Das Projekt "Direkte Beobachtung von Elementarprozessen bei der heterogenen Eis- Nukleation durch nichtlineare optische Spektroskopie: Die Rolle von Hydroxyl-Gruppen an den Oberflächen von mineralischen Aerosolpartikeln" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Meteorologie und Klimaforschung, Atmosphärische Aerosolforschung.Wolken beeinflussen den Energiehaushalt durch Streuung des Sonnenlichts und Absorption der Wärmestrahlung der Erde und gelten daher als wichtiger Faktor im Klimasystem. Die Untersuchung von atmosphärischen Prozessen im Allgemeinen und der Eisnukleation im Besonderen ist von grundlegender Bedeutung für unser Verständnis der mit Wolkenbildung, Niederschlagsentwicklung und Wechselwirkung mit der Strahlung zusammenhängenden Mechanismen. Mineralstaub, der den größten Teil der atmosphärischen Aerosole ausmacht, kann bei geringen Sättigungen und Temperaturen, die über dem homogenen Gefrierpunkt liegen, Eisbildung initiieren und auf diese Weise die Wolkendynamik und auch die Mikrophysik sowie die Eigenschaften der Wolken beeinflussen. Trotz zahlreicher Untersuchungen zum Einfluss von Partikelgröße und Oberflächeneigenschaften von Eiskeimen wissen wir über die heterogene Eisnukleation auf molekularer Ebene immer noch sehr wenig. Übergeordnetes Ziel des vorliegenden Projektverlängerungsantrags ist die Untersuchung der Bedeutung von OH-Gruppen an den Oberflächen mineralischer Aerosolpartikel in heterogenen Eisnukleationsprozessen mit Hilfe der nichtlinearen optischen (NLO-)Spektroskopie und insbesondere der Summenfrequenzspektroskopie bei tiefen Temperaturen. Im DFG-Projekt AB 604/1-1 wurde bereits der Grundstein für das neue Forschungsfeld (Atmosphärische Oberflächenwissenschaft) am IMK-AAF des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gelegt. Das Projekt hat deutlich gezeigt, dass sich die NLO-Spektroskopie für die Untersuchung von heterogenen Eisnukleationsprozessen auf molekularer Ebene eignet. Im Rahmen des hier vorgeschlagenen Projekts sollen daher im Wesentlichen Wasser und Hydroxylgruppen an den Oberflächen zweier atmosphärisch relevanter Mineraloxide mit unterschiedlichem Eisnukleationsvermögen (Feldspat und Quarz) während des heterogenen Gefrierens untersucht werden. Mit Hilfe der Summenfrequenzspektroskopie bei tiefen Temperaturen sollen die Grenzflächenwasser (flüssig und Eis) auf mineralischen Oberflächen analysiert sowie der Einfluss der OH-Gruppen an der Oberfläche auf den heterogenen Gefrierprozess bestimmt werden. Die hier geplanten Untersuchungen werden als Grundlage für eine deterministische Beschreibung des Prozesses des heterogenen Gefrierens an atmosphärischen Aerosolpartikeln mineralischen Ursprungs dienen. Solche Studien sind für unser Verständnis der atmosphärischen Prozesse und somit auch des Klimasystems von großer Bedeutung und darüber hinaus auch im Hinblick auf die lokale Wettermodifikation (z.B. Wolkenimpfung, Hagelabwehr) und die Klimaschutzpolitik von besonderem Interesse.
Das Projekt "Das Fluktuations-Dissipations-Theorem, Stochastik und klimaabhängige Subgitterskalenparametrisierungen für effiziente Klimamodelle" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main, Institut für Atmosphäre und Umwelt.In verschiedenen Anwendungsbereichen der Klimamodellierung, z.B. Paläoklimatologie oder Sensitivitätsstudien, besteht Bedarf nach einem besonders effizienten Atmosphärenmodul. Niedrigdimensionale Modelle, basierend auf empirisch-orthogonalen Funktionen (EOF), mit einer empirischen linearen Parametrisierung der nicht aufgelösten Subgitterskalen (SGS), können viele Aspekte der Dynamik eines klassischen allgemeinen Zirkulationsmodells reproduzieren. Sie bieten sich somit in diesem Zusammenhang als interessantes Werkzeug an. Ein verbleibendes Problem war bisher die Klimasensitivität der empirischen SGS-Parametrisierung. In dem Projekt sollen zwei eng miteinander verwobene Ansätze verwendet werden, um dieses Thema anzugehen: (1) Neuere Ergebnisse zeigen, dass das Fluktuations-Dissipations-Theorem (FDT) Potential für die Vorhersage der Reaktion einer empirischen SGS-Parametrisierung auf variable externe Bedingungen hat, insbesondere wenn das betroffene System ausreichend viele schnelle Komponenten hat. Die barotrope Vorticitygleichung in dieser Untersuchung gestattet aber nur vergleichsweise langsame barotrope Rossbywellen. Es ist deshalb zu erwarten, dass der FDT-Ansatz in einem realistischeren Zusammenhang noch besser funktioniert. Darum, und auch mit der direkten Absicht, sukzessive den Realismus der Anwendung zu erhöhen, ist es geplant, die FDT-Strategie auf niedrigdimensionale Modelle der quasigeostrophischen Dreischichtendynamik (QG3S) anzuwenden, die synoptisch-skalige barokline Wellen zulässt. Dazu soll eine empirische linear-stochastische (Ornstein-Uhlenbeck, OU) Parametrisierung betrachtet werden. (2) Noch mehr als der obige Ansatz mit einer empirischen OU-Parametrisierung basiert die stochastische Modenreduktion (SMR) auf ersten Prinzipien. Die darin gegebene explizite Ableitung des Einflusses der nichtaufgelösten schnellen Moden, mit multiplikativem Rauschen und nichtlinearen deterministischen Beiträgen als Ergänzung zu Antrieb und additivem Rauschen wie in einer OU-Parametrisierung, sollte zu einem robusteren Verhalten eines entsprechend entwickelten niedrigdimensionalen Modells führen als die mehr datenbasierte OU-Parametrisierung der SGS. Da SMR-basierte Modelle allerdings zu einem Klimafehler neigen, die oben beschriebenen empirischen Ansätze andererseits sehr gut funktionieren, ist es vorgesehen, die Leistungsfähigkeit von SMR-Modellen zu verbessern, indem die konstante und lineare Komponente ihrer SGS-Parametrisierung empirisch ergänzt wird. Wiederum im QG3S-Zusammenhang soll das FDT verwendet werden, um die Reaktion der empirischen Komponenten der so modifizierten SMR-Parametrisierung auf externe Störungen vorherzusagen. Das übergeordnete Ziel dieser Anstrengungen ist ein effizientes Atmosphärenmodell, das soweit wie nach dem heutigen Stand der Wissenschaft möglich auf ersten Prinzipien basiert, das darüber hinaus aber das FDT verwendet, um die Klimaabhängigkeit der verbleibenden empirischen Elemente zu beschreiben.
Das Projekt "Energieprobleme des 21. Jahrhunderts: Globale Erwärmung und knappe Ressourcen" wird/wurde gefördert durch: Fonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Wien, Institut für Betriebswirtschaftslehre.In diesem Forschungsprojekt sollen zwei gegenläufige Aspekte der zukünftigen Entwicklungen auf den Energiemärkten untersucht werden: Energieknappheit momentan (Energiearmut charakteristisch für den Großteil der Weltbevölkerung) und vor allem in der Zukunft durch das einerseits rasante Bedarfswachstum (vor allem in China, Indien und anderen Schwellenländern) und andererseits der begrenzten Ressourcen an fossiler Energie. Globale Erwärmung und andere externe Effekte durch die Verwendung fossiler Energieträger. Daher sind aus umweltpolitischer Sicht eigentlich zu viele fossile Energieträger vorhanden. So unterschiedlich die beiden Probleme scheinen, deren Lösung ist durch einen gemeinsamen Nenner charakterisiert: ein relativ schneller Übergang zu alternativer und erneuerbarer Energie. In dieser Studie soll dieser Übergang aus unterschiedlichen Gesichtspunkten und auch mit interdisziplinären Ansätzen analysiert werden. Eine Fragestellung ist die; ob Preis- oder Mengeninstrumente (wie Zertifikate) geeigneter sind CO2-Emissionen zu reduzieren. Ein anderer Aspekt ist der der Gestaltung von Anreizen für die Bereitstellung von erneuerbarer Energie. Dabei sollen auch auf mögliche Skalenerträge berücksichtigt werden, wie sie auch im Vorschlag Desertic (Solarstrom aus der Sahara) implizit zum Ausdruck kommen. Dieses exemplarische Projekt unterstreicht auch noch andere wichtige Aspekte wie die einer geopolitischen Dimension und das Problem, dass sich Regierungen nicht binden können, die versprochenen Anreize zu streichen. Weitere Vorhaben sind die Analyse der Konkurrenz von Biotreibstoffen mit Lebensmitteln um landwirtschaftlich nutzbare Flächen und die strategische Wahl der russischen Erdölförderung (Angebotsdynamik, der russische 'Oil Peak, Konkurrenz mit Erdgas, Energieeffizienz und damit verbunden das Problem lokal niedriger Preise und der Übergang zu erneuerbarer Energie). Zur Analyse wird eine breite Palette von Methoden wie Gleichgewichtsmodelle, dynamische Optimierung und Spiele (deterministisch und stochastisch), Anreizmechanismen, Ansätze der Neuen Politischen Ökonomie, etc. zur Anwendung kommen.
Das Projekt "Vorhersage der Windleistungsverteilung für Windparks" wird/wurde gefördert durch: Fonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Innsbruck, Institut für Meteorologie und Geophysik.Methoden zur Vorhersage der Stromproduktion von Windparks in Österreich über einen Zeitraum von 6 Stunden bis 10 Tagen werden verglichen und ihre operationelle Einsetzbarkeit evaluiert. State-of-the-art Methoden, die in der Fachliteratur dokumentiert sind und neue Methoden werden implementiert. Sie verwenden deterministische und Ensemblevorhersagen eines numerischen Wettervorhersagemodells und ein mehrjähriges Archiv historischer Windpark- und numerischer Wettervorhersagedaten, das in einer Oracle-Datenbank aufgesetzt wird. Durch die Verwendung probabilistischer Methoden wird der Informationsgehalt der Vorhersagen maximiert.
Das Projekt "Kopplung eines mehrskaligen stochastischen Niederschlagsmodells mit der großskaligen atmosphärischen Dynamik (A01)" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Freie Universität Berlin.Mit dem übergeordneten Ziel der effizienten Modellierung großskaliger atmosphärischer Dynamik zur Untersuchung von Klimaänderungen wird in diesem Projekt ein stochastisches Modell für kleinskalige konvektive Prozesse, insbesondere Niederschlag, und deren Rückkopplung mit den großen, synoptischen Skalen entwickelt. Das führt zu einem hybriden Modell, welches eine konzeptionell stochastische Beschreibung von Konvektion berücksichtigt und in ein deterministisches Modell der atmosphärischen Dynamik eingebettet wird. Hierzu analysieren wir die Entwicklung eines atmosphärischen Stabilitätsindizes, integrieren und entwickeln die kohärente Mengen-Analyse weiter und bringen datenbasierte Methoden zur Identifikation und Untersuchung von nichtlinearen Systemen zum Einsatz.
Das Projekt "Vertiefte Untersuchung von Betriebserfahrungen aus Kernreaktoren - Generische Aufbereitung der Erkenntnisse und Schlussfolgerungen und Fachberatung zu speziellen Themen." wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit , Bundesamt für die Sicherheit der nuklearen Entsorgung (BMU,BASE). Es wird/wurde ausgeführt durch: Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH.
Das Projekt "Plastik in der Umwelt - PLAWES: Mikroplastikkontamination im Modellsystem Weser - Nationalpark Wattenmeer - ein ökosystemübergreifender Ansatz, Vorhaben: Modellbildung für den Mündungsbereich/marines System" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Niedersächsischer Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz, Betriebsstelle Norden-Norderney, Forschungsstelle Küste (FSK).1. Projektzusammenfassung PLAWES In PLAWES wird mit dem Modellsystem Weser-Nationalpark Wattenmeer weltweit erstmals und umfassend die Kunststoffbelastung eines großen Flusseinzugsgebietes mit europäischer Dimension untersucht. PLAWES wird als Pionierstudie eine disziplin- und ökosystemübergreifende Analyse der Kontamination mit Mikroplastik (MP) durchführen sowie exemplarisch verschiedene punktuelle (Kläranlagen, Trennsysteme) und diffuse (Dränage, Atmosphäre) Quellen und Eintragspfade analysieren. Die Erkenntnisse fließen in einen Modellierungsansatz zur Bilanzierung sowie zur Identifikation primärer Transportmechanismen und Akkumulationszonen ein. Ökosystemische Auswirkungen von MP im System Weser-Wattenmeer werden anhand der Interaktion von Mikroplastik mit Pathogenen in Biofilmen sowie aquatischen Invertebraten untersucht. Die Erkenntnisse dieser ökologisch besonders relevanten Aspekte werden verwendet, um das Umweltrisiko von MP für das Modellsystem abzuschätzen und in der Folge auf andere Systeme übertragbar zu machen. Zudem werden am konkreten Beispiel des Modellsystems neue Informations- und Lehrmaterialien erstellt, um relevantes Wissen für die Zivilgesellschaft sowie Entscheidungsträger verfügbar zu machen. 2. Rolle der NLWKN-Forschungsstelle Küste innerhalb des Verbundes Die Forschungsstelle Küste trägt im Wesentlichen zum Arbeitspaket 3 'Modellgestützte Bilanzierung der diffusen und punktförmigen MP-Einträge' bei, insbesondere durch die Umsetzung des AP 3.3 - Modellbildung für den Mündungsbereich/marines System. Das Ziel des AP 3 ist eine räumlich aufgelöste Quantifizierung der diffusen und punktförmigen MP-Einträge und die Ausweisung räumlicher Belastungsschwerpunkte und Akkumulationszonen innerhalb des Flusseinzugsgebietes und des Ästuars. Hierzu werden die MP-Einträge in die Oberflächengewässer bzw. den gezeitenbeeinflussten Bereich aus unterschiedlichen Arten von Punktquellen (kommunale Kläranlagen, Trennkanalisation) und über diffuse Eintragspfade (Dränung, und atmosphärische Deposition) modelliert (AP 3.1 und 3.2). Die Arbeiten bauen auf dem deterministischen hydrologischen Bilanzmodell mGROWA21, dem konzeptionellen Emissionsmodell MEPhos22, dem agrarökonomischen Modell RAUMIS23 sowie im gezeitenbeeinflussten Bereich auf einer deterministischen, gekoppelten numerischen Transportmodellierung unter Berücksichtigung der ästuarinen Hydro- und Sedimentdynamik auf. Die in den AP 3.1 und insbesondere 3.2 ermittelten Größen werden über definierte Randbedingungen entlang des Gezeitenbereichs an das AP 3.3 übergeben. Im Rahmen des Vorhabens wird die Modellkette zielgerichtet im Hinblick auf die MP-Eintragsmodellierung im Binnenland und die weitere Ausbreitung des MPs im Unterlauf, Ästuar und Küstenvorfeld weiterentwickelt. Hierbei ist eine enge Zusammenarbeit zwischen den drei Teilen des Arbeitspakets vorgesehen. (Text gekürzt)
Das Projekt "Energiesparende Multi-Prozessorplattform für hochautomatisiertes elektrisches Fahren - EMPHASE, Teilvorhaben: Integrierte effiziente Mechanismen für hochverfügbare Automotive-Systeme" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: AUDI AG.
Das Projekt "MOD-CMS - Modellbasiertes und sensorgestütztes Condition Monitoring System für Windenergieanlagen, Teilvorhaben: Überwachung von Windenergieanlagen mit einem modellbasierten und sensorgestützten Condition Monitoring System" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme, Standort Bremerhaven.Zur Stützung der Modelle kommen inertiale Messeinheiten (Drehraten- und Beschleunigungssensoren) aus der Luftfahrt zum Einsatz, die für die Messung und Regelung von dynamischen Vorgängen optimiert sind und ein weites Frequenzspektrum abdecken. Die in Echtzeitsimulationen und Feldtests erarbeiteten Untersuchungsergebnisse sollen als Grundlage dienen, dieses neue, integrierte Konzept zukünftig in WEA zusammen mit vorbeugenden und präventiven Wartungsmethoden sowie zur genauen Ursachenforschung von WEA-Ausfällen einzusetzen. Parallel zur Entwicklung von mathematischen Beobachtermodellen und CMS/SHM-Algorithmen, findet der Aufbau eines Sensorsystems bestehend aus mehreren, inertialen Drehraten- und Beschleunigungssensoren statt. Nach Integration des Gesamtsystems werden Echtzeitsimulationen zur Verifizierung gegen höherwertige Modelle und Feldtests an einer Forschungsanlage durchgeführt. Die Auswertung und Dokumentation der gewonnenen Erkenntnisse samt Ausblick bilden den Abschluss des Projektes.
Das Projekt "Sonderforschungsbereich Transregio 165 (SFB TRR): Wellen, Wolken, Wetter; Waves to Weather - A Transregional Collaborative Research Center, Upscale Error Growth - A6: Representing forecast uncertainty using stochastic physical prarameterizations" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Ludwig-Maximilians-Universität München, Meteorologisches Institut.Disturbances on convective scales, like thunderstorms, have the potential to grow upscale and influence the synoptic-scale weather pattern. For the initiation of convection several conditions are necessary: the large-scale environment, the amount of available instability at low levels, local triggers to overcome possible inversions and the availability of moisture in higher levels. Due to this complexity, the forecast of the exact timing and location of convective initiation with numerical weather prediction (NWP) models is an ongoing challenge and only reasonable with probabilistic methods. Several physical processes are relevant for the distribution of moisture and temperature in the atmosphere and serve as local triggers for convection: turbulent processes in the boundary layer, the modification of boundary layer by orography or by outflows of already existing deep convective cells. The representation of these processes varies with atmospheric model but also with phenomenon. Even if they are parameterized with deterministic methods only their mean effect but not their variability is represented. Stochastic parameterizations allow to represent the variability of unresolved physical processes and hence have the potential to improve the representation of uncertainty in NWP forecasts. This project will develop approaches on how to represent the inherent uncertainty of convective initiation relevant processes like the subgrid-scale orography, cold pools or mountain circulations in the COSMO model. Basis will be an an existing stochastic boundary layer parameterization that represents variability in turbulent fluxes due to surface heating. The extended parameterization will be tested in weather situations where these processes contribute to the initiation of convection. The error growth properties and their interaction with the large-scale flow will be investigated as well as ensembles based on the stochastic physics representation. Finally, the potential interaction of the different perturbations representing different phenomena will be analyzed.
| Origin | Count |
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| Bund | 80 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 80 |
| License | Count |
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| offen | 80 |
| Language | Count |
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| Deutsch | 59 |
| Englisch | 31 |
| Resource type | Count |
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| Keine | 33 |
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| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 56 |
| Lebewesen & Lebensräume | 52 |
| Luft | 62 |
| Mensch & Umwelt | 80 |
| Wasser | 52 |
| Weitere | 80 |