Das Projekt "Modeling the Antarctic ice sheet using a fracture-induced calving parameterization" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V. durchgeführt. The project encompasses: A) the expansion of the fracture density approach to account for the depth and orientation of fractures on their way down the flow towards the calving front; B) an extended calving law based on rift formation, validated against observational data and tested in regional simulations. Providing a probability density function for calving based on statistics; C) a paleoclimatic simulation of the Antarctic ice sheet (about 20.000 years) with fracture-related model improvements. Coupling to an ocean model for the transport of released icebergs, validation against sediment records. -- This research is relevant for society, because it improves the understanding of rapid sea-level changes in the past and provides therewith the necessary knowledge for the risk assessment of such events in an increasingly warming future climate.
Das Projekt "Effects of eddy variability on the response of the ACC to global warming (R'Eddy)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR), Forschungsbereich 1: Ozeanzirkulation und Klimadynamik, Forschungseinheit Theorie und Modellierung durchgeführt. Observations show a significant intensification of the Southern Hemisphere Westerlies over the past decades. A continuation of this trend is projected by climate models for the 21st century if greenhouse gas emissions continue to grow. The dynamic response of the Antarctic Circumpolar Current (ACC) to the atmospheric forcing depends on an intricate balance between wind-driven (Ekman) transports, eddy-induced transports, and changes in the meridional density contrast due to concomitant anomalies in the buoyancy fluxes. Climate model studies generally show a progressive increase in the ACC transport as well as in its meridional overturning circulation, behaviour of critical importance for the carbon dioxide uptake in the Southern Ocean. This picture is under debate, because the Ekman effect is thought to be opposed by wind-induced increases in eddy fluxes, an effect that may not be captured in current eddy transport parameterizations. The aim of this project is to examine the impact of explicitly resolved eddies on the Southern Ocean's response to global warming by conducting a sequence of global climate model simulations with successively increased resolutions (up to 1/12° to 1/15°) in the ACC regime of the ocean component. The results of the high-resolution experiments will provide a benchmark for the reliability of eddy parameterization schemes in non-eddy resolving climate and carbon cycle models.
Das Projekt "Baggergut: Simulation morphodynamischer Vorgaenge unter dem Einfluss von Dichteeffekten am Beispiel der Einbringung von Baggergut" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft, Fachgebiet Wasserbau und Hydraulik durchgeführt. Bei der Verklappung von Baggergut im Kuestenbereich treten dichtbedingte Stroemungen im Wasserkoerper auf. Diese ueberlagern sich mit den natuerlichen Stroemungsverhaeltnissen. An der Sohle tritt das Baggergut mit dem dort vorhandenen Sohlmaterial in Wechselwirkung, wird ueber eine gewisse Strecke transportiert und ggf. in die Sohle eingemischt. Der Verbleib des Baggergutes kann mit numerischen Modellen, die diese Effekte beruecksichtigen, simuliert werden. In diesem Projekt soll ein vorhandenes Modell, das bereits erfolgreich fuer die Simulation des Verbleibs von Baggergut eingesetzt wurde, um die Beruecksichtigung der dreidimensionalen Dichtestroemungen erweitert werden. Vorhandene Messdaten aus der Elbe werden genutzt, um die Dichtestroemungseffekte im Nahbereich einer Verklappungsstelle zu erfassen. Dann treten die salzgehaltsbedingten Dichteffekte hinzu, indem eine Probeverklappung in der Aussenweser mit den derzeit besten Messmethoden verfolgt wird. Die Messungen fliessen in die Entwicklung und Testung des numerischen Modelles ein. Der Einsatz dieses Modelles ermoeglicht ein verbessertes umweltvertraeglicheres Management von Baggergutverbringung.
Das Projekt "Sub project: Population genetic impacts of a changing ambient conditions on marcro-in-vertebrates with different life history strategies in running waters" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Mainz, Institut für Zoologie, Abteilung V Ökologie durchgeführt. It is expected that in the course of global warming the present flow regimes of rivers will change and that extreme situations such as floods and low water will increase in frequency and intensity. We study the population genetic effect of these changes by comparing rivers of different flow regimes - Rhine and Danube (snowmelt) versus Moselle and Main (groundwater) - and three species with different life histories (high/low dispersion and high/low drought resistance). We will use markers on the level of enzymes and DNA. A shift of genotypes due to higher water temperatures and a decrease of genetic variability is expected. The former reflects the microevolutionary response and enables the survival under changing environmental conditions. The latter is caused by repeated bottle necks triggered by extreme fluctuations of local and regional population sizes accompanying floods and droughts. It limits this response and may reduce the survival of populations within their present distribution limits. This study will allow the assessment of these two processes. The sources of immigration and recolonisation ways after local extinctions will be studied by molecular markers. The role of reservoirs and barrages as refuges resp. impediment of dispersal will be analysed. Genotypes that dominate under certain temperature or flow regime will be provided for physiological studies and proteomic analyses to the co-operating working groups. Results on the amount and distance of gene flow (dispersal) as well as population densities observed in field will be input to the modelling project.
Das Projekt "Advanced bipolar membrane processes for remediation of highly saline waste water streams (NEW ED)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Aachener Verfahrenstechnik, Lehrstuhl für Chemische Verfahrenstechnik durchgeführt. Objective: NEW ED aims at closing industrial water cycles and reducing the amount of waste water streams with highly concentrated salt loads stemming from a broad range of industrial production processes by exploiting the waste components (salts) and transforming them to valuable products. This will be achieved by developing new micro- to nano-porous bipolar membranes for bipolar electrodialysis (BPMED), a new membrane module concept and by integrating this new technology into relevant production processes. The bipolar membrane process produces acids and bases from their corresponding salts by dissociating water at the interface within the bipolar membranes. However, BPMED so far has been applied only in niche markets due to limitations of the current state of membrane and process development. Major drawbacks of the classic BPMED process are low product purity, limited current density and formation of metal hydroxides at or in the bipolar membrane. The objective of this project is to overcome these limitations by developing a new bipolar membrane and membrane module with active, i.e. convective instead of diffusive water transport to the transition layer of the bipolar membranes, where water dissociation takes place. The key feature of the innovative new bipolar membranes is a nano- to micro-porous and at the same time ion conducting intermediate transition layer, through which water is convectively transported from the side into the transition layer. The porous transition layer may have either the character of a cation or an anion exchanger. Several promising intermediate layer materials together with different monopolar ion-exchange layers will be tested and characterized. Membrane manufacturing and new module concepts will be investigated to exploit the full potential of the new bipolar membrane technique. Integration of the developed membranes and modules into relevant production processes is an essential part of the project.
Das Projekt "Entwicklung eines schnellen Programms zur Modellierung von Grundwasserstroemungen mit variabler Dichte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Interdisziplinäres Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen, Abteilung Technische Simulation durchgeführt. Die Bearbeitung grundlegender Sicherheitsfragen zur Endlagerung gefaehrlicher Abfaelle gehoert zur wichtigen Thematik der Vorsorge fuer den Schutz von Mensch und Umwelt. Das Forschungsvorhaben hat es ermoeglicht, die Grundwasserbewegung unter Beruecksichtigung der Salinitaet fuer grosse, dreidimensionale und komplexe hydrogeologische Gebiete in praktikablen Rechenzeiten moeglichst realitaetsnah zu simulieren. Erst hierdurch wurde die Moeglichkeit eroeffnet, zu validierten hydrogeologischen Modellen zu gelangen. Es wurde ein paralleler Code mit Benutzeroberflaeche zur Loesung der spezifischen Gleichungen erstellt und schnelle, robuste adaptive Loeser fuer die diskretisierten Gleichungen der dichtegetriebenen Grundwasserstroemungen entwickelt.
Das Projekt "Experimentelle Methoden zur Simulation von Schwachwindsituationen im urbanen Bereich" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Darmstadt, Institut für Wasserbau, Fachgebiet Ingenieurhydrologie und Hydraulik durchgeführt. Um die Auswirkung baulicher Massnahmen auf die Durchlueftung von Innenstadtbereichen zu ermitteln, sind bei Verwendung hydraulischer Modelle spezielle Versuchstechniken erforderlich: Neben der Notwendigkeit, auch sehr geringe Stroemungsgeschwindigkeiten moeglichst stroemungsfrei auszumessen, ist die Simulation von Dichtestroemungen einschliesslich der Nachbildung von Kaltluftproduktion und Waermeabgabe durch die Baukoerper nachzubilden. Fuer die Messung von niedrigen Geschwindigkeiten kommen in Ergaenzung zu Laser- und Heissfilmanemometrie lediglich optische Methoden wie z.B. Wasserstoffblaeschenbeobachtungen in Frage. Fuer die Simulation der Dichtestroeme scheidet die prinzipiell moegliche Methode, auch im hydraulischen Modell mit Waerme zu arbeiten, aus, da wegen der Einhaltung der Aehnlichkeitsgesetze eine ca. zehnfache Temperaturspreizung erforderlich waere. Abhilfe schafft hier die Verwendung von chemischen Zusaetzen, welche nach Bedarf die Dichte des Wassers vergroessern oder verringern. Erste Erfahrungen mit rechnerisch erfassbaren Versuchsbedingungen, wie z. B. Schleusenfuellungsversuche oder Abfluss eines Dichtestromes ueber eine Schwelle zeigen ermutigende Ergebnisse fuer diese Art der Experimentiertechnik.
Das Projekt "Experimentelle Untersuchung des Massenaustauschs in ungleichfoermigen Dichtestroemungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen, Institut für Hydrologie und Wasserwirtschaft durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die theoretische und experimentelle Untersuchung des Massenaustauschs infolge von Dichtestroemungen in geschichteten Stauhaltungen. Aus den vielen bedeutenden Vorkommen solcher Stauhaltungen erwaechst die wichtige Aufgabe, dafuer Sorge zu tragen, dass Schmutzstoffe jeder Art wie Industrieabwaesser, Salzgehalt, Sedimente oder Waerme sich nicht ueber Gebuehr in der Stauhaltung ansammeln. Die Zufuehrung solcher Schadstoffe ist mit einem Dichteunterschied verbunden, wodurch deren Ausbreitungsbereich begrenzt bleibt und sie sich nicht voellig in der gesamten Stauhaltung verteilen koennen. Falls nun der Weg dieser Dichtestroemung vorhergesagt werden kann, ist es moeglich, Wasser so am Sperrwerk abzufuehren, dass das gesamte Schmutzwasser durch die Stauhaltung oder das Reservoir fliesst.
Das Projekt "Stroemungsverhaeltnisse vor der deutschen Nordseekueste" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Wasser- und Schiffahrtsdirektion Nord durchgeführt. Messung der Stroemungsgeschwindigkeiten mit Dauerstrommessgeraeten in einer Anzahl kuestenparalleler und kuestennormaler Messprofile, Messdauer jeweils etwa 14 Tage, sowie an insgesamt 10 Langzeitmessstationen, Messzeit 1,5-2 Jahre. Messung von Stroemungsgeschwindigkeiten, Wassertemperatur und Dichte an ausgewaehlten Ankerstationen jeweils ueber eine volle Tide. Auswertung der Messergebnisse mit Hilfe der EDV auf Wind-, Gezeiten- und Dichteeinfluss. Erarbeitung einer Gezeitenstromdarstellung mit maximalen Geschwindigkeiten, Geschwindigkeitsintegralen und Kenterpunktverspaetungen sowie Darstellung der Trift- und Dichtestroemung.
Das Projekt "Mathematische Simulierung von Ausbreitungs- und Transportvorgaengen in Fluessen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Institut für Hydromechanik durchgeführt. Mathematische Modelle zur Berechnung der Ausbreitung und des Transports von Waerme, geloesten Schadstoffen und Feststoffteilchen in Fluessen sind fuer die Planung von Einleitungen sowie von Flussregulierungsmassnahmen von grosser praktischer Bedeutung. In den letzten Jahren wurde an der Entwicklung solcher Modelle gearbeitet. Mit der Entwicklung von Modellen fuer instationaere Vorgaenge, wie sie z.B. in gestauten Fluessen vorkommen, und fuer Sedimenttransport soll das dreidimensionale Glied der entwickelten Modellkette, das bei der Simulierung der Vorgaenge im Nahgebiet tiefgetauchter Warmwassereinleitungen und in Flusskruemmern unerlaesslich ist, noch auf nicht-rechteckige Flussgeometrien angepasst und an wirklichen Situationen getestet werden. Das schon weitgehend entwickelte zweidimensionale instationaere Modell fuer Vorgaenge in der vertikalen Ebene muss noch bezueglich der numerischen Genauigkeit beim Loesen der Transportgleichung fuer skalare Groessen verbessert und vor allem durch Anwendung auf instationaere Dichtestroemungen verifiziert werden. Ausserdem sollen die erst begonnenen Sedimenttransportrechnungen zu einem vernuenftigen Abschluss gebracht werden und zwar durch Einbau des schon entwickelten Sedimenttransportmodells in das instationaere Rechenprogramm, das existierende tiefengemittelte Rechenprogramm, und in das dreidimensionale Stroemungsmodell sowie durch ausfuehrliches Testen dieser verschiedenen Modellkomponenten, wobei vor allem Sohlverformungen durch Ablagerung und Erosion in verschiedenen Anwendungsfaellen simuliert werden sollen.
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| Förderprogramm | 38 |
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