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Sentinel-5P TROPOMI Surface Nitrogendioxide (NO2), Level 4 – Regional (Germany and neighboring countries)

The TROPOMI instrument onboard the Copernicus SENTINEL-5 Precursor satellite is a nadir-viewing, imaging spectrometer that provides global measurements of atmospheric properties and constituents on a daily basis. It is contributing to monitoring air quality and climate, providing critical information to services and decision makers. The instrument uses passive remote sensing techniques by measuring the top of atmosphere solar radiation reflected by and radiated from the earth and its atmosphere. The four spectrometers of TROPOMI cover the ultraviolet (UV), visible (VIS), Near Infra-Red (NIR) and Short Wavelength Infra-Red (SWIR) domains of the electromagnetic spectrum. The operational trace gas products generated at DLR on behave ESA are: Ozone (O3), Nitrogen Dioxide (NO2), Sulfur Dioxide (SO2), Formaldehyde (HCHO), Carbon Monoxide (CO) and Methane (CH4), together with clouds and aerosol properties. This product displays the Nitrogen Dioxide (NO2) near surface concentration for Germany and neighboring countries as derived from the POLYPHEMUS/DLR air quality model. Surface NO2 is mainly generated by anthropogenic sources, e.g. transport and industry. POLYPHEMUS/DLR is a state-of-the-art air quality model taking into consideration - meteorological conditions, - photochemistry, - anthropogenic and natural (biogenic) emissions, - TROPOMI NO2 observations for data assimilation. This Level 4 air quality product (surface NO2 at 15:00 UTC) is based on innovative algorithms, processors, data assimilation schemes and operational processing and dissemination chain developed in the framework of the INPULS project. The DLR project INPULS develops (a) innovative retrieval algorithms and processors for the generation of value-added products from the atmospheric Copernicus missions Sentinel-5 Precursor, Sentinel-4, and Sentinel-5, (b) cloud-based (re)processing systems, (c) improved data discovery and access technologies as well as server-side analytics for the users, and (d) data visualization services.

Data from the Arizona FACE (Free-Air CO2 Enrichment) Experiments on Wheat at Ample and Limiting Levels of Water and Nitrogen

Four free-air CO2 enrichment (FACE) experiments were conducted on wheat (Triticum aestivum L. cv. Yecora Rojo) at Maricopa, Arizona, U.S.A. from December, 1992 through May, 1997. The first two were conducted at ample and limited (50% of ample) supplies of water, and second two at ample (350 kg N ha-1) and limited (70 and 15 kg N ha-1) supplies of fertilizer nitrogen. More than 50 scientists participated, and they collected a large and varied set of data on plant, soil, and microclimatic responses to the elevated CO2 and its interactions with the water and N treatments. The dataset has been popular with wheat growth modelers who have utilized the growth, yield, and other data to validate their models, which get used to predict likely future wheat productivity with projected global change. The dataset assembled herein contains many of these data, including management, soils, weather, physiology, phenology, biomass growth, leaf area, yield, quality, canopy temperatures, energy balance, soil moisture, nitrogen assimilation, and other data. Quelle: Verlagsinformation

Produktivität der Vegetation vielleicht höher als bisher angenommen

Pflanzen könnten global bis zu 45 Prozent mehr Kohlenstoff aufnehmen als bisher angenommen. Das schließt ein internationales Wissenschaftlerteam aus Schwankungen schwerer Sauerstoffatome im Kohlendioxid in der Atmosphäre, die mit dem El-Niño-Effekt verbunden sind. Da die Sauerstoffatome im Kohlendioxid zwischen den El-Niño-Jahren schneller als erwartet umgesetzt wurden, seien die aktuellen Schätzungen der Aufnahme an Kohlenstoff durch die Pflanzen wahrscheinlich zu gering. Sie sollten nach oben korrigiert werden, schreiben die Forscher in der Ausgabe des Wissenschaftsmagazins NATURE vom 28 September 2011. Statt 120 Milliarden Tonnen Kohlenstoff würde die gesamte Vegetation der Erde wahrscheinlich zwischen 150 und 175 Milliarden Tonnen Kohlenstoff pro Jahr aufnehmen. Dieser Wert ist eine Art Bruttosozialprodukt für die Vegetation und gibt an, wie produktiv die Biosphäre der Erde ist. Eine Überarbeitung dieser so genannten globalen Brutto-Primärproduktion hätte Auswirkungen auf die gekoppelten Klima-Kohlenstoff-Modelle, die in der Klimaforschung genutzt werden, um den künftigen Klimawandel vorherzusagen.

Erweiterung der Luftschadstoffprognosen des Umweltbundesamtes

Das Umweltbundesamt (⁠ UBA ⁠) stellt seit Ende der 1990er Jahre u. a. Karten bundesweiter Ozonprognosen zur Information der Öffentlichkeit bereit. Die Veröffentlichung der Karten erfolgt derzeit sowohl über die Webpräsenz des UBA als auch über die App „Luftqualität“. Die Luftschadstoffprognosen basieren auf Prognosen aus dem CAMS-Ensemble. Diese Prognosen werden täglich vom Copernicus Atmosphärendienst (Copernicus Atmosphere ⁠ Monitoring ⁠ Service, CAMS) in stündlicher Auflösung für den aktuellen Tag und die drei folgenden Tage bereitgestellt. Die Ensemble-Daten beruhen auf den Ergebnissen von mittlerweile 11 Chemie-Transport-Modellen (CTM), deren Output zum Teil durch die Assimilation von Satellitendaten optimiert wird (CAMS, 2021; CAMS, 2022). Das UBA betreibt seit einigen Jahren das „Online-Tool Ozonprognose“ für die operationelle ⁠ Prognose ⁠ der Luftschadstoffe Ozon und PM 10 (ohne verkehrsnahe Standorte) auf Basis korrigierter CAMS-Prognosen sowie eine Testumgebung zur Evaluierung der originalen und der korrigierten CAMS-Prognosen mit Hilfe statistischer Kennwerte. Als Korrekturverfahren wird dabei basierend auf Untersuchungen in IVU Umwelt (2018) die Hybrid-⁠ Vorhersage ⁠ verwendet. Im Rahmen des hier beschriebenen Projektes wurden Online-Tool und Testumgebung um den Luftschadstoff NO 2 , um die Differenzierung der Prognose bzw. Evaluierung nach Stationstypen sowie um Wochentags- und Feiertagskorrektur als verkehrsspezifische Ergänzungen der Hybrid-Vorhersage erweitert. Es wurde gezeigt, dass die Hybrid-Vorhersage auch bei der Anwendung auf NO 2 und PM 10 zu einer Verbesserung der Prognosegüte im Vergleich mit den reinen CAMS-Prognosen führt, und zwar sowohl an Area- als auch an Spot- bzw. Verkehrsstationen. Die Verwendung der Wochentags- und Feiertagskorrektur als Ergänzung der Hybrid-Vorhersage führt zu zusätzlichen Verbesserungen der NO 2 -Prognose an verkehrsnahen Standorten. Veröffentlicht in Umwelt & Gesundheit | 02/2024.

Geochemical, isotopic, geochronological data and assimilation plus fractional crystallization model of The Pleiades Volcanic Field (Northern Victoria Land, Antarctica)

Abstract

A synthetic dataset of paleo relative sea level observations for testing novel data assimilation approaches

TechnicalInfo

Waldbau

Die Hauptaufgaben der Forschung auf dem Gebiet des Waldbaus bestehen in der wissenschaftlichen Begleitung - des Umbaus von Nadelholzreinbeständen in naturnahe Mischwälder - der Pflege von Waldbeständen und - des Prozessschutzes bzw. der Prozessanalyse in Naturwaldzellen. Für diese Aufgaben wurde in Sachsen ein standorts- und waldstrukturrepräsentative Versuchsflächennetz angelegt. Dieses dient u.a. zur - ressourcenorientierten komplexen Analyse von Waldentwicklung (Bodenvegetation, Waldstruktur, Baumarten, Mischungen etc.) und Umweltdynamik (Mikroklima , Wasser) sowie der Ableitung von entsprechenden Wirkmechanismen bspw. über die - Erarbeitung, Weiterentwicklung und Nutzung von Prognosesystemen zur pflanzenprozess- und waldstrukturabhängigen Abschätzung von Wasserhaushalts- u. Wachstumsdynamiken. - Durchführung verschiedener ökophysiologischer Detailuntersuchungen (bspw. Assimilation, Transpiration, Biomassen, Reservestoffe wichtiger Baumarten/ Pflanzenarten) - waldstrukturorientierten Monitoring der Umweltdynamiken (Meteorologie, Strahlung, Wasserhaushalt etc.) und Umweltauswirkungen (Waldschadenserhebung). Die erforderliche Strukturierung, effektive Verfügbarkeit und Auswertung des erhobenen komplexen Datenpools wird über die Pflege und Weiterentwicklung des FIS Waldökologie, Waldverjüngung, Waldpflege erreicht. Im Rahmen des Waldbaus werden diese Forschungsergebnisse in die forstwirtschaftliche Praxis der Forstämter überführt. Dazu gehören u.a. folgende Teilaufgaben: - Erarbeitung von standorts- und waldstrukturabhängigen praxisorientierten waldbaulichen Bewirtschaftungsempfehlungen zum Waldumbau und zur Waldpflege - Untersuchung von waldbaulichen Rationalisierungsmöglichkeiten (Naturverjüngungen, Pflegeextensivierungen, Einbeziehung von Sukzessionsprozessen) - Zusammenfassung und Überführung der wissenschaftlichen Ergebnisse in Form von Merkblättern, Entwürfen zu Verfügungen und Erlassen für die forstliche Praxis - Durchführung und Weiterentwicklung des waldbaulichen Qualitätsmanagements der Forstbetriebe - Erarbeitung des jährlichen Waldzustandsberichts für Sachsen.

Erweiterung der Luftschadstoffprognosen des Umweltbundesamtes

Das Umweltbundesamt (UBA) stellt seit Ende der 1990er Jahre u. a. Karten bundesweiter Ozonprognosen zur Information der Öffentlichkeit bereit. Die Veröffentlichung der Karten erfolgt derzeit sowohl über die Webpräsenz des UBA als auch über die App „Luftqualität“.Die Luftschadstoffprognosen basieren auf Prognosen aus dem CAMS-Ensemble. Diese Prognosen werden täglich vom Copernicus Atmosphärendienst (Copernicus Atmosphere Monitoring Service, CAMS) in stündlicher Auflösung für den aktuellen Tag und die drei folgenden Tage bereitgestellt. Die Ensemble-Daten beruhen auf den Ergebnissen von mittlerweile 11 Chemie-Transport-Modellen (CTM), deren Output zum Teil durch die Assimilation von Satellitendaten optimiert wird (CAMS, 2021; CAMS, 2022). Das UBA betreibt seit einigen Jahren das „Online-Tool Ozonprognose“ für die operationelle Prognose der Luftschadstoffe Ozon und PM10 (ohne verkehrsnahe Standorte) auf Basis korrigierter CAMS-Prognosen sowie eine Testumgebung zur Evaluierung der originalen und der korrigierten CAMS-Prognosen mit Hilfe statistischer Kennwerte. Als Korrekturverfahren wird dabei basierend auf Untersuchungen in IVU Umwelt (2018) die Hybrid-Vorhersage verwendet. Im Rahmen des hier beschriebenen Projektes wurden Online-Tool und Testumgebung um den Luftschadstoff NO2, um die Differenzierung der Prognose bzw. Evaluierung nach Stationstypen sowie um Wochentags- und Feiertagskorrektur als verkehrsspezifische Ergänzungen der Hybrid-Vorhersage erweitert. Es wurde gezeigt, dass die Hybrid-Vorhersage auch bei der Anwendung auf NO2 und PM10 zu einer Verbesserung der Prognosegüte im Vergleich mit den reinen CAMS-Prognosen führt, und zwar sowohl an Area- als auch an Spot- bzw. Verkehrsstationen. Die Verwendung der Wochentags- und Feiertagskorrektur als Ergänzung der Hybrid-Vorhersage führt zu zusätzlichen Verbesserungen der NO2-Prognose an verkehrsnahen Standorten.

Standort Asse: Freisetzung volatiler Radionuklide auf dem Gaspfad (PDF, nicht barrierefrei)

GSF FORSCHUNGSZENTRUM FÜR UMWELT UND GESUNDHEIT FORSCHUNGSBERGWERK ASSE Schachtanlage Asse Freisetzung volatiler Radionuklide auf dem Gaspfad Colenco Bericht 3331/108 Oktober 2006 Colenco Power Engineering AG Baden, Schweiz Verfasser: Dr. M. Niemeyer, Dr. G. Resele Dr. Georg Resele Chefprojektleiter Dr. Matthias Niemeyer Leitender Chemiker Grundwasserschutz und Entsorgung Standort Asse: Freisetzung volatiler Radionuklide auf dem Gaspfad 2 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis........................................................................................................................ 2 Verzeichnis der Tabellen............................................................................................................. 2 Verzeichnis der Anlagen ............................................................................................................. 2 1Einleitung....................................................................................................................... 3 2Relevante Radionuklide in der Gasphase ..................................................................... 4 3Szenarien ...................................................................................................................... 5 4Konzeptuelles Modell .................................................................................................... 7 5Rechenfälle, Modellparameter und Resultate ............................................................... 9 5.1Systemverhalten des Nahfelds...................................................................................... 9 5.2Biosphärenszenarien................................................................................................... 10 5.2.1 5.2.2 5.2.3Referenz-Biosphäre: Landwirtschaftliche Nutzfläche .................................................. 10 Gering wahrscheinliches Alternativszenario: Freisetzung in Wohnhaus ..................... 10 Alternativszenario: Auflösung von 14CH4 in oberflächennahem Grundwasser und Einleitung in Fischteich................................................................................................ 11 5.3Resultate ..................................................................................................................... 15 6Schlussfolgerungen ..................................................................................................... 17 7Referenzen.................................................................................................................. 18 Verzeichnis der Tabellen Tabelle 1 Tabelle 2 Auswahl der relevanten Radionuklide für den Gaspfad ....................................4 Varianten und Resultate .................................................................................16 Verzeichnis der Anlagen Anhang: Verfeinerte Modellierung des Übertritts von 14CH4 aus der Gasphase in einen oberflächennahen Aquifer .....................................................................20 Standort Asse: Freisetzung volatiler Radionuklide auf dem Gaspfad 1 3 Einleitung Der Nachweis der radiologischen Langzeitsicherheit für die Schachtanlage Asse II wird sowohl für den Transport und die Freisetzung von Radionukliden in gelöster Form (Lösungspfad) als auch für den Transport von gasförmigen Verbindungen in der Gasphase (Gaspfad) geführt. Der Nachweis für den Lösungspfad erfolgt im Pro- jekt ALSA-C. Der vorliegende Bericht behandelt den Gaspfad. Da mit den Abfällen große Mengen an Metallen und organischen Verbindungen in das Grubengebäude eingebracht wurden, ist mit der Bildung entsprechend großer Gasmengen durch Korrosion und mikrobielle Zersetzung zu rechnen. Daher ist zu erwarten, dass diese Gase aus dem Grubengebäude in das Deckgebirge übertreten und durch dieses zur Geländeoberfläche aufsteigen, wodurch eventuell auch Ra- dionuklide in Gasphase bis in die Biosphäre gelangen. Im Folgenden werden mit ei- nem einfachen Modellansatz die potenziellen Strahlenexpositionen ermittelt, die ei- ne Freisetzung volatiler Radionuklidverbindungen auf dem Gaspfad zur Folge haben kann. Der Modellansatz knüpft an die Modellergebnisse für die Fluidbewegung im Grubengebäude mit dem numerischen Modell KAFKA im Rahmen des Langzeitsi- cherheitsnachweises für den Lösungspfad ([ALSA-C 2005], [ALSA-C 2006]) an. Der Modellansatz für die Berechnung der potenziellen Strahlenexposition aufgrund einer Radionuklidfreisetzung auf dem Gaspfad stützt sich im Wesentlichen auf die folgenden Systemkomponenten und Prozesse: • die Verteilung der radioaktiven Gase im Gesamt-Gasvolumen aus eingeschlos- sener Luft und gebildeten Gasen, • den Beginn und die Rate des Gasaustritts aus der Grube in das Deckgebirge gemäß Modellrechnungen mit KAFKA, • den unverzögerten Aufstieg der Gasphase durch das Deckgebirge ohne Minde- rung durch Lösungsprozesse, • die teilweise Auflösung der radioaktiven Gase in oberflächennahem Grundwas- ser, mit welchem ein Fischteich gespeist wird, und der anschließende Verzehr von Fisch, • die vollständige mikrobielle Oxidation des 14CH4 zu 14CO2 in den ungesättigten Bodenschichten vor dem Eintreten in die Atmosphäre und • die Inhalation von 14CO2 und die Ingestion von Nahrungsmitteln, welche aufgrund der Assimilation durch Pflanzen 14C enthalten. Untersucht werden sowohl verschiedene Entwicklungen des Systemverhaltens (Szenarien) im Nahfeld des Standorts Asse [Colenco 2006] als auch drei unter- schiedliche Szenarien für die Freisetzung in die Biosphäre und deren Auswirkungen auf die potentielle Strahlenexposition von Einzelpersonen.

FIS "Waldökologie, Waldverjüngung, Waldpflege"

Im Fachinformationssystem Waldökologie, Waldverjüngung und Waldpflege werden alle am SBS erfassten Daten und Informationen aus waldbaulichen Versuchsflächensystemen zusammengefasst. Dies betrifft mehrere Teilbereiche des waldbaulichen Versuchswesens, hierfür wurden jeweils spezielle Teilprojekte eines komplexen Datenbanksystems [DATAPOOL] entwickelt. Folgende DATAPOOL - Projekte sind bisher spezifiziert und werden verwendet: - Mikroklima / Waldklima - Waldertrag und Bestandesstruktur - Ökophysiologie Darüber hinaus werden Vegetationsdaten in einem gesonderten Access Datenbankprojekt [VEGETATI] gehalten und bereitgestellt. Insbesondere das komplexe DATAPOOL Projekt ermöglicht die Bereitstellung umfassender Informationen für weitere erforderliche Auswertungsschritte: So sind beispielsweise umfangreiche ertrags- und waldwachstumskundliche Auswertungen der erfassten Versuchsflächen [spez. ertragskundliches Auswerteprogramm] in Abhängigkeit von waldbaulichen Behandlungsvarianten, standörtlichen Unterschieden oder anderen Einflussfaktoren möglich. Darüber hinaus können über die räumliche Darstellung und Auswertung der Bodenvegetations- und Bestandesstrukturen in 2d- und 3d Varianten auf Basis eines CAD-Systems und eines speziellen 'Waldbau-Visualisierungstools auch quantifizierte Strukturanalysen erstellt, Wachstums- bzw. Vitalitätsabhängigkeiten hinsichtlich der Bodenvegetation (Kleinstandort) oder der Bestandesstruktur (Konkurrenz) hergestellt werden. Mit der Verfügbarkeit der digitalen Standortsinformationen wird auch eine Verschneidung mit allen räumlichen/ flächenhaften FGIS - Informationen für spezielle Auswertungszwecke möglich (Schnittstelle zum FGIS). Kombinationen aus ökophysiologischen und mikroklimatischen Daten werden i.d.R. benötigt, um für typische Standortsbedingungen artspezifische/ herkunftsspezifische Umweltabhängigkeiten der Assimilation und Transpiration zu ermitteln - gefundene funktionale Abhängigkeiten gehen in Simulationsmodelle zur umweltabhängigen Berechnung der ökophysiologischen Aktivität der relevanten Arten der Bodenvegetation sowie der Baumarten des Waldumbaus ein. Über die mikroklimatischen Daten der Waldklimastationen stehen i.d.R. auch standortsrepräsentative hochauflösende Jahresdynamiken der Umweltbedingungen (Meteorologie, Bodenfeuchte, Strahlung) aus differenzierten Varianten waldbaulicher Versuche und aus Freiflächenmessungen zur Verfügung. Diese werden eingesetzt, um abgelaufene Umweltbedingungen hinsichtlich relevanter Prozesse im Wald (Wachstum, Vitalität, Schaderreger, Vegetationsentwicklung etc.) beurteilen zu können. Sie sind essentielle Voraussetzung zum 'treiben' von Modellen der Waldentwicklung bzw. des Waldwachstums, des Wasserhaushaltes im Wald oder auch für Modelle hinsichtlich der Schaderregerentwicklung etc.

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