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Verzögerte Antwort der Ionosphäre auf Variationen des solaren EUV (DRIVAR)

Das Projekt "Verzögerte Antwort der Ionosphäre auf Variationen des solaren EUV (DRIVAR)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Kommunikation und Navigation durchgeführt. Das ionosphärische Plasma reagiert auf Änderungen der ionosphärischen EUV und UV-Strahlung auf der Zeitskala der solaren Rotation mit einer Verzögerung von 1-2 Tagen. Es wird angenommen, dass diese Verzögerung auf Transportprozesse von der unteren Ionosphäre in die F-Region zurück zu führen ist, doch wurden bislang nur begrenzte Modelluntersuchungen durchgeführt, um diesen Zusammenhang zu belegen. Innerhalb von DRIVAR sollen die Prozesse, die für die ionosphärische Verzögerung verantwortlich sind, durch umfassende Datenanalyse und Modellierung untersucht werden. Verschiedene solare Proxies sowie spektral aufgelöste EUV- und UV-Flüsse aus Satellitenmessungen werden verwendet und zusammen mit ionosphärischen Parametern analysiert, welche aus GPS-Radiookkultationsmessungen, Ionosondenmessungen und GPS-Gesamtelektronenmessungen stammen. Letztere haben sowohl den Vorteil einer globalen Abdeckung als auch einer z.T. räumlich hoher Auflösung. Die ionosphärsche Verzögerung wird auf verschiedenen Zeitskalen ionosphärischer Variation (Tage, solare Rotation, saisonal) untersucht, und regionale Abhängigkeiten werden analysiert.Wegen des komplexen Charakters der involvierten Prozesse in der Thermosphäre und Ionosphäre werden Experimente mit numerischen Modellen benötigt, um die der Verzögerung zugrundeliegenden Prozesse physikalisch zu untersuchen. Wir verwenden das Coupled Thermosphere Ionosphere Plasmasphere Electrodynamics (CTIPe), um die Verzögerung zu simulieren und führen Sensitivitätsstudien durch um die zur ionosphärischen Verzögerung führenden Prozesse im Detail zu analysieren. Zusätzliche Experimente werden mit dem Upper Atmosphere Model (UAM) durchgeführt.Die Ergebnisse von DRIVAR werden zu einem verbesserten Verständnis ionosphärischer Prozesse führen und werden insbesondere in der Vorhersage ionosphärischer Variabilität Anwendung finden, z.B. bei der Analyse und Vorhersage von GNSS- Positionsfehlern.

Analyse und Nowcasting von konvektiven Systemen mit VERA

Das Projekt "Analyse und Nowcasting von konvektiven Systemen mit VERA" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wien, Institut für Meteorologie und Geophysik durchgeführt. Die genaue Vorhersage von Gewittern ist sowohl für die Wissenschaft als auch für die Öffentlichkeit ein wichtiges Anliegen, da konvektive Ereignisse im Sommer zu den größten Naturgefahren in unseren Breiten gehören. Um die Entstehungsprozesse von Gewittern genauer zu verstehen, ist eine Untersuchung von Konvektion auf einer hoch auflösenden Skala nötig. Nur damit kann man den heutigen Anforderungen an die Vorhersage (in Bezug auf Zeit, Raum und Intensität) gerecht werden. Zu diesem Zweck wird im nächsten Jahr im Rahmen von zwei internationalen Projekten (COPS und MAP D-PHASE) im Süden von Deutschland eine groß angelegte Messkampagne durchgeführt. Das Hauptziel dieser Kampagne ist die Erstellung eines hochwertigen Datensatzes für die Untersuchung konvektiver Prozesse, von der Auslösung von Konvektion über die Wolken- und Niederschlagsbildung bis hin zur Untersuchung von Wolkenchemie und Hydrometeoren. Damit sollen meteorologische (und hydrologische) Vorhersagen für konvektive Ereignisse verbessert werden. Sowohl bei COPS (Convective and Orographically-induced Precipitation Study; Teil des Priority Program SSP 1167 der Deutschen Forschungsgemeinschaft) als auch bei MAP D-PHASE (Mesoscale Alpine Program Demonstration of Probabilistic Hydrological and Atmospheric Simulation of flood Events in the Alpine region, ein von der Welt-Meteorologischen Organisation gefördertes Projekt) ist das Institut für Meteorologie und Geophysik in der Planungsphase vertreten. Im Rahmen des vorgeschlagenen Projektes soll die Messkampagne durch den Einsatz eines eigenen Meso-Messnetzes und Personal unterstützt werden, womit ein wichtiger Beitrag zu dem einmaligen Datensatz, der durch den Einsatz verschiedenster Messsysteme (Bodenstationen, Dopplerradar, Lidar, Satelliten, Flugzeuge, Radiosonden, ...) zu Stande kommt, geleistet wird. Mit Hilfe der Daten aus der Feldkampagne soll im Zuge des Projektes das Analyseverfahren VERA, das im Rahmen von FWF-Projekten am Institut entwickelt worden ist, einerseits für das Nowcasting von Gewittern, andererseits zur genaueren Niederschlagsanalyse, weiterentwickelt werden. Für beide Entwicklungsschritte wird dem Fingerprint-Ansatz, mit dem Zusatzinformation für das Downscaling meteorologischer Felder in die VERA-Analyse implementiert werden kann, eine wichtige Rolle zukommen. Dieser Ansatz wird für 3 Dimensionen, mehrere Fingerprints und höhere Auflösungen (bis 1km Gitterdistanz) erweitert. Mittels des Datensatzes werden neue Fingerprints entwickelt, die dazu beitragen werden, die Analysegenauigkeit für den Niederschlag und die Vorhersagbarkeit von Gewittern in Echtzeit mit Routinedaten zu verbessern. Das fertig entwickelte Analyseverfahren soll dann in einem weiteren Schritt zur Echtzeit-Validierung von hoch auflösenden Wettermodellen verwendet werden, wobei ein neuer Ansatz des Vergleiches zum Tragen kommt. Auch dadurch wird ein Beitrag zur besseren Vorhersagbarkeit von Gewittern geleistet.

Teil 3

Das Projekt "Teil 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Geophysik durchgeführt. Das MWK und das UM von Baden-Württemberg haben mit der Einrichtung des LFZG die Grundlage für eine abgestimmte Geothermieforschung in BW geschaffen. Die wissenschaftlichen Partnerinstitutionen des LFZG legen einen Verbundantrag zur Tiefengeothermie für die Jahre 2016-2018 vor, der sich auf konkrete Projekt-Standorte, methodische Weiterentwicklung im Bereich der Erdbebenlokalisierung, Gewinnung relevanter Daten und Modellierungen im Bohrloch- und Reservoir-Maßstab fokussiert. Ein wesentlicher Schwerpunkt ist dabei der Wissenstransfer innerhalb der Fachbereiche aber insbesondere nach Außen auf die interessierte Öffentlichkeit. Im Einzelnen werden an den Partnerstandorten des LFZG folgende Untersuchungen durchgeführt: 1. Öffentlichkeitsarbeit und Wissenstransfer in der Geothermie-Forschung 2. Hochauflösendes seismisches Monitoring 3. Vergleiche der Geologische Charakterisierung von Odenwald/Schwarzwalds 4. Untersuchung des Einflusses von Fehlern in Geschwindigkeitsmodellen auf die relative Lokalisierung von Erdbeben zur Steigerung der Verlässlichkeit von Erdbebenlokalisierungen 5. Geochemische Charakterisierung tiefer Reservoirfluide 6. Bohrlochsimulationsmodellierung 7. Geologische Untergrundmodellierung für den Campus Nord.

Teil 5

Das Projekt "Teil 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), European Institute for Energy Research EIfER durchgeführt. Das MWK und das UM von Baden-Württemberg haben mit der Einrichtung des LFZG die Grundlage für eine abgestimmte Geothermieforschung in BW geschaffen. Die wissenschaftlichen Partnerinstitutionen des LFZG legen einen Verbundantrag zur Tiefengeothermie für die Jahre 2016-2018 vor, der sich auf konkrete Projekt-Standorte, methodische Weiterentwicklung im Bereich der Erdbebenlokalisierung, Gewinnung relevanter Daten und Modellierungen im Bohrloch- und Reservoir-Maßstab fokussiert. Ein wesentlicher Schwerpunkt ist dabei der Wissenstransfer innerhalb der Fachbereiche aber insbesondere nach Außen auf die interessierte Öffentlichkeit. Im Einzelnen werden an den Partnerstandorten des LFZG folgende Untersuchungen durchgeführt: 1. Öffentlichkeitsarbeit und Wissenstransfer in der Geothermie-Forschung 2. Hochauflösendes seismisches Monitoring 3. Vergleiche der Geologische Charakterisierung von Odenwald/Schwarzwalds 4. Untersuchung des Einflusses von Fehlern in Geschwindigkeitsmodellen auf die relative Lokalisierung von Erdbeben zur Steigerung der Verlässlichkeit von Erdbebenlokalisierungen 5. Geochemische Charakterisierung tiefer Reservoirfluide 6. Bohrlochsimulationsmodellierung 7. Geologische Untergrundmodellierung für den Campus Nord.

Teil 4

Das Projekt "Teil 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Geo- und Umweltnaturwissenschaften, Professur Mineralogie - Petrologie durchgeführt. Das MWK und das UM von Baden-Württemberg haben mit der Einrichtung des LFZG die Grundlage für eine abgestimmte Geothermieforschung in BW geschaffen. Die wissenschaftlichen Partnerinstitutionen des LFZG legen einen Verbundantrag zur Tiefengeothermie für die Jahre 2016-2018 vor, der sich auf konkrete Projekt-Standorte, methodische Weiterentwicklung im Bereich der Erdbebenlokalisierung, Gewinnung relevanter Daten und Modellierungen im Bohrloch- und Reservoir-Maßstab fokussiert. Ein wesentlicher Schwerpunkt ist dabei der Wissenstransfer innerhalb der Fachbereiche aber insbesondere nach Außen auf die interessierte Öffentlichkeit. Im Einzelnen werden an den Partnerstandorten des LFZG folgende Untersuchungen durchgeführt: 1. Öffentlichkeitsarbeit und Wissenstransfer in der Geothermie-Forschung 2. Hochauflösendes seismisches Monitoring 3. Vergleiche der Geologische Charakterisierung von Odenwald/Schwarzwalds 4. Untersuchung des Einflusses von Fehlern in Geschwindigkeitsmodellen auf die relative Lokalisierung von Erdbeben zur Steigerung der Verlässlichkeit von Erdbebenlokalisierungen 5. Geochemische Charakterisierung tiefer Reservoirfluide 6. Bohrlochsimulationsmodellierung 7. Geologische Untergrundmodellierung für den Campus Nord.

Teil 2

Das Projekt "Teil 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Offenburg, Institut für wissenschaftliche Weiterbildung durchgeführt. Das MWK und das UM von Baden-Württemberg haben mit der Einrichtung des LFZG die Grundlage für eine abgestimmte Geothermieforschung in BW geschaffen. Die wissenschaftlichen Partnerinstitutionen des LFZG legen einen Verbundantrag zur Tiefengeothermie für die Jahre 2016-2018 vor, der sich auf konkrete Projekt-Standorte, methodische Weiterentwicklung im Bereich der Erdbebenlokalisierung, Gewinnung relevanter Daten und Modellierungen im Bohrloch- und Reservoir-Maßstab fokussiert. Ein wesentlicher Schwerpunkt ist dabei der Wissenstransfer innerhalb der Fachbereiche aber insbesondere nach Außen auf die interessierte Öffentlichkeit. Im Einzelnen werden an den Partnerstandorten des LFZG folgende Untersuchungen durchgeführt: 1. Öffentlichkeitsarbeit und Wissenstransfer in der Geothermie-Forschung 2. Hochauflösendes seismisches Monitoring 3. Vergleiche der Geologische Charakterisierung von Odenwald/Schwarzwalds 4. Untersuchung des Einflusses von Fehlern in Geschwindigkeitsmodellen auf die relative Lokalisierung von Erdbeben zur Steigerung der Verlässlichkeit von Erdbebenlokalisierungen 5. Geochemische Charakterisierung tiefer Reservoirfluide 6. Bohrlochsimulationsmodellierung 7. Geologische Untergrundmodellierung für den Campus Nord.

Teil 1

Das Projekt "Teil 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Angewandte Geowissenschaften, Abteilung Geothermie und Reservoir-Technologie durchgeführt. Das MWK und das UM von Baden-Württemberg haben mit der Einrichtung des LFZG die Grundlage für eine abgestimmte Geothermieforschung in BW geschaffen. Die wissenschaftlichen Partnerinstitutionen des LFZG legen einen Verbundantrag zur Tiefengeothermie für die Jahre 2016-2018 vor, der sich auf konkrete Projekt-Standorte, methodische Weiterentwicklung im Bereich der Erdbebenlokalisierung, Gewinnung relevanter Daten und Modellierungen im Bohrloch- und Reservoir-Maßstab fokussiert. Ein wesentlicher Schwerpunkt ist dabei der Wissenstransfer innerhalb der Fachbereiche aber insbesondere nach Außen auf die interessierte Öffentlichkeit. Im Einzelnen werden an den Partnerstandorten des LFZG folgende Untersuchungen durchgeführt: 1. Öffentlichkeitsarbeit und Wissenstransfer in der Geothermie-Forschung 2. Hochauflösendes seismisches Monitoring 3. Vergleiche der Geologischen Charakterisierung von Odenwald/Schwarzwalds 4. Untersuchung des Einflusses von Fehlern in Geschwindigkeitsmodellen auf die relative Lokalisierung von Erdbeben zur Steigerung der Verlässlichkeit von Erdbebenlokalisierungen 5. Geochemische Charakterisierung tiefer Reservoirfluide 6. Bohrlochsimulationsmodellierung 7. Geologische Untergrundmodellierung für den Campus Nord.

Towards the prediction of stratospheric ozone II

Das Projekt "Towards the prediction of stratospheric ozone II" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe, Institut für Meteorologie und Klimaforschung durchgeführt. General Information: Most of the research effort in understanding the processes controlling the observed ozone decline have concentrated on the polar vortex and on the interaction of the polar vortex with mid-latitudes. There are other regions that are also important for future prediction of ozone change where significant uncertainty exists. Two such regions are the tropics, where the transport between mid-latitudes and the tropics is a key unresolved issue, and the mid-latitude lowermost stratosphere, where the amount of transport from the troposphere into the stratosphere is uncertain. There is a clear requirement for validation and development of three-dimensional chemical transport models in relation to these regions. This is the objective of this proposal. The improvement of our modelling capability in these regions is necessary for assessing the impact of anthropogenic emissions on stratospheric ozone and other trace gases. In particular, it is important to understand the impact of CFCs and aircraft emissions. An accurate modelling capability for stratospheric ozone is vital for good policy decisions in the European Commission and for international protocols. The proposal brings together a number of European modelling groups who are at the forefront of stratospheric research. They will examine the behaviour of 3-dimensional chemical transport models (CTMs) in these two key regions. The sensitivity to CTM formulation and resolution will be addressed. The output from the CTMs will be validated against recently collected datasets. The CTMs will be integrated using either winds from European Centre for Medium Range Weather Forecasts (ECMWF) analyses or from dynamical models. The results of the CTMs using winds from a number of different dynamical models will be compared. The dynamical models will include a state-of-the-art global circulation model (GCM), a mechanistic middle atmosphere model, and a simplified GCM. This will indicate how well these dynamical models can capture the key transport processes. Perturbation experiments will be performed in the dynamical models to assess the effects on tracer transport of the quasi-biennial oscillation, aerosol radiative heating from volcanic eruptions, and increased amounts of greenhouse gases. This proposal will benchmark low-resolution CTMs, which can be used in multi-year ozone assessment studies, against much higher-resolution CTMs. Multi-year integrations will be performed to assess the impact of increased aircraft emissions on stratospheric ozone. Prime Contractor: University of Oxford, Department of Atmospheric, Oceanic and Planetary Physics Clarendon Laboratory; Oxford.

The Joy of Long Baselines

Das Projekt "The Joy of Long Baselines" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, TUM School of Engineering and Design, Institut für Photogrammetrie und Kartographie, Lehrstuhl für Methodik der Fernerkundung durchgeführt. Dieses Vorhaben nutzt die speziellen Konfigurationen der TanDEM-X-Science-Phase zur genauen 3D-Punktlokalisation und zur Küstenlinienbestimmung. Den Anwendungen gemeinsam ist die Ausnutzung der großen Basislinien in Raum und Zeit, die im Pursuit Monostatic Betrieb der Science Phase möglich sein werden. In dieser Phase wird auch der höchstaufgelöste, relativ neue Staring Spotlight Mode erstmalig in Single-Pass-Interferometrie-Konfiguration verfügbar sein. Im Einzelnen sollen folgende Verfahren und Produktvorläufer entwickelt und erforscht werden: 1) PSI und TomoSAR mit kleinen Datenstapeln. Sowohl die Persistent Scatterer Interferometrie (PSI) wie auch die SAR-Tomographie (TomoSAR) leiden darunter, dass die Höhe von Punkten, ihre Bewegung und die atmosphärischen Störungen nicht einfach voneinander zu trennen sind. Daher sind meist wesentlich mehr (sehr teure) Aufnahmen nötig als zur Bewegungsmessung eigentlich nötig wären. Es soll daher ein PSI- und TomoSAR-Verarbeitungsverfahren entwickelt werden, das unter Hinzunahme von TanDEM-X-Interferogrammen genügend großer Basislinie mit weniger Daten als bisherige Ansätze auskommt. 2) Gewinnung von 3D-Passpunkten. Der Staring Spotlight Mode nutzt ein so langes Orbitsegment zur Datenaufnahme, dass die Orbitkrümmung bereits zu einer leichten Verunschärfung führt, wenn im Prozessor nicht die genaue Geländehöhe des abzubildenden Objekts berücksichtigt wird. Dieser Effekt wurde kürzlich erstmals dazu genutzt, die Höhe eines Punktstreuers durch Autofokus im Prozessor auf ca. 10 - 20 m genau zu bestimmen. Durch Auswertung der Phase eines interferometrischen Staring Spotlight Paars könnte diese absolute Höhenschätzung auf ca. 1 - 2 m verfeinert werden. Durch Hinzunahme eines Stereo-Paars als dritten Schritt kann die Höhe noch genauer bestimmt werden. Es sollen Verfahren zur Gewinnung absoluter 3D Koordinaten von markanten Punkten aus diesen Daten entwickelt werden. 3) Neue Verfahren der Kohärenzschätzung zur Wasserflächendetektion. Mit den großen zeitlichen Basislinien, wie sie in der Pursuit Monostatic Phase realisiert werden, dekorrelieren Wasseroberflächen sicher, Land allerdings kaum. Daher eignen sich solche Interferogramme besser zur Unterscheidung von Wasser und Land als klassische Tan-DEM-X Daten. Für die hochauflösende Kohärenzschätzung zur Wasserflächendetektion sollen sog. nicht-lokale Filter untersucht und für diese spezielle Aufgabe weiterentwickelt werden.

Teilvorhaben: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)

Das Projekt "Teilvorhaben: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. - Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum durchgeführt. Problemstellung: Auch im 21. Jahrhundert stellt die Luftverschmutzung noch ein enormes Gesundheitsrisiko dar. Bei ihrer Bekämpfung stehen Städte und Regionalverbände aber vor einem großen Problem: Ihnen stehen derzeit nur punktuell erhobene Daten zur Verfügung, wodurch ihnen der für effektive Maßnahmen erforderliche Überblick in der Fläche fehlt. Diese Blindstelle soll durch die Daten des Erdbeobachtungsprogramms Copernicus geschlossen werden. So erlauben es die jüngsten Satellitenmissionen, Luftschadstoffe tagesaktuell in hoher Auflösung vom Orbit aus zu erfassen. Projektziel: Ziel von SAUBER ist es, die Daten des Copernicus-Programms für eine nachhaltige Stadt- bzw. Regionalentwicklung zu erschließen. SAUBER wird dabei nicht nur einen flächendeckenden Überblick über die aktuelle, sondern dank des Einsatzes Künstlicher Intelligenz auch Prognosen und Simulationen der zukünftigen Luftqualität bieten. So können besonders belastete Gebiete im Vorhinein identifiziert und die drohende Luftverschmutzung durch proaktive Umplanungen reduziert ggf. sogar ganz vermieden werden. Durchführung: Um die Detailschärfe der Satellitendaten zu erhöhen, werden sie mit weiteren Daten angereichert - u.a. mit Verkehr- und Wetterdaten sowie den Ergebnissen der lokalen Messstationen. Die verschnittenen Daten werden mit analytischen Verfahren ausgewertet, so dass sich ein flächendeckendes, zugleich aber detailliertes Bild Luftqualität ergibt. Dieses Bild geht dabei einerseits in der räumlichen Abdeckung über die derzeit nur punktuellen Messungen der Luftqualität hinaus und übertrifft andererseits im Detailgrad die Auflösung der Satellitendaten.

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