Das übergeordnete Ziel des vorgeschlagenen Vorhabens ist die Entwicklung eines numerischen Modells, das in der Lage ist Prozesse zu simulieren, die bei der mikrobiell unterstützten Produktion von Methan aus Kohleflözen (englisch: MECBM) auftreten. Dieses Modell soll in den numerischen Simulator Dumux (www.dumux.org) implementiert werden, der als Open Source Programm zur Verfügung steht. Indem das Modell zur Ergänzung und Unterstützung experimenteller Arbeiten eingesetzt wird, können damit gezielt verschiedene Hypothesen über den reaktiven Transport bei MECBM Prozessen getestet werden. Dies betrifft verschiedene Detailfragen, die zur Zeit noch nicht vollständig verstanden sind. Dies soll durch Vergleiche zwischen Simulationen und Experimenten erreicht werden, die am Center for Biofilm Engineering an der Montana State University in Bozeman/USA (MSU-CBS) durchgeführt werden. Zunächst sollen hierfür Säulenexperimente verwendet werden, um Sensitivitäten der simulierten Prozesse hinsichtlich verschiedener Modellparameter zu analysieren. Wo erforderlich, werden die Modellgleichungen dann entsprechend an neu gewonnene Daten und Erkenntnisse aus den Validierungsversuchen mit experimentellen Daten angepasst. Unsere Vision ist es, dass das neu entwickelte Modell ein wesentliches Werkzeug sein wird, um letztendlich das Wissen und Know-how von der Laborskala auf die Feldskala zu übertragen, und um dann auch geplante MECBM-Demonstrationsprojekte im Feld zu konzipieren. Das numerische Modell soll eine wichtige Rolle bei der weiteren Entwicklung von MECBM-Produktionstechnologien spielen; spezifische Möglichkeiten dazu ergeben sich z.B. für geplante Feldanwendungen durch MSU-CBS in Zusammenarbeit mit der US Geological Survey (USGS).Das erwartete Ergebnis aus dem vorgeschlagenen Projekt wird also ein deutlich verbessertes Grundlagenwissen über MECBM Prozesse sein, welches mit dem neu entwickelten Simulationswerkzeug in Kombination mit experimentellen Studien am MSU-CBE auf der Labor- und Feldskala erzielt wird. Die Entwicklung von Simulationskapazitäten soll aber in keinster Weise die Wichtigkeit von Experimenten schmälern, aber die Simulation wird einen entscheidenden Beitrag leisten, um die vorhandenen Ressourcen of die wesentlichen experimentellen (Feld-)Studien zu fokussieren.
Die Konferenz "PFAS in soil – forever pollution, forever concern?" fokussierte die Bodenbelastung durch PFAS. 150 Teilnehmende aus Wissenschaft, Behörden, Industrie und Umweltorganisationen vor Ort sowie 200 im Live-Stream aus 26 Ländern diskutierten über die Risiken, besonders für die menschliche Gesundheit. Um diesem Umweltproblem gut zu begegnen, ist mehr internationale Zusammenarbeit nötig. Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen ( PFAS ) gelangen über Böden in Trinkwasser und Lebensmittel und somit in den menschlichen Körper. Fallstudien aus Deutschland, Dänemark, Frankreich, der Schweiz und Schweden veranschaulichten das weitreichende Problem der PFAS-Kontamination und zeigen, dass PFAS über verschiedene Wege in die Umwelt gelangen und eine langfristige Belastung bedeuten („Ewigkeitschemikalien“). Rastatt, Deutschland : Eine großflächige PFAS-Kontamination wurde höchstwahrscheinlich durch Abfälle aus der Papierindustrie verursacht. Besonders betroffen sind landwirtschaftliche Flächen, auf denen die Aufnahme von PFAS in die angebauten Pflanzen beobachtet wurde und nun dauerhaft kontrolliert werden muss. Korsør, Dänemark : Eine frühere Feuerlöschübungsstätte führte zu PFAS-Einträgen in das Grundwasser und die umliegenden Böden und Wiesen. Rinder nahmen kontaminiertes Wasser und Gras auf, wodurch PFAS in die Nahrungskette gelangten und auch im Blut der Konsumenten des Rindfleischs in hohen Konzentrationen gemessen wurde. Lyon, Frankreich : Hohe PFAS-Konzentrationen wurden in Eiern aus privater Hühnerhaltung festgestellt. Untersuchungen ergaben eine direkte Korrelation zwischen der Belastung und der Windrichtung in der Nähe eines Fluorchemie-Industriegebiets. Ronneby, Schweden : Die Trinkwasserversorgung der Stadt wurde durch PFAS aus einer militärischen Brandübungsstätte stark kontaminiert. Auffällig geworden war die Kontamination durch hohe PFAS-Nachweise im Blut der Bevölkerung. Gallen, Schweiz: Erhöhte PFAS -Werte in Milch und Fleisch von Rindern. Ursache sind Klärschlämme, die vor 20 Jahren zur Düngung der Böden aufgebracht wurden. Untersuchungen mit Wildschweinen in Deutschland zeigten, das sich PFAS insbesondere in Wildschweinlebern anreichern, so dass das BMUV vor dem Verzehr von Wildschweinleber abrät – unabhängig davon, wo diese erlegt wurden. Alle Fallstudien unterstreichen die Notwendigkeit weiterer systematischer Untersuchungen und strengerer Regulierungen zur Begrenzung der PFAS-Belastung für den Schutz der menschlichen Gesundheit. PFAS- Monitoring und erforderliche Maßnahmen Die Experten diskutierten neue Methoden und Erkenntnisse, um möglichst viele PFAS in Wasser und Boden gleichzeitig nachzuweisen. Hier besteht auch ein erheblicher Normungsbedarf. Ein effektives Monitoring-Programm ist essenziell, um Belastungen frühzeitig zu erkennen und gezielte Sanierungsmaßnahmen zu initiieren. In Flandern/Belgien wurden 8.000 PFAS-Verdachtsflächen erkannt. Für sogenannte „No-Regret-Zonen“ gelten dort Schutzmaßnahmen wie Verzehrwarnungen und Einschränkungen der Wassernutzung - bis die eine abschließende Bewertung vorliegt. Auch die Niederlande, Schweiz, Österreich und England haben eine systematische Suche nach PFAS-Hotspots gestartet. Im Auftrag des Umweltbundesamts ( UBA ) wurden die PFAS-Gehalte in Böden aus ganz Deutschland untersucht, die nicht spezifisch durch Schadensfälle oder andere Ereignisse verunreinigt wurden. In allen 600 untersuchten Bodenproben wurden PFAS nachgewiesen. Des Weiteren wurden verschiedene Sanierungstechnologien vorgestellt und bewertet: Destruktive Methoden wie Hochtemperaturverbrennung sind wirksam, aber mit hohen Kosten und Energieaufwand verbunden. An Bedeutung gewinnen hybride Verfahren, die Bodenwäsche und Verbrennung kombinieren. Mit Immobilisierungsmaßnahmen werden PFAS langfristig im Boden gebunden und so eine weitere Ausbreitung verhindert. Großflächige PFAS-Verunreinigungen sind mit den verfügbaren Methoden nicht sanierbar. Fakt ist: Die Sanierung PFAS-belasteter Böden und Gewässer ist mit erheblichen finanziellen Aufwendungen verbunden. Wenn Verursacher nicht für die entstehenden Sanierungskosten aufkommen (können) werden die Kosten von den Kommunen getragen. Da die Kosten hoch und die Sanierungsdauer in der Regel lang sind, sind Kommunen mit der Finanzierung oft überfordert. Belgien diskutiert daher über die Einrichtung eines Fonds. Nationale Strategien und internationale Zusammenarbeit Mehrere europäische Länder stellten ihre Strategien zum Umgang mit PFAS-Belastungen vor, z.B. setzt Frankreich auf einen interministeriellen Aktionsplan, der Maßnahmen zur Reduzierung von PFAS-Emissionen, zur Verbesserung der Trinkwasserqualität und zur Stärkung der Forschung umfasst. Österreich hat einen nationalen PFAS-Aktionsplan ins Leben gerufen, mit dem kontaminierte Standorte identifiziert und saniert werden sollen. Zudem soll die Forschung im Bereich PFAS-Analyse und -Sanierung intensiviert werden. Diese Initiativen zeigen, dass es bereits verschiedene nationale Ansätze zum Umgang mit der PFAS-Problematik gibt. Allerdings wird eine stärkere europäische Zusammenarbeit als notwendig erachtet, um eine einheitliche Regulierung und effizientere Maßnahmen zu gewährleisten. Handlungsbedarf auf europäischer Ebene Die Bewältigung der PFAS-Problematik stellt Politik, Wissenschaft und Industrie vor zahlreiche Herausforderungen: Hochrangige Vertreter aus Politik und Wissenschaft, darunter Jutta Paulus (EU-Parlament) und Paul Speight (EU-Kommission), betonten die Bedeutung einer verstärkten europäischen Kooperation. Ziele sind die Harmonisierung von Grenzwerten, die Entwicklung besserer Überwachungssysteme sowie die Förderung innovativer Sanierungs- und Sicherungsmethoden. Einigkeit bestand darin, dass präventive Maßnahmen eine Schlüsselrolle spielen müssen. Der Einsatz von PFAS sollte zukünftig strikt auf essentielle Anwendungen beschränkt werden, um weitere Kontaminationen in der Zukunft zu verhindern. Zudem soll eine europaweite Datenbank über PFAS-Belastungen eingerichtet werden, um Informationen über betroffene Gebiete transparenter zu machen. FAZIT Die Konferenz machte klar: PFAS in Böden sind ein gravierendes europaweites Problem, das konsequentes und koordiniertes Handeln erfordert. In vielen Regionen ist auch die Erfassung der Kontamination noch am Anfang. Da Kommunen mit der Sanierung oft überfordert sind, muss auch eine Lösung zur Finanzierung von Maßnahmen gefunden werden. Ein zentrales Ergebnis der Konferenz wird ein Diskussionspapier sein, dass die notwendigen Handlungsschritte für die politischen Akteure zusammenfasst.
The North Atlantic Waveguide and Downstream Impact Experiment (NAWDEX) aims to provide the foundation for future improvements in the prediction of high impact weather events over Europe. The concept for the field experiment emerged from the WMO THORPEX program and contributes to the World Weather Research Program WWRP in general and to the High Impact Weather (HIWeather) project in particular. An international consortium from the US, UK, France, Switzerland and Germany has applied for funding of a multi-aircraft campaign supported by enhanced surface observations, over the North Atlantic and European region. The importance of accurate weather predictions to society is increasing due to increasing vulnerability to high impact weather events, and increasing economic impacts of weather, for example in renewable energy. At the same time numerical weather prediction has undergone a revolution in recent years, with the widespread use of ensemble predictions that attempt to represent forecast uncertainty. This represents a new scientific challenge because error growth and uncertainty are largest in regions influenced by latent heat release or other diabatic processes. These regions are characterized by small-scale structures that are poorly represented by the operational observing system, but are accessible to modern airborne remote-sensing instruments. HALO will play a central role in NAWDEX due to the unique capabilities provided by its long range and advanced instrumentation. With coordinated flights over a period of days, it will be possible to sample the moist inflow of subtropical air into a cyclone, the ascent and outflow of the warm conveyor belt, and the dynamic and thermodynamic properties of the downstream ridge. NAWDEX will use the proven instrument payload from the NARVAL campaign which combines water vapor lidar and cloud radar, supplemented by dropsondes, to allow these regions to be measured with unprecedented detail and precision. HALO operations will be supported by the DLR Falcon aircraft that will be instrumented with wind lidar systems, providing synergetic measurements of dynamical structures. These measurements will allow the first closely targeted evaluation of the quality of the operational observing and analysis systems in these crucial regions for forecast error growth. They will provide detailed knowledge of the physical processes acting in these regions and especially of the mechanisms responsible for rapid error growth in mid-latitude weather systems. This will provide the foundation for a better representation of uncertainty in numerical weather predictions systems, and better (probabilistic) forecasts.
DWD’s fully automatic MOSMIX product optimizes and interprets the forecast calculations of the NWP models ICON (DWD) and IFS (ECMWF), combines these and calculates statistically optimized weather forecasts in terms of point forecasts (PFCs). Thus, statistically corrected, updated forecasts for the next ten days are calculated for about 5400 locations around the world. Most forecasting locations are spread over Germany and Europe. MOSMIX forecasts (PFCs) include nearly all common meteorological parameters measured by weather stations. For further information please refer to: [in German: https://www.dwd.de/DE/leistungen/met_verfahren_mosmix/met_verfahren_mosmix.html ] [in English: https://www.dwd.de/EN/ourservices/met_application_mosmix/met_application_mosmix.html ]
Langjährige Pegelaufzeichnungen aus dem Gebiet der südöstlichen Nordsee zeigen seit Mitte des 20. Jahrhunderts signifikante Veränderungen im lokalen Tideregime. Während der mittlere Meeresspiegel (englisch: Mean Sea Level, MSL) über die vergangenen 150 Jahre generell dem globalen Mittel gefolgt ist, deuten Auswertungen der mittleren Tidehoch- und Tideniedrigwasser auf signifikant abweichende Trends hin. So sind die Tidehochwasser signifikant schneller als der MSL angestiegen, während die Tideniedrigwasser deutlich geringere oder teils negative Trends aufzeigen. Daraus resultierte eine gleichzeitige Zunahme des Tidehubs (die Differenz aus Tidehoch- und Tideniedrigwasser) von ca. 10 % seit 1955. Derartige Veränderungen haben direkte Auswirkungen auf den Küstenschutz. So ergeben sich bei einem Anstieg der mittleren Tidehochwasser größere Wassertiefen, wodurch das Wellenklima insbesondere im Bereich der Wattflächen und Außensände in der Deutschen Bucht beeinflusst wird. Größere Wellenhöhen und damit höhere Orbitalgeschwindigkeiten und Brandungsenergien sind die unmittelbare Folge, die zu großflächigen Erosionen führen kann. Gleichzeitig beeinflussen geringere Tideniedrigwasser die Schiffbarkeit der flachen Küstengewässer. Durch den vergrößerten Tidehub treten größere Tidestromgeschwindigkeiten auf, die z.B. Ausräumungen der Tiderinnen, verstärkte Erosionen an Inselsockeln, Strandräumungen und im Zusammenhang mit Sturmfluten Dünen- und Kliffabbrüchen verursachen können. Dies verdeutlicht, dass neben den global wirkenden übergeordneten Veränderungen im MSL (Massenänderungen, thermale Expansion) auch regionale Phänomene und Prozesse eine wichtige Rolle für die Ausprägung der Wasserstände spielen. Eine Berücksichtigung solcher Faktoren in den Projektionen zukünftiger Wasserstände setzt voraus, dass vergangene Entwicklungen und zugrunde liegende Prozesse ausreichend verstanden sind. Das übergeordnete Ziel von TIDEDYN besteht daher in der Analyse der in der Vergangenheit bereits aufgetreten Veränderungen im lokalen Tideregime der Nordsee. Die beobachtete Zunahme des Tidehubs ist in ihrer starken Ausprägung ein weltweit einzigartiges Phänomen, welches bis heute nicht erklärt werden kann. Als mögliche (aber bisher unerforschte) Ursachen kommen z.B. langfristige Änderungen im MSL, morphologische Änderungen im Küstenvorfeld (natürlich oder anthropogen, z.B. Ausbaggerungen oder Baumaßnahmen wie Eindeichungen) oder saisonale Änderungen in der thermohalinen Schichtung des Ozeans in Frage. Durch die integrierte Analyse von hochauflösenden numerischen Modellen (barotrop und baroklin) und Beobachtungsdaten mit robusten Methoden der Zeitreihenanalyse, sollen die Änderungen im Tideregime der Nordsee über die vergangen 60-70 Jahre beschrieben, modelliert und systematisch erforscht werden sowie einzelne Prozesse mittels Sensitivitätsstudien voneinander abgegrenzt werden.
Groundwater resources underpin ecosystems and human activities, yet their continued global depletion deteriorates water quality and ecology due to baseflow reduction and causes land subsidence and seawater intrusion. Accurate quantification of groundwater flow and storage changes is critical to enable adaptive resource management, for example through assessing potential impacts from over-extraction and determining sustainable yields. This necessitates an increase in knowledge of the spatial distribution of subsurface properties. Current groundwater investigation methods (e.g. pump testing) require high effort and are costly to conduct, restricting the rate and frequency of testing thus resulting in spatially limited outcomes. This project will establish Tidal Subsurface Analysis (TSA) as a novel methodology to quantify subsurface hydro-geomechanical properties such as transmissivity, permeability, specific storage, porosity, compressibility and/or bulk modulus. TSA utilises the groundwater response to the ubiquitous and predictable Earth and atmospheric tides which is contained in existing measurements. TSA will be developed by unifying the theories of existing approaches that have successfully quantified individual subsurface properties using the groundwater response to Earth tides or barometric loading. Next, the influence of geological heterogeneity on properties quantified using TSA will be evaluated using a combination of numerical modelling and field data from locations in the United Kingdom and Australia where the subsurface has been well characterised. Finally, TSA will be validated by comparing each of the quantified hydro-geomechanical properties with values derived from established hydrogeological or geophysical investigation techniques, such as pump testing, geophysical logging or sediment coring. Because it is a passive approach, it will overcome many of the limitations inherent to active hydraulic subsurface investigations. It is anticipated that TSA will shift the paradigm about how groundwater and atmospheric measurements are used and add significant value to monitoring programs, enhancing resource management decisions and improving implementation of the EU Water Framework Directive.
Im Rahmen des Projekts Chemie Interaktiv wurden bisher mehr als 100 verschieden umfangreiche Flash-Animationen zu etablierten (galvanische Zellen, NaCl-Synthese) und innovativen Fachinhalten (z.B. photogalvanischen Zellen, organischen Leuchtdioden, Photostationarität) konzipiert, programmiert, getestet und optimiert. Die Animationen erstrecken sich über kurze Flash-Folien, größere lineare und verzweigte Lernnetze bis hin zu sehr umfangreichen Hypermedia-Bausteinen mit integrierten Videos und interaktiven Aufgabenstellungen. Sie sind überwiegend auf Deutsch, zum Teil aber auch deutsch und englisch formuliert und so international einsetzbar. Die Flash-Animationen werden über den Server der Wuppertaler Chemiedidaktik und das dafür eingerichtete Internet Portal www.chemie-interaktiv.net veröffentlicht. Allein auf letzterem wurden pro Monat Daten von durchschnittlich 21 GB Transfervolumen aufgerufen, was einer Zahl von durchschnittlich 500 Dateien pro Tag entspricht (Erhebungszeitraum: Januar - Juni 2009) wobei es sich zu 80% um deutsche, zu 15% um österreichische und schweizerische Nutzer und zu 5% um Nutzer aus dem englischsprachigen Ausland handelt. Bildungsportale wie 'Lehrer-Online', der 'Hamburger Bildungsserver', der 'Landesbildungsserver Baden-Württemberg', der 'Hessische Bildungsserver', der 'deutsche Bildungsserver' u.a. haben inzwischen dazu Kurzkommentare, Beschreibungen und z.T. auch didaktische Erläuterungen auf ihren Internetseiten verfasst und die Elemente von Chemie Interaktiv durch entsprechende Hyperlinks mit ihren Homepages verknüpft. Ferner wurde im Rahmen des BMBF geförderten Projekts 'Naturwissenschaften entdecken' anlässlich des Wissenschaftsjahres 2009 - Expedition Deutschland ein Materialordner mit Handreichungen für Lehrkräfte zu Themen des Wissenschaftsjahres erstellt, in dem Medien aus dem Projekt Chemie Interaktiv veröffentlicht sind.
Neben Maßnahmen, die die Produktivität von Agrarflächen erhöhen, werden neue objektive Methoden zur kontinuierlichen Überwachung globaler landwirtschaftlicher Ressourcen dringend benötigt. Eine besondere Rolle nimmt dabei die Photosyntheseleistung (gemessen als Bruttoprimärproduktion) der Kulturpflanzen ein, da sie die maximal mögliche Menge an Nahrung und Treibstoff darstellt, die durch landwirtschaftliche Systeme bereit gestellt werden kann. Desweiteren ist sie ein guter Indikator für Ernteerträge und Stress. In den vergangenen Jahrzehnten wurden auf Reflektivitätsdaten beruhende optische Fernerkundungsmethoden benutzt um landwirtschaftliche Ressourcen abzuschätzen. Spektral aufgelöste Reflektivitätsdaten lassen auf biochemische und strukturelle Eigenschaften der Vegetation schließen, die wiederum auf die potentielle Photosyntheseleistung hindeuten, und sie sind die Grundlage zur Bewertung des Zustands der Pflanzen und ihrer phenologischen Entwicklungsstufe in hoher räumlicher Auflösung. Basierend auf diesem Messprinzip sollen die Sentinel-2 Satelliten (2015 gestartet) die Zugpferde der operationellen Agrarüberwachung in den kommenden Jahrzehnten werden. Es ist jedoch bekannt, dass Vegetationsparameter aus der Fernerkundung, die auf spektralen Reflektanzen beruhen, nicht die komplexen und hoch variablen physiologischen Abläufe der Photosynthese erfassen können. Ergänzend zu Reflektivitätsmessungen sind seit Kurzem globale weltraumgestützte Messungen von sonneninduzierter Chlorophyllfluoreszenz (Englisch sun-induced chlorophyll fluorescence, SIF) möglich. Wie gezeigt werden konnte, besitzt SIF eine höhere Sensitivität gegenüber der Photosyntheseaktivität auf Agrarflächen als andere Parameter oder Modelle. Das Instrument TROPOMI (Tropospheric Monitoring Instrument), das ab Mitte 2017 auf dem EU Copernicus Sentinel 5-Vorläufersatelliten fliegen wird, wird die Messung von SIF in einer sehr viel höheren räumlichen und zeitlichen Auflösung als alle bisherigen Instrumente/Missionen ermöglichen. Somit stellt TROPOMI einen Meilenstein für die Einschätzung von Photosynthese im Allgemeinen, und der Produktivität von Nutzpflanzen im Besonderen, dar. Die Kombination von TROPOMI und Sentinel-2 Daten wird eine auf Beobachtungen basierende, globale Beobachtung der Photosyntheseaktivität auf Agrar-, Gras- und Weideflächen mit einer bisher nie dagewesenen räumlichen und zeitlichen Auflösung und Genauigkeit erlauben. Das Projekt CropSIF wird Nutzen aus den besonderen Möglichkeiten ziehen, die diese Konstellation von Instrumenten in naher Zukunft bieten wird, um die Produktivität von Agrarpflanzen und klimatischer Einflüsse darauf abzuschätzen. Wir werden zeitlich aufgelöste Karten der Bruttoprimärproduktion der Nutzpflanzen erstellen, die dann der Analyse von Effekten extremer Klimaereignisse auf die Produktivität in verschiedenen Agrargebieten der Erde dienen werden.
In Neuaufforstungen mit Koniferen (in der Bundesrepublik in naher Zukunft auf ca. 1,2 Mio. ha Grenzertragsboeden und Oedlaendereien) besteht die Gefahr einer Primaerinfektion durch den holzzerstoerenden Wurzelschwamm Fomes annosus. Seine Sporen besiedeln frischgeschnittene Stubben, dringen in deren Wurzeln vor und von dort in die Wurzel lebender Baeume in denen sie Wurzel- und Stammfaeule erzeugen. In England wird fuer die Kiefer zur Verhinderung der Infektion eine protektive Stubbenbehandlung mit pilzlichen Antagonisten von Fomes annosus empfohlen, die jedoch in eigenen Laborversuchen bei der Fichte (auch bei der Kiefer) keine zuverlaessigen Erfolge brachte. Es soll versucht werden, durch besseres Verstaendnis von Stoffwechselablaeufen und Infektionsbiologie ein biologisch sicheres (chemisches oder physikalisches) Verfahren zu finden, dass es es erlaubt, Fichte bzw. Douglasie gleichbleibend zu schuetzen. Hierbei ist die hohe physiologische Variabilitaet von Fomes annosus zu beruecksichtigen.
Origin | Count |
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