. Hinzu kommen Modelluntersuchungen mit dem Coupled Thermosphere Ionosphere Plasmasphere Electrodynamics (CTIPe) Modell und dem Thermosphere-Ionosphere- Electrodynamics General Circulation (TIE-GCM) Modell. Die Untersuchungen mithilfe dieser Modelle werden die verantwortlichen Prozesse ionosphärischer Variabilität zu bestimmen. Mit den Ergebnissen der Untersuchungen sollen dann ggf. auch Vorschläge für die Optimierung dieser Modelle formuliert werden und empirische Modelle ergänzt werden.Mit dem DRIVAR-II-Projekt werden die ionosphärischen und thermosphärischen Prozesse, welche die verzögerte Reaktion der Ionosphäre bestimmen umfassender und genauer analysiert. Diese Untersuchungen werden auch das generelle Verständnis von Prozessen in der oberen Atmosphäre verbessern und sind für das Vorhersagen von ionosphärischen Bedingungen interessant.Das Projekt ist eine Kooperation zwischen dem Institut für Solar-Terrestrische Physik in Neustrelitz und dem Institut für Meteorologie der Universität Leipzig.
Die Untersuchung des Klimawandels erfordert langfristige Beobachtungen. Die passive Fernerkundung hat sich dabei als ein leistungsfähige Methode zur Untersuchung der Zusammensetzung der Atmosphäre bis etwa 60 km Höhe etabliert. Derartige Beobachtungen können vom Mikrowellenspektralbereich über das Infrarot bis ins UV/Vis durchgeführt werden. Messungen im infraroten Spektralbereich sind von hoher Relevanz, da dort viele Spurengase der Stratosphäre und Troposphäre nachgewiesen werden können. Seit etwa drei Jahrzehnten werden Infrarot-Beobachtungen mit FTIR-Spektrometern durchgeführt.Der hochalpine Standort am Jungfraujoch/Schweiz begann 1984 mit regelmäßigen FTIR-Beobachtungen. Bereits im geophysikalischen Jahr 1950/1951 wurden jedoch bahnbrechende Beobachtungen mit einem Gitterspektrometer zur Untersuchung der Erd- und Sonnenatmosphäre aufgenommen. Die entsprechenden Spektren für 1950/1951 sind auf ~ 80 Papierrollen verfügbar und decken insgesamt den Spektralbereich von 2,8 bis 23,7 um ab (entsprechend 422 bis 3571 cm-1). Weitere Gitterspektren sind als elektronische Dateien für den Zeitraum 1976-1989 verfügbar, sie decken jedoch nur schmale Spektralbereiche ab welche HCl, HF, N2O und CH4 abdecken. Da das Gitterspektrometer, wie auch die aktuellen FTIR-Spektrometer, vom Boden aus in Richtung Sonne im infraroten Spektralbereich misst, enthalten die Spektren auch die atmosphärischen Absorptionsmerkmale der Spurengase, wie die aktuellen FTIR-Spektren.Ziel unseres Projekts ist die Digitalisierung, Konservierung und Analyse der historischen Spektren, die 1950 und 1951 aufgenommen wurden. Dies soll zusammen mit einer Analyse der Spektren für den Zeitraum 1976-1989 erfolgen. Dies erlaubt es uns, die atmosphärische Zusammensetzung für einige Spurengase auf ihrem Hintergrundniveau zu untersuchen, bevor die Menschheit begann sie signifikant zu verändern, und ihre langfristige Entwicklung bis zur Gegenwart zu vermessen.Wir schlagen vor, die historischen Spektren für einige Spurengase zu analysieren. Selbst für jene Spurengase, die bereits in den historischen Spektren analysiert wurde, ist eine neue Auswertung aus zwei Gründen extrem wichtig. (i) die spektralen Daten haben sich aufgrund neuer Labormessungen und der Entwicklung der Molekülspektroskopie verbessert und (ii) die Auswertealgorithmen wurden aufgrund der Verfügbarkeit von schnellen Computern und Verbesserungen der Auswertesoftware signifikant weiterentwickelt.Die auszuwertenden Spurengase von Interesse beeinhalten CH4, N2O, CO, HCN, HNO3, C2H6, OCS und HCl. Für einige wenige Spurengase, wie HCl, kann die Auswertung aufgrund des geringen Signal-Rausch-Verhältnisses und der geringeren spektralen Auflösung der historischen Spektren schwierig sein. Aber selbst für diese Spurengase kann eine obere Grenze angegeben werden, was für die Untersuchung der langfristigen Änderung der atmosphärischen Zusammensetzung wichtig ist.
The instrument package will enable in situ measurements of aerosol optical properties and cloud condensation nuclei (CCN) activation at high temporal and spatial resolution on HALO aircraft missions. The measured parameters will be: aerosol scattering and absorption coefficients at multiple wavelengths, black carbon equivalent mass concentrations, CCN number concentrations and efficiencies as a function of water vapour supersaturation and particle diameter (CCN spectra). Advanced measurement techniques and instrumentation will be developed, adapted, and integrated on HALO. A multi-channel CCN counter measuring the supersaturation and size dependence of CCN concentration and efficiency at high time resolution will be newly designed on the basis of a prototype system developed and applied in our group for ground-based measurements. The optical techniques, most of which are also already used in our group, will be optimized with regard to sensitivity and time resolution. The instrument package will be used to study the impact of aerosols on atmospheric processes and climate, as foreseen in the demo mission ACRIDICON and follow-up projects. The results will be essential for understanding and quantifying the direct and indirect effects of anthropogenic and natural aerosols on the Earth's energy balance and hydrological cycle. Moreover, individual modules can and shall be used to complement missions which are not focused on but influenced by aerosol properties, such as the demo mission NARVAL and other missions investigating clouds and precipitation (e.g., NEPTUN).
Zwei aktuell sehr vielversprechende Solarzellenarten basieren auf Dünnschichttechnologien. Im Speziellen übertrifft Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) mit einer Effizienz von größer 21 % bereits multikristallines Si mit der Aussicht auf weitere Kostenreduktion. Ein größerer Sprung in Effizienz und daher eine zusätzliche Kostenersparnis wird durch die Tandem-Kombination verschiedener Solarzellenarten erwartet, die auf verschiedene Absorptionsbereiche des Sonnenspektrums spezialisiert sind. Bisher erwies es sich als sehr schwierig, ein passendes Hochband-Material für die Kombination mit CIGS als Basiszelle zu finden. Dies scheint nun mit den neu aufgekommenen Perowskit-Solarzellen in Reichweite zu rücken. In nur 4 Jahren konnte diese Solarzellenklasse einen rasanten Anstieg in der Effizienz auf mittlerweile mehr als 20 % verzeichnen. Das vorgeschlagene Projekt zielt darauf ab, das Potential, aber auch die fundamentalen Aspekte neuer Perowskit-Solarzellen in Einzelzellen und in ihrer Anwendung in Tandemzellen zusammen mit CIGS-Basis-Zellen auszuloten, um die Effizienzen jenseits der Werte der Einzelzellen anzuheben. Das Projekt vereint vier starke Partner: ZSW und MDO gehören zu den erfahrensten und erfolgreichsten Forschungsgruppen auf den Gebieten der CIGS- bzw. Perowskite-Forschung, während MHA und KIT eine weitreichende Expertise in der Analyse von Halbleitern und Solarzellen beisteuern. Ausgehend von der Entwicklung neuer Perowskitmaterialien und der Optimierung der Einzelzellen werden neue Zellarchitekturen und Kontaktschichten evaluiert und schließlich in sowohl mechanisch gestapelten als auch in monolithisch integrierten Tandemzellen integriert. Damit soll die Effizienz im Vergleich zu den Einzelzellen deutlich gesteigert werden.
Zwei aktuell sehr vielversprechende Solarzellenarten basieren auf Dünnschichttechnologien. Im Speziellen übertrifft Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) mit einer Effizienz von größer 21 % bereits multikristallines Si mit der Aussicht auf weitere Kostenreduktion. Ein größerer Sprung in Effizienz und daher eine zusätzliche Kostenersparnis wird durch die Tandem-Kombination verschiedener Solarzellenarten erwartet, die auf verschiedene Absorptionsbereiche des Sonnenspektrums spezialisiert sind. Bisher erwies es sich als sehr schwierig, ein passendes Hochband-Material für die Kombination mit CIGS als Basiszelle zu finden. Dies scheint nun mit den neu aufgekommenen Perowskit-Solarzellen in Reichweite zu rücken. In nur 4 Jahren konnte diese Solarzellenklasse einen rasanten Anstieg in der Effizienz auf mittlerweile mehr als 20 % verzeichnen. Das vorgeschlagene Projekt zielt darauf ab, das Potential, aber auch die fundamentalen Aspekte neuer Perowskit-Solarzellen in Einzelzellen und in ihrer Anwendung in Tandemzellen zusammen mit CIGS-Basis-Zellen auszuloten, um die Effizienzen jenseits der Werte der Einzelzellen anzuheben. Das Projekt vereint vier starke Partner: ZSW und MDO gehören zu den erfahrensten und erfolgreichsten Forschungsgruppen auf den Gebieten der CIGS- bzw. Perowskite-Forschung, während MHA und KIT eine weitreichende Expertise in der Analyse von Halbleitern und Solarzellen beisteuern. Ausgehend von der Entwicklung neuer Perowskitmaterialien und der Optimierung der Einzelzellen werden neue Zellarchitekturen und Kontaktschichten evaluiert und schließlich in sowohl mechanisch gestapelten als auch in monolithisch integrierten Tandemzellen integriert. Damit soll die Effizienz im Vergleich zu den Einzelzellen deutlich gesteigert werden.
Zwei aktuell sehr vielversprechende Solarzellenarten basieren auf Dünnschichttechnologien. Im Speziellen übertrifft Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) mit einer Effizienz von größer 21 % bereits multikristallines Si mit der Aussicht auf weitere Kostenreduktion. Ein größerer Sprung in Effizienz und daher eine zusätzliche Kostenersparnis wird durch die Tandem-Kombination verschiedener Solarzellenarten erwartet, die auf verschiedene Absorptionsbereiche des Sonnenspektrums spezialisiert sind. Bisher erwies es sich als sehr schwierig, ein passendes Hochband-Material für die Kombination mit CIGS als Basiszelle zu finden. Dies scheint nun mit den neu aufgekommenen Perowskit-Solarzellen in Reichweite zu rücken. In nur 4 Jahren konnte diese Solarzellenklasse einen rasanten Anstieg in der Effizienz auf mittlerweile mehr als 20 % verzeichnen. Das vorgeschlagene Projekt zielt darauf ab, das Potential, aber auch die fundamentalen Aspekte neuer Perowskit-Solarzellen in Einzelzellen und in ihrer Anwendung in Tandemzellen zusammen mit CIGS-Basis-Zellen auszuloten, um die Effizienzen jenseits der Werte der Einzelzellen anzuheben. Ausgehend von der Entwicklung neuer Perowskitmaterialien und der Optimierung der Einzelzellen werden neue Zellarchitekturen und Kontaktschichten evaluiert und schließlich in sowohl mechanisch gestapelten als auch in monolithisch integrierten Tandemzellen integriert. Damit soll die Effizienz im Vergleich zu den Einzelzellen deutlich gesteigert werden.
Das Ziel des Teilprojektes ist die Entwicklung optisch anregbarer, katalytisch aktiver Metallnanopartikel und Methoden zur Funktionalisierung von transparenten porösen Katalysatorträgern mit diesen Partikeln. Diese Träger erlauben bei geeigneter optischer Anregung eine optisch beeinflussbare (schaltbare) Katalyse, bei der ein Teil der sonst notwendigen thermischen Aktivierungsenergie konventioneller Katalysatoren gespart werden kann. Die optischen Anregungsbedingungen seitens der Lichtquelle (Wellenlänge, Leistung) und Partikel (Absorptionsspektrum) müssen aufeinander abgestimmt werdenund Licht-geometrischen Randbedingungen der geplanten Anwendung als lichtgetriebenes Katalysatorsystem genügen. Der Nachweis der photokatalytischen Aktivität sowie der Umsetzung dieses Konzeptes erfolgt in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern. Der Arbeitsplan beinhaltet theoretische Arbeitspunkte (Simulationen zum spektralen Verhalten der Metallpartikel, Simulation der Lichtintensitäten und Design derUV-Lichtquellen) sowie präparative und messtechnische Arbeiten (Entwicklung der Partikel (insbesondere Pt, Pd und Au von 30 bis 50 nm Größe), deren strukturelle und spektrale Charakterisierung, ihr Dispergierungsverhalten, die Anbindung bzw. Infiltration der Partikel an den porösen Glasträgern und deren spektrales Verhalten, u.a.). Es sind zwei Meilensteine zum Nachweis des lichtgetriebenen, katalytischen Effekts und zur Herstellung der Partikel mit einem Resonanzmaximum bei 300-380 nm geplant.
Eine Erhoehung des Wirkungsgrads von Feuerungsanlagen ist eine der wirksamsten Massnahmen zur Verringerung des Energieverbrauchs und damit gleichzeitig zur Reduktion der CO2-Emission. Eine Steigerung des Wirkungsgrads kann durch Waermerueckgewinnung aus dem Abgas z.B. zur Vorwaermung der Verbrennungsluft, durch eine Verringerung der Waermeverluste durch die Waende von Feuerungsanlagen z.B. durch kompaktere Anlagen mit geringeren Oberflaechen und durch eine Verbesserung der Waermeuebertragung im Ofenraum z.B. durch eine Erhoehung der Waermeabgabe der Flamme bzw. der Feuerraumgase erzielt werden. Im Rahmen dieses europaeischen Forschungsvorhabens soll versucht werden, die Waermeabgabe aus dem Feuerraum an das Waermgut (oder Waermetauscher) durch eine Erhoehung der Waermeuebertragung durch Konvektion und Strahlung zu erhoehen. Die Untersuchungen sollen fuer low-NOx Brenner mit hoher Verbrennungsluftvorwaermung (FLOX hoch TM und Stufenverbrennung) und fuer oxy-fuel Brenner durchgefuehrt werden. Eine Moeglichkeit zur Erhoehung des Strahlungsanteils der Flamme ist z.B. eine partielle Russbildung in der Flammenzone. Die Untersuchungen werden beispielhaft fuer Brenner, die an Glasschmelzwannen mit rekuperativer Luftvorwaermung eingesetzt werden koennen, durchgefuehrt. Glasschmelzoefen wurden deshalb ausgewaehlt, weil hier neben der Optimierung der Waermeuebertragung auch das NOx-Problem noch zu loesen ist. Die Ergebnisse der Untersuchungen koennen jedoch auch auf andere Feuerungsanlagen uebertragen werden. Neben experimentellen Untersuchungen wird auch eine mathematische Modellierung der Waermeuebertragung und der NOx-Bildung etc durchgefuehrt, um eine moeglichst schnelle Uebertragung der Forschungsergebnisse auf unterschiedliche Industrieanlagen zu ermoeglichen. Aus diesem Grund wurden die auf dem Gebiet der mathematischen Modellierung von Feuerungsanlagen fuehrenden Hochschulen mit in das Projekt eingebunden. Der Beitrag des GWI zum Gesamtprojekt kann in die folgenden Arbeitsschritte eingeteilt werden: 1) Untersuchung der Mischungs- und Reaktionsvorgaenge in low-NOx Flammen; 2) Ermittlung der Waermeuebertragungseigenschaften von Flammen; 2.1 Standardbrenner; 2.2 Low-NOx Brenner; 3) Optimierung der Waermeuebertragungseigenschaften von low-NOx Flammen; 4) Anpassung der spektralen Strahlungseigenschaften von low-NOx Flammen an das Absorptionsspektrum von Glasschmelzen; 5) Ermittlung der Waermeuebertragungseigenschaften von low-NOx oxy-fuel Flammen; 6) Vergleich der Waermeuebertragungseigenschaften von Erdgas-Luft- und Erdgas-Sauerstoff-Flammen. Mit den Arbeiten wurde am 1.1.98 begonnen.
Ziel des Projektes ist die Entwicklung und der Einsatz von faseroptischen Diagnostiksystemen zur räumlich aufgelösten Analyse von Flammenemissionen in der Brennkammer und zur hochdynamischen Bestimmung von Schwellwertüberschreitung der CO-Konzentrationen in der Austrittsebene von seriennahen Gasturbinenbrennkammern, sowie die Anwendung von Tomographiealgorithmen zur dreidimensionalen Rekonstruktion von Flammenfronten. Es werden druckdichte und hitzebeständige optische Faserbündel entwickelt, die Flammenemissionen aus dem Brennkammerbereich der Gasturbinen zunächst zu Detektoren bzw. unter Erhaltung der Bildinformation zu Kamerasystemen übertragen. Dort werden die Flammenemissionen analysiert und für qualitative und quantitative Interpretation der Verbrennungsvorgänge ausgewertet. Weiterhin werden die Laserabsorptionsmethode im erweiterten nahinfraroten Spektralbereich zur zeitlich hochaufgelösten Schwellwertmessung der CO-Konzentrationen im Abgasbereich der Flammen entwickelt, um Aussagen über die Qualität des Verbrennungsprozesses zu gewinnen. Zudem werden Berechnungen zur tomografischen Rekonstruktion der räumlichen Verteilungen der Flammenstruktur durchgeführt, die aus der Detektion von Flammenemissionen mittels der Faseroptiken aus verschiedenen Blickrichtungen in die Brennkammer erhalten werden. Insgesamt werden die Experimente und tomografischen Rekonstruktionen helfen, das Brennverhalten von modernen Gasturbinen besser zu verstehen und zu optimieren.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 43 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 43 |
| License | Count |
|---|---|
| offen | 43 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 36 |
| Englisch | 10 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 30 |
| Webseite | 13 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 28 |
| Lebewesen & Lebensräume | 28 |
| Luft | 33 |
| Mensch & Umwelt | 43 |
| Wasser | 25 |
| Weitere | 43 |