Das Projekt "Warmwassersphaere des Nordatlantiks" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten / Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Kiel, Institut für Meereskunde, Abteilung Regionale Ozeanographie.Die Forschungsarbeiten der Abteilung Regionale Ozeanographie werden sich weiterhin auf die physikalischen Prozesse in den oberen Schichten des offenen Ozeans, der Warmwassersphaere, konzentrieren. Dahinter steht die Notwendigkeit, die Transportprozesse zu verstehen, die den Einfluss des Ozeans auf die atmosphaerischen Klimaaenderungen fuer die Zeitskala des World Climate Research Programme bestimmen. Da diese Zeitskala den Bereich Wochen bis Monate umfasst, ist eine umfangreiche Expeditionstaetigkeit noetig. Neuentwickelte Messmethoden sollen dabei zum Einsatz kommen, so u.a. ein geschlepptes, vertikal undulierendes Geraet zur Erfassung der Dichteschichtung, ein akustisch arbeitendes Geraet zur Bestimmung der vertikalen Geschwindigkeitsverteilung in der ozeanischen Deckschicht sowie satelliten- bzw. funkgeortete Driftbojen. Begleitet wird die Messtaetigkeit durch die Entwicklung von Modellen (empirisch, diagnostisch, prognostisch). Schwerpunkte der Untersuchungen werden sein: - theoretische Untersuchungen zur geophysikalischen Turbulenz und ihre Anwendung auf Transportprozesse in der ozeanischen Warmwassersphaere, - Ursachen und Auswirkungen der Jahresschwankungen von Baroklinitaet und Haloklinitaet, - Entstehung ozeanischer Fronten und ihre Bedeutung fuer turbulente Transportprozesse, - Modellierung der Konvektion in der Deckschicht unter besonderer Beruecksichtigung des Tagesganges, - Struktur und Transporte des Nordatlantischen Stromes, - wissenschaftliche Analyse von Datensaetzen des Welt-Datenzentrums sowie von Expeditionen, insbesondere GATE 1974, JASIN 1978, FGGE 1979. Das Forschungsprogramm ist integraler Bestandteil des SFB 133.
Das Projekt "See-Atmosphäre Wechselwirkungen und Energieflusspfade in kleinen Seen" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Institut für Umweltwissenschaften.Windgetriebene Wasserbewegungen sind eine wichtige physikalische Charakteristik von Seen und haben einen großen Einfluss auf deren Ökologie und Biogeochemie. Windschub an der Wasseroberfläche erzeugt eine turbulent durchmischte Oberflächenschicht, Oberflächenwellen, grossskalige Strömungen, sowie interne Wellen, die Energie in größere Tiefen transportieren können. Die oberflächliche Impulsübertragung vom Wind auf Wasser und die daraus resultierende Intensität der Grenzschichtturbulenz beeinflusst auch den Austausch von Wärme und gelösten Gasen zwischen der Seeoberfläche und der Atmosphäre sowie die Verdunstungsrate. Die Prozesse welche den Austausch zwischen See und Atmosphäre kontrollieren wurden vor allem im Ozean und bei hohen Windgeschwindigkeiten untersucht. Wenig ist über den Zusammenhang zwischen Windgeschwindigkeit und Impulsübertragung, sowie über die Wechselbeziehungen zu anderen Transferkoeffizienten in kleinen Seen bekannt, wo die Einwirklänge und Geschwindigkeit des Windes typischerweise gering sind. In diesem Projekt stellen wir kürzlich durchgeführte atmosphärische Eddy-Covariance (EC) Messungen von Impuls, Wärme, Wasserdampf und Gasflüssen über 10 verschiedenen kleinen Seen zusammen. Dieser einzigartige Datensatz wird dazu verwendet, um die Abhängigkeit der Impulsübertragung vom Wind auf Wasser von der Windgeschwindigkeit und Einwirklänge in kleinen Seen zu analysieren und mechanistische Beziehungen zwischen den verschiedenen Übertragungskoeffizienten abzuleiten. Die Energieflusspfade innerhalb von Seen werden durch die Ergänzung laufender atmosphärischer EC-Messungen mit umfangreichen Messungen von Wellen, Strömungen und Turbulenz in drei Seen untersucht werden. Wir werden die Aufteilung der kinetischen Energie in verschiedene Arten von Strömungen und ihren Flusspfad von Erzeugung zu Dissipation als Funktion der Windgeschwindigkeit, Seegröße und vertikale Dichteschichtung analysieren. Als Ergebnis bieten wir ein umfassendes mechanistisches Verständnis der Energieflusspfade in kleinen Seen in Anhängigkeit des atmosphärischen Antriebs. Die Projektergebnisse werden die aktuellen Möglichkeiten zur Modellierung und Vorhersage von See-Atmosphäre Wechselwirkungen verbessern und zu einer Reihe von aktuellen Forschungsfragestellungen in Biogeochemie und Gewässerökologie beitragen.
Das Projekt "Mathematische Modelle fuer die Simulation bodennaher Luftbewegungen" wird/wurde ausgeführt durch: Technische Hochschule Darmstadt, Institut für Wasserbau, Fachgebiet Ingenieurhydrologie und Hydraulik.Die Berechnung sog. Flurwinde, die bei an sich windstillen Wetterlagen als Folge unterschiedlich rascher abendlicher Abkuehlungsvorgaenge entstehen, spielt im Zusammenhang mit der Lufterneuerung im innerstaedtischen Bereich eine bedeutende Rolle. Im Sinne hydraulischer Fragestellungen ist dieses Flurwindproblem den Dichtestroemungen zuzuordnen, allerdings mit der Besonderheit eines longitudinalen Dichtegradienten. Ausgehend von den Erhaltungssaetzen der Hydromechanik fuer Masse, Impuls und Energie, letztere unter Einschluss des Waermetransports, koennen bei Auffassung des Flurwindproblems als schichtenartigem Dichtestrom sog. tiefengemittelte Differentialgleichungen gewonnen werden, mit deren Hilfe die zeitliche und raeumliche Entwicklung des Flurwinds angegeben werden kann. Der diesbezuegliche EDV-Aufwand ist allerdings nicht unbetraechtlich. Kommt es jedoch nur darauf an, Kriterien zu gewinnen, die es erlauben, eine groessere bauliche Veraenderung im Umfeld einer Stadt daraufhin zu ueberpruefen, ob sie sich moeglicherweise nachteilig auf die Beseitigung innerstaedtischer Waermeinseln wegen Behinderung der Kaltluftzufuhr auswirkt, so genuegt schon eine Vereinfachung des Gleichungssystems zu einer stationaeren eindimensionalen Gleichungsgruppe, um die Reichweite einer von Flurwinden herruehrenden Frischluftzufuhr vergleichend angeben zu koennen.
Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1889: Regional Sea Level Change and Society (SeaLevel), Die morphologische Reaktion des Wattenmeeres auf den Klimawandel (MOREWACC)" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Leibniz-Institut für Ostseeforschung.Das Wattenmeer, das sich von Den Helder in den Niederlanden bis nach Skallingen in Dänemark erstreckt, ist ein Prototyp für eine durch den Meeresspiegelanstieg bedrohte Küstenregion. Über 50% des Wattenmeeres besteht aus Wattflächen, die nur während eines Teils des Gezeitenzyklus von Wasser bedeckt sind. Dadurch wird das einzigartige Küsten-Ökosystem des Wattenmeeres geformt, das aufgrund von Akkumulation von Sediment aus der Nordsee den Meeresspiegelanstieg der letzten Jahrhunderte überleben konnte. Angesichts der beobachteten Beschleunigung des Meeresspiegelanstieges stellt sich die Schlüsselfrage, bis zu welcher Rate des Meeresspiegelanstieges diese Sedimentakkumulation für das Überleben des ausreicht. Diese Frage ist hochkomplex, da die Sedimentflüsse in das Wattenmeer selbst von der Rate des Meeresspiegelanstieges sowie von anderen klimatischen Einflüssen und von der Sedimentverfügbarkeit in nicht-linearer Weise abhängen. Es ist bekannt, dass Netto-Sedimentflüsse durch von nicht-linearen Flachwassergezeiten und horizontalen Dichtegradienten (aufgrund von Niederschlag, Süßwasserabfluss und Oberflächen-Wärmeflüssen) bedingten Gezeitenasymmetrien angetrieben werden. Die Nichtlinearität der Gezeiten wiederum hängt vom Meeresspiegelanstieg selbst ab und die horizontalen Dichtegradienten variieren mit klimabedingten Änderungen von Verdunstung/Niederschlag und Abkühlung/Erwärmung. Weiterhin hängen Sedimentflüsse vom Windantrieb ab, der ebenfalls mit dem Klima variiert. Obwohl ein fundiertes Verständnis der zugrundeliegenden Sedimenttransportprozesse im Wattenmeer vorliegt, werden für Projektionen von morphologischen Veränderungen weiterhin einfache vertikal integrierte Modelle verwendet. Die Erkenntnisse, die aus solchen Modellen gewonnen werden, sind daher sehr eingeschränkt. Das wichtigste Ziel dieses Projektes ist daher, mögliche morphologische Reaktionen des Wattenmeeres auf einen beschleunigten Meeresspiegelanstieg und andere Aspekte des Klimawandels sowie Einflüsse von Sedimentverfügbarkeit mit Hilfe eines prozess-basierten Modells zu untersuchen. Dabei werden die wichtigsten Antriebe für Sedimenttransportprozesse in das Wattenmeer berücksichtigt. Zunächst sollen diese Modellsimulationen in systematischer Weise unter Nutzung verschiedener idealisierter Bathymetern durchgeführt werden, um die kritischsten Prozesse morphodynamischer Veränderungen zu erkennen. Mit Hilfe dieser Bathymeter können die Einflüsse des Meeresspiegelanstieges in Kombination mit anderen Einflussfaktoren (Niederschlag/Verdunstung, Abkühlung/Erwärmung, Wind-Wellenantrieb) untersucht werden. In einer zweiten Phase des SPP, unter der Annahme, dass die verfügbaren Computer Ressourcen weiter anwachsen, sollen solche Simulationen für realistische und komplexere Gezeitenbecken im Wattenmeer durchgeführt werden. In beiden Phasen des SPP soll die Dynamik von Salzwiesen explizit mit untersucht werden.
Das Projekt "Winter-Diatomeenblüten und deren Einfluss auf Seenökosysteme" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Department Seenforschung.Durch globalen Wandel verändern sich die Winterbedingungen in Seen rapide. Eine Einschätzung der Folgen ist zum jetzigen Zeitpunkt schwierig, weil sich Limnologen historisch auf die 'Vegetationsperiode' von Frühling bis Herbst konzentriert haben und daher wenig über die Winterökologie bekannt ist. Bis vor kurzem galt der Winter im Allgemeinen als ökologisch ruhend, da das Lichtangebot erst für das Phytoplanktonwachstum ausreichend ist, wenn die Schichtung im Frühjahr einsetzt. Entgegen dieser Annahme gibt es viele Seen, in denen Phytoplankton - insbesondere großzellige Diatomeen - im Spätwinter vor der Schichtung dichte Blüten bilden können. Dieses Phänomen ist in gemäßigten Seen nicht ungewöhnlich, bisher jedoch unterforscht. Es gibt Hinweise darauf, dass diese Blüten einen starken Einfluss auf die Seeökosysteme in den folgenden Jahreszeiten haben, weil sie Nährstoffe binden und die Phytoplanktonbiomasse verringern. Ein besseres Verständnis dieser Zusammenhänge wird dringend benötigt, weil durch die klimabedingten Abnahme der Eisbedeckung und Veränderung der Durchmischungsverhältnisse die Häufigkeit solcher Blüten in gemäßigten Zonen vermutlich zunehmen wird. In diesem Projekt wollen wir die Ursachen und Folgen von Diatomeenblüten im Spätwinter bestimmen. Unsere wichtigste Hypothese ist, dass großzellige Diatomeenarten im Spätwinter hohe Biomassen entwickeln können, wenn 1) die Durchmischungsperiode ausreichend lang ist und 2) die Seentiefe und die Wassertransparenz genügend Licht in der gemischten Wassersäule zulassen. Diatomeenblüten transportieren durch Sedimentation ihrer Biomasse wiederum einen Großteil der verfügbaren Nährstoffe im Spätwinter ins Tiefenwasser und verändern dadurch die biogeochemischen und ökologischen Zusammenhänge des Sees im Frühjahr und Sommer. Unser Ansatz kombiniert folgende Elemente: 1) die Analyse von insgesamt über 100 Jahren hochwertiger Daten aus vier der am besten untersuchten deutschen (Stau)Seen, in denen sich hohe Biomassen von Diatomeen im Winter entwickeln, 2) Feldmessungen von Schlüsselprozessen im Winter und Frühling in einem der Seen, und 3) gekoppelte hydrodynamisch-ökologische Modellierung von drei der vier Seen. Die Zusammenhänge zwischen den Winterbedingungen, der saisonalen Phytoplankton-Biomasse und -Zusammensetzung sowie der Nährstoffverfügbarkeit werden in dem Projekt aufgedeckt und das Vorhandensein von Rückkopplungen festgestellt, die Diatomeen im Spätwinter fördern und zu alternativen stabilen Zuständen führen können. Wir werden das Phytoplankton-Inokulum, die internen Zellquoten von Nährstoffen und den vertikalen Transport von Kohlenstoff und Nährstoffen im Winter quantifizieren. Schließlich werden die gewonnenen Erkenntnisse in mathematische Beschreibungen einfließen. Das erwartete Ergebnis des Projektes ist ein umfassendes Prozessverständnis und Vorhersagemodell für das Auftreten von Diatomeenblüten im Spätwinter und deren Folgen für die Wasserqualität im Sommer.
Das Projekt "Experimentelle Untersuchung doppelt-diffensiver Konvektion" wird/wurde ausgeführt durch: Universität Göttingen, Institut für Geophysik.Es wird ein Experiment aufgebaut, in dem Dichteunterschiede in einem Fluid sowohl durch Temperatur als auch unterschiedliche Ionenkonzentration erzeugt werden. Ionenflüsse werden elektrochemisch kontrolliert. Das Experiment soll ein Modell für die thermohaline Zirkulation werden.
Das Projekt "Sedimentationsdynamik und mikrobieller Abbau von marinen Aggregaten: Strömungsphysikalische Grundlagen des partikulären Kohlenstofftransport im Ozean" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei.Zur Charakterisierung des effektiven vertikalen Stofftransports durch marine Aggregate unter Berücksichtigung des mikrobiellen Stoffumsatzes in ihrem Inneren wird ein strömungsmechanisch-mikrobiologisches Verbundprojekt angestrebt. Durch die Kombination von Laborexperimenten und numerischer Simulation soll zunächst die Sedimentationsgeschwindigkeit hochporöser Aggregate als Funktion der Größe, Porosität, Zusammensetzung und der Dichteschichtung der Umgebungsflüssigkeit parametrisiert werden. Des Weiteren sollen der Stoffübergang zwischen interstitieller Flüssigkeit der Aggregate und der Umgebungsflüssigkeit sowie die mikrobiellen Umsatzraten im Inneren von Aggregaten als Funktion der Sedimentationsgeschwindigkeit bestimmt werden. Auf dieser Basis soll ein mathematisches Modell entwickelt werden, das sowohl die Sedimentationsdynamik als auch den Stofftransport zuverlässig abbildet. Ein solches Modell wird erstmals eine realistische Abschätzung der Effizienz der biologischen Kohlenstoffpumpe ermöglichen und darüber hinaus neue Ansätze zur Abbildung mariner Prozesse in globalen Klimamodellen liefern.
Das Projekt "DenimeF - Detektion von nicht-magnetischen Fremdkörpern in Gutstrom von selbstfahrenden Feldhäckslern mittels Röntgenstrahlen, Teilvorhaben IIS (DenimeF) - Teilprojekt 2" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium der Justiz und für Verbraucherschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen.
Das Projekt "Rezeption der Vegetationszonierung von Mangroven zur simultanen Deduktion der Aquiferstruktur sowie zur Weiterentwicklung von Konzepten der unterirdischen Konkurrenz von Pflanzen bei individuenbasierter Modellierung - MARZIPAN" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Dresden, Institut für Grundwasserwirtschaft, Juniorprofessur für Schadstoffhydrologie.Das beantragte Projekt verfolgt das Ziel, ein vollständig gekoppeltes Vegetations-Grundwasser-Modell für Mangrovenökosysteme zu entwickeln. Im Speziellen soll das Prozessverständnis der Interaktionen zwischen Pflanzen und der Hydrodynamik im Grundwasser erweitert werden. Speziell sollen dabei Beziehungen zwischen (i) sichtbaren Vegetationsmustern wie Allometrie, Artenzusammensetzung und Zonierung, sowie (ii) unterirdischen Aquiferstrukturen und Potentialgradienten durch Grundwasser- und Gezeiteneinfluss untersucht werden. Von dem gekoppelten Modellansatz werden beide Seiten gleichermaßen profitieren: für (i) wird das Verständnis der physikalischen Mechanismen unterirdischer Konkurrenz ergründet und ein neues Konkurrenzkonzept für individuenbasierte Modelle entwickelt werden, welches Bodeneigenschaften und Gradienten berücksichtigt; für (ii) sollen oberirdisch sichtbare Vegetationsmuster, wie Zonierung, für Rückschlüsse auf die Aquiferstruktur und deren Parametrisierung im Modell Verwendung finden. Als Pilotökosystem wurden Mangroven gewählt. Unsere primäre Hypothese ist dabei, dass Gradienten der Salinität das Bindeglied zwischen Vegetationsmustern (Allometrie des Einzelbaumes, Zonierung des Bestandes) und hydrodynamischen Prozessen in der Grundwassermatrix darstellen. Salinität beeinflusst zum einen über das osmotische Potential die Wasseraufnahme der Pflanzen und hat daher einen Einfluß auf deren Wachstum und allometrische Ausprägung. Zudem erhöhen Wasseraufnahme und Salzexklusion den Salzgehalt im Untergrund. Dichtegradienten durch Unterschiede im Salzgehalt werden neben Randbedingungen wie Grundwasserzufluss oder Gezeiten zu einer Triebkraft der hydrodynamischen Fließprozesse, welche wiederum die Salinität im Wurzelraum der Pflanzen ändern können. Das Potentialkonzept des Pflanzenmodells BETTINA bietet eine geeignete Schnittstelle zu den hydrodynamischen Prozessen in der Bodenmatrix, welche seinerseits mit OpenGeoSys abgebildet werden können. Mit dem gekoppelten Modell wollen wir aus abiotischen Randbedingungen Eigenschaften wie Artenzusammensetzung, Zonierung und die Allometrie der Bäume (z.B. Höhe, Durchmesser) prognostizieren. Beide Seiten werden davon zu gleichen Teilen profitieren: für die Grundwassermodellierung wird es möglich sein, sichtbare Vegetationsmuster (Allometrie, Zonierung) für Rückschlüsse auf Aquifereigenschaften und in geeigneter Weise zur Paramtrisierung der Hydrodynamik zu nutzen. Für Ökosystemmodellierung wird ein Konzept der unterirdischen Konkurrenz erstellt werden, was im Gegensatz zu herkömmlichen Ansätzen (z.B. Field Of Neighbourhood) Eigenschaften der unterirdischen abiotischen Gegebenheiten (Porosität, bevorzugte Fließrichtung) berücksichtigt.
Das Projekt "Teilprojekt 6^GROW: MuDak-WRM: Multidisziplinäre Datenakquisition als Schlüssel für ein global anwendbares Wasserressourcenmanagement^Teilprojekt 3^Teilprojekt 5^Teilprojekt 4^Teilprojekt 7, Teilprojekt 2" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Institut für Umweltwissenschaften.Das Ziel des Projektes besteht darin die grundlegenden Prozesse welche den Zusammenhang zwischen Nährstoffeinträgen und der sich daraus im Zusammenspiel mit hydro-meteorologischen und operativen Randbedingungen ergebenden Wasserqualität in Stauseen zu untersuchen. Dazu wird ein hochauflösendes Messsystem in dem brasilianischen Stausee installiert und ein umfangreiches Monitoring von physikalischen Prozessen und Wasserqualität durchgeführt. Basierend auf den erhobenen Messungen und numerischen Simulationen werden technische Lösungsvorschläge dazu entwickelt, wie die für die Algenentwicklung und Algenzusammensetzung maßgeblichen Transportprozesse prinzipiell in unterschiedlichen Gewässern mit einem Minimalaufwand an Messungen und vorrangiger Nutzung von Fernerkundungsdaten beschrieben werden können. Dazu werden Richtlinien und Vorschläge zur technischen Realisierung des notwendigen Messprogrammes in Abhängigkeit der geografischen, hydrologischen und meteorologischen Randbedingungen erarbeitet. Es werden die Transportpfade für partikelgebundene und gelöste Nährstoffe (N und P) im Stausee unter besonderer Berücksichtigung von vertikaler Dichteschichtung, dichtegetriebenen Strömungen und vertikaler Durchmischung des Wasserkörpers mit Hilfe von umfangreichen Feldmessungen und prozessorientierten numerischen Simulationen untersucht. Als maßgebliche Wasserqualitätsparameter werden die Phytoplanktonkonzentrationen in unterschiedlichen Algenklassen, inklusive Cyanobakterien, über den Zeitraum von einem Jahr kontinuierlich gemessen. Die erhobenen Daten bilden die Grundlage für die prozessorientierte Modellierung der güterelevante Speicher- und Transformationsprozesse im Stausee und stellen gleichzeitig Ground Truth Daten für die Kalibration und Validierung von Fernerkundungsdaten zur Verfügung.
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