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Vorhersage von Schüttungen alpiner Karstquellen im Hinblick auf den Klimawandel unter Verwendung neuer Deep Learning-Methoden

Karstgrundwasserleiter spielen im Alpenraum eine wichtige Rolle. Sie bedecken etwa 56% der Fläche, und ein erheblicher Teil der Bevölkerung ist ganz oder teilweise von Trinkwasser aus Karstquellen abhängig, die oft mit wertvollen Ökosystemen verbunden sind und zur Wasserkrafterzeugung beitragen. Die Alpen zählen nach Studien zu den am stärksten vom Klimawandel betroffenen Gebieten in Europa. Als Folge der steigenden Temperaturen werden sich die gespeicherten Mengen an Schnee und Eis stark verringern, was zu einer Verschiebung zwischen Wasserhaushaltskomponenten in Verbindung mit einer saisonalen Umverteilung der Niederschläge führt. Außerdem wird erwartet, dass Hoch- und Niedrigwasserereignisse häufiger auftreten werden. Der Stand der Technik bei der Modellierung der Schüttung von Karstquellen, meist mittels konventioneller numerischer Modelle, ist auf standortspezifische, oft aufwändige und nicht übertragbare wissenschaftliche Studien beschränkt, die manuelle Modellabstimmung und Kalibrierung erfordern. Bis heute gibt es keinen leicht übertragbaren Ansatz, der gleichzeitig auf viele Karstquelleinzugsgebiete anwendbar ist. In diesem Projekt werden wir einen modernen, Deep-Learning basierten Ansatz zur Modellierung der Schüttung von Karstquellen entwickeln, der sich besonders gut eignet, übertragbare Modelle, die Informationen von verschiedenen Standorten nutzen können, aufzubauen. Deep Learning ist ein Teilgebiet des maschinellen Lernens, basierend auf künstlichen neuronalen Netzen, das sich sowohl bei akademischen als auch bei industriellen Anwendungen als sehr erfolgreich erwiesen hat. Die vorgeschlagene Studienregion sind die Alpen, mit Karstgebieten in Österreich, der Schweiz, Deutschland, Frankreich, Italien und Slowenien, mit einem Schwerpunkt auf dem besonders vom Klimawandel betroffenen von der Alpenkonvention abgegrenzten Gebirgsgebiet. Als Grundlage der Studie dient das World Karst Spring Database (WoKaS). Es wird im Laufe des Projekts mit zusätzlichen Daten von Behörden und Wasserversorgern ergänzt, insbesondere in Regionen mit bislang schlechter Abdeckung. Die Arbeiten beinhalten die Erstellung eines umfassenden Datensatzes mit Einzugsgebietsattributen und meteorologischen Einflussgrößen für etwa 150 Quellen. Klassische Lumped-Parameter-Modelle werden als Benchmarks aufgesetzt und mit den neu entwickelten Deep-Learning basierten Modellergebnissen verglichen. Ziel ist es, die Eignung neuartiger Deep-Learning Modellansätze für die Abschätzung der Auswirkungen des Klimawandels für eine Vielzahl von kurz- und langfristigen Vorhersagen zu untersuchen. Eine vertiefende Fallstudie des Dachsteingebietes, dessen große Karstregion wesentlich zur Wasserversorgung und Wasserkrafterzeugung beiträgt, wird die vergleichende Untersuchung mit einem numerischen 3D-Modell erweitern. Schließlich werden die entwickelten Modelle dazu verwendet, um Auswirkungen des Klimawandels auf die alpinen Karstgrundwasserressourcen vorherzusagen.

Internationales Benchmarking zur Verifizierung und Validierung von TH²M-Simulatoren insbesondere im Hinblick auf fluiddynamische Prozesse in Endlagersystemen - Erweiterung auf multiphysikalische Ansätze und mehrdimensionale Modellgeometrien, Teilprojekt B

Berechnungsverfahren zu seismischen Einwirkungen auf basisisolierte kerntechnische Gebäudestrukturen und Komponenten, TP: Analytische und numerische Ansätze zur optimierten Auslegung der seismischen Isolation

Kombinierte Mobilität durch Mobilitätsmanagement am Beispiel eines Naherholungsraumes sowie einer touristischen ländlichen Region

Auf der Grundlage einer Bestandsaufnahme von best-practice-Beispielen, einem Vergleich der Situation im Rahmen eines benchmarkings sowie einer Stärken-Schwächen-Analyse von Angebot, Marketing und angebotsbildenden Prozessen werden konzeptionelle Vorschläge für ein Mobilitätsmanagement erarbeitet. Bei der Analyse ebenso wie bei der Entwicklung von Maßnahmen werden alle betroffenen Akteure in einer Dialogplattform eingebunden und damit eine dauerhafte Entwicklung angestoßen. Aus dem Dialogprozess werden Empfehlungen herausgearbeitet und in einem Handlungsleitfaden zusammengefasst.

QVLS-iLabs: Magnetische Kamera für die Qualitätskontrolle und -selektion von Batterien für Elektrofahrzeuge, Teilprojekt A

Multibeam data of Research Vessel Littorina at Fehmarn Belt as a benchmark dataset for automated terrain based navigation correction software

Multibeam bathymetry raw and processed data (RESON Seabat T50Extended Range) of Research Vessel Littorina at Fehmarn Belt in the western part of the Baltic Sea. The raw data (.db format) were processed using QPS Qimera software (v 1.7), based on the following workflow: 0.Raw data -> 1.Apply correct Sound Velocity Profiles -> 2. correct lever arm offsets -> 3. Finalize with manual 2D and 3D point editing. The corrected soundings were used to create a GeoTIFF (EPSG Code:4326) .gsf data and GeoTIFF are provided. In addition software is provided with the aim of establishing a benchmark for terrain based navigation correction software using mutlibeam data. A) A script that allows to alter navigation solutions B) A script that allows to compare navigation solutions By altering the original and correct navigation and using the product as a basis for a terrain based navigation correction algorithm, the quality of such an algorithm can be measured by comparing its output to the original navigation. This in turn allows quantitative comparisons between different algorithms or settings. In addition to the original navigation some altered navigation files are provided (in .csv file format).

Weiterentwicklung des Produktportolios des Umweltzeichens Blauer Engel - Rahmenvorhaben 2023

Das Vorhaben dient der Ableitung und Weiterentwicklung ambitionierter Standards für umweltfreundliche Produkte und Dienstleistungen im Bereich der freiwilligen Produktkennzeichnung mit dem Blauen Engel. Ein Schwerpunkt wird auf IKT-Produkten liegen (u.a. Computer, Server, gewerbliche Router, Netzwerkkomponenten). Die weitere Konkretisierung der Produkte und Dienstleistungen erfolgt in der Leistungsbeschreibung auf Grundlage der Beschlüsse der Jury Umweltzeichen. Die Ergebnisse tragen auch dazu bei, hohe ökologische Standards in Form von Benchmarks in anderen Instrumenten des produktbezogenen Umweltschutzes national und auf europäischer Ebene, z.B. bei der umweltfreundlichen öffentlichen Beschaffung, zu verankern. Neben der Entwicklung neuer Umweltzeichen für Produkte und Dienstleistungen stehen regelmäßig Aktualisierungen bestehender Vergabekriterien an (www.blauer-engel.de/de/fuer-unternehmen/vergabekriterien). Methodisch ist die Integration von bilanzierenden Indikatoren kontinuierlich weiterzuverfolgen, insbesondere die Energie-/Klimabilanz von Produkten und Dienstleistungen. Ebenso gilt es die Operationalisierung von Aspekten der Kreislaufwirtschaft (Langlebigkeit, Rezyklierbarkeit, Recyclateinsatz) bei den untersuchten Produkten und Dienstleistungen weiterzuentwickeln. Output des Vorhabens sind Neue Umweltzeichen und weiterentwickelte, bestehende Vergabekriterien

Entwicklung eines kosteneffizienten Perowskit-Heterojunction-Tandemprozess im industriellen Umfeld

Im Teilvorhaben 'Aufbau eines Demonstrators zur Co-Verdampfung von Perowskit-Absorbern' des öffentlich geförderten Forschungsvorhabens 'TANTRUM' liegt der Fokus auf der Industrialisierung der Perowskit-Silizium-Tandem-Technologie. Das vorliegende Projekt hat den Ausbau der Heterojunction-Forschungslinie von Meyer Burger zu einer Perowskit-Silizium-Tandem-Linie mit einem vakuumbruchfreien Verdampfer Prozess zum Ziel. Aufbauend auf der im Projekt erarbeitet Aufstellung der bisher bekannten Schichtsysteme, der verwendeten Materialien und der Verfahren zur Herstellung wird anhand eines Bewertungsschemas eine bevorzugte Prozessroute ermittelt. Neben den Funktionalitäten der Materialien und Verfahrenstechniken, der IP/Rechtslage, wird hierbei auch das ökologische Gefährdungspotenzial mit betrachtet. Entsprechend der erarbeiteten Entscheidungsmatrix wird ein industrialisierbarer Prozessfluss definiert und ein entsprechendes Verdampfer-Equipment inkl. Facility-Anpassungen, sowie Messtechnik und Handhabungstechnik für den Transport aufgebaut, welches auch dem besonderen Recovery-Verhalten von Perowskiten gerecht wird. Während des Ramp-up des Basis-Tandem-Prozesses bei Meyer Burger (Germany) GmbH werden die Einzelprozesse der Top-Zelle entwickelt und anschließend im Gesamt-Tandem-Prozess integriert. Als Maßstab dient hier der Referenzprozess des HZB als Benchmark.

Entwicklung eines kosteneffizienten Perowskit-Heterojunction-Tandemprozess im industriellen Umfeld, Teilvorhaben: Aufbau eines Demonstrators zur Co-Verdampfung von Perowskit-Absorbern

Im Teilvorhaben 'Aufbau eines Demonstrators zur Co-Verdampfung von Perowskit-Absorbern' des öffentlich geförderten Forschungsvorhabens 'TANTRUM' liegt der Fokus auf der Industrialisierung der Perowskit-Silizium-Tandem-Technologie. Das vorliegende Projekt hat den Ausbau der Heterojunction-Forschungslinie von Meyer Burger zu einer Perowskit-Silizium-Tandem-Linie mit einem vakuumbruchfreien Verdampfer Prozess zum Ziel. Aufbauend auf der im Projekt erarbeitet Aufstellung der bisher bekannten Schichtsysteme, der verwendeten Materialien und der Verfahren zur Herstellung wird anhand eines Bewertungsschemas eine bevorzugte Prozessroute ermittelt. Neben den Funktionalitäten der Materialien und Verfahrenstechniken, der IP/Rechtslage, wird hierbei auch das ökologische Gefährdungspotenzial mit betrachtet. Entsprechend der erarbeiteten Entscheidungsmatrix wird ein industrialisierbarer Prozessfluss definiert und ein entsprechendes Verdampfer-Equipment inkl. Facility-Anpassungen, sowie Messtechnik und Handhabungstechnik für den Transport aufgebaut, welches auch dem besonderen Recovery-Verhalten von Perowskiten gerecht wird. Während des Ramp-up des Basis-Tandem-Prozesses bei Meyer Burger (Germany) GmbH werden die Einzelprozesse der Top-Zelle entwickelt und anschließend im Gesamt-Tandem-Prozess integriert. Als Maßstab dient hier der Referenzprozess des HZB als Benchmark.

Klimasensible Gemeinschaftsverpflegung auf Freizeiten: Entwicklung einer Online-Lösung für Ehrenamtliche zur praktischen deutschlandweiten Umsetzung (Klima-Freizeit)

Zielsetzung: Die Grundidee des Vorhabens ist es, Ehrenamtlichen deutschlandweit die klimabewußte Verpflegungsplanung für Gruppen zu ermöglichen und die klimabewußte Gemeinschaftsverpflegung als didaktisches Element der Freizeitmaßnahmen zu nutzen. Das Ziel des Vorhabens ist es, ehrenamtliche Leiterinnen und Leiter von Freizeit- und Bildungsmaßnahmen in Selbstversorgerhäusern oder an ähnlichen Freizeitstätten in Deutschland zu befähigen und zu motivieren, ihre Freizeit- und Bildungsmaßnahmen insbesondere hinsichtlich der Ernährung mit minimaler Klimawirkung zu planen und umzusetzen. Ein wichtiges Element hierbei ist die regionale saisonale Versorgung. Der räumliche Ausgangspunkt sind Regionen mit einer hohen Selbstversorgerhaus-Betten-Dichte. Auch soll klimafreundliche Ernährung als als integraler Programmbestandteil der Freizeitmaßnahmen genutzt werden. Adressaten (Nutzer) des Vorhabens sind in erster Linie Ehrenamtliche und deren (Dach-) Organisationen, die Ferienfreizeiten und ähnliche Veranstaltungen anbieten. Darüber hinaus sind Betreiber von Selbstversorger-Freizeitheimen und Reiseanbieter von Gruppenreisen weitere potentielle Adressaten. Wenn es gelingt, vorteilhafte Aspekte der Nachhaltigkeitsentwicklung wie Regionalität und Klimaschutz mit den Notwendigkeiten der Freizeitorganisation zu verbinden, können sowohl umweltschonende als auch pädagogische Ziele parallel verfolgt werden. Dies ist Gegenstand des vorgeschlagenen Vorhabens. Der Vorhabensvorschlag fokussiert auf die Ergänzung des bestehenden DEATER.info-Tools um die Klima-Berechnungsfunktionalität. Aus Sicht der Antragsteller besteht für die Nutzer (Ehrenamtliche) kein weiterer Bedarf an separaten Tools wie NAHGAST und KlimaTeller. Diese Tools bieten einen Zusatznutzen für sehr interessierte Personen, verfügen jedoch nicht über eine Wochenplanungsfunktion und vor allem auch nicht über Rezeptvorschläge für Frühstück und Abendessen. Die Motivation der Ehrenamtlichen zur Nutzung von DEATER.info ist primär eine Freizeit-Verpflegungsplanung (Wochenplanung), die durch das vorgeschlagene Vorhabens klima- und handlungsorientiert ergänzt werden soll. Der hier vorgeschlagene Ansatz ergänzt die heute bereits verfügbare und stark nachgefragte Basisfunktionalität „GV-Speiseplanung“ um Klimaeffekte und eröffnet so zusätzliche Handlungs- und Bildungsmöglichkeiten für Ehrenamtliche. Die Ehrenamtlichen werden durch ein attraktives Online-Portal zur Rezeptauswahl und Essenszubereitung bei den notwendigen Schritten zur Gemeinschaftsverpflegung unterstützt und gleichzeitig durch einen „mitlaufenden“ Klimarechner für die Klimawirkung ihrer Planungen sensibilisiert. Schon während der Planungsphase können besonders klimafreundliche Gerichte erkannt und ausgewählt werden. Eine Treibhausgas (THG)-„Lowscore“-Liste im Netz dient dem Vergleich und Benchmarking verschiedener Verpflegungsplanungen auf Basis der Einheit „g THG-Emission pro Person und Verpflegungstag“. Die täglichen Essensplan-Aushänge werden mit QR-Codes mit Klima- und Hintergrunddaten verknüpft, um interessierte Teilnehmer und Teilnehmerinnen weitergehend zu informieren. Darüber hinaus kann während der Freizeitmaßnahme gemeinsam mit Teilnehmenden in Form von Workshops klimafreundliche Entscheidungen bei der Zutaten- und Zubereitungswahl geübt werden wie z. B. Koch-Workshops zur Resteverwertung oder selbstkreierte Mahlzeiten mit (online abzurufenden) „Klima-Preisschild“. Der Schwerpunkt der Ehrenamtlichen-Unterstützung liegt auf der Entwicklung klimafreundlicher (Ernährungs-)Angebote. Die regionale Beschaffung bildet dabei eine Untermenge der klimafreundlichen Lösungen. Oft ist bereits die Umstellung der Ernährungsform (z. B. vegetarisch statt Mischkost) aus Klimasicht erheblich wirksamer als die Umstellung der Bezugsquelle. (Text gekürzt)

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