Targeted ammonia emission reductions can only be achieved through efficient measures in the political process. At an international expert workshop, problems arising in the derivation of emission factors for NH3 and nitrogen oxides after N-fertiliser application were discussed. An overview of this issue is given in the report.Eine zielgenaue Ammoniak-Emissionsminderung kann nur durch effiziente Maßnahmen im politischen Prozess erreicht werden. Auf einem internationalen Experten-Workshop wurden Probleme diskutiert, die bei der Herleitung von Emissionsfaktoren für NH3 und Stickstoffoxide nach N-Düngemittelausbringung auftreten. Es wird ein Überblick über diese Problematik im Bericht aufgezeigt.
Das Projekt "Lateraler Phosphortransport in Hängen und seine Verknüpfung mit dem Wasseralter" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Geo- und Umweltnaturwissenschaften, Professur für Hydrologie durchgeführt. Hydrologische Fließwege bilden die kritische Verbindung zwischen der Quelle der P-Mobilisierung und des P-Exports zu den Flüssen. Die Prozesse der P-Mobilisierung auf der Standortskale sind vergleichsweise gut verstanden, jedoch ist die Kenntnis des P-Transportes in Hängen und Einzugsgebieten durch die Komplexität der Transport-Skalen und Fließprozesse begrenzt. In Hängen können große P-Flüsse zum dynamischen P-Export beitragen, da P oft in schnellen Fließwegen transportiert wird, insbesondere in bewaldeten Systemen, wo präferentielle Fließwege häufig auftreten. Ein adäquates Prozesswissen der hanghydrologischen Dynamik ist daher wichtig, um die P-Transport Dynamik zu beurteilen und vorherzusagen. Solche Studien wurden bisher jedoch fast ausschließlich in Einzugsgebieten mit landwirtschaftlicher Nutzung durchgeführt. In dieser experimentellen und modellierungs-basierten Studie über hanghydrologische Prozesse und Phosphortransport werden wir die Auswirkungen der Abflussprozesse auf den P-Transport in bewaldeten Hängen entlang der grundlegenden Hypothesen des SPP untersuchen. Wir werden die Auswirkungen unterschiedlicher Fließwege und Verweilzeiten auf den P Transport und den damit verbundenen hydrologischen Bedingungen untersuchen. Die Hypothese wird getestet, dass die P-Signaturen im Abfluss im Zusammenhang stehen mit den bodenökologischen P-Gradienten und dass die P-Signaturen durch die Verweilzeiten des Wassers im Hang bestimmt werden, die insbesondere durch präferentielle Fließwege bei Niederschlagsereignissen dominiert werden. Diese Hypothesen werden an den vier SPP Standorte im Gebirge mit einem innovativen, kontinuierlichen Monitoring-System für unterirdische Hangabflüsse und P-Transport bei hoher zeitlicher Auflösung untersucht. Event-basierte und kontinuierliche Probenahmen für die verschiedenen P Spezies, stabile Wasserisotope und andere geogene Tracer in Niederschlag, Abfluss und Grundwasser werden es uns ermöglichen, Verweilzeiten von Wasser mit den P-Flüsse und P-Transportprozessen zu verknüpften. Schließlich werden wir ein prozessorientierten hydrologischen Hang-Modell weiterentwickeln um die verschiedenen Fließ-und Transportwege zu simulieren, um die Dynamik von Abfluss und P-Transport zwischen der Hang- und Einzugsgebietsskala zu verknüpfen. Die Modellierung wird sich darauf fokussieren, die Altersverteilung von Wasser und die bevorzugte Fließwege, die durch 'hot spots' bei der Infiltration und P-Mobilisierung entstehen, in bewaldeten Hängen adäquat darzustellen.
Das Projekt "Verzögerte Antwort der Ionosphäre auf Variationen des solaren EUV (DRIVAR)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Kommunikation und Navigation durchgeführt. Das ionosphärische Plasma reagiert auf Änderungen der ionosphärischen EUV und UV-Strahlung auf der Zeitskala der solaren Rotation mit einer Verzögerung von 1-2 Tagen. Es wird angenommen, dass diese Verzögerung auf Transportprozesse von der unteren Ionosphäre in die F-Region zurück zu führen ist, doch wurden bislang nur begrenzte Modelluntersuchungen durchgeführt, um diesen Zusammenhang zu belegen. Innerhalb von DRIVAR sollen die Prozesse, die für die ionosphärische Verzögerung verantwortlich sind, durch umfassende Datenanalyse und Modellierung untersucht werden. Verschiedene solare Proxies sowie spektral aufgelöste EUV- und UV-Flüsse aus Satellitenmessungen werden verwendet und zusammen mit ionosphärischen Parametern analysiert, welche aus GPS-Radiookkultationsmessungen, Ionosondenmessungen und GPS-Gesamtelektronenmessungen stammen. Letztere haben sowohl den Vorteil einer globalen Abdeckung als auch einer z.T. räumlich hoher Auflösung. Die ionosphärsche Verzögerung wird auf verschiedenen Zeitskalen ionosphärischer Variation (Tage, solare Rotation, saisonal) untersucht, und regionale Abhängigkeiten werden analysiert.Wegen des komplexen Charakters der involvierten Prozesse in der Thermosphäre und Ionosphäre werden Experimente mit numerischen Modellen benötigt, um die der Verzögerung zugrundeliegenden Prozesse physikalisch zu untersuchen. Wir verwenden das Coupled Thermosphere Ionosphere Plasmasphere Electrodynamics (CTIPe), um die Verzögerung zu simulieren und führen Sensitivitätsstudien durch um die zur ionosphärischen Verzögerung führenden Prozesse im Detail zu analysieren. Zusätzliche Experimente werden mit dem Upper Atmosphere Model (UAM) durchgeführt.Die Ergebnisse von DRIVAR werden zu einem verbesserten Verständnis ionosphärischer Prozesse führen und werden insbesondere in der Vorhersage ionosphärischer Variabilität Anwendung finden, z.B. bei der Analyse und Vorhersage von GNSS- Positionsfehlern.
Das Projekt "Der Einfluss der SML auf die Spurengasbiogeochemie und den Ozean-Atmosphäre-Gasaustausch" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR), Forschungsbereich 2: Marine Biogeochemie durchgeführt. Labor- und Feldstudien zeigen, dass die Oberflächengrenzschicht des Ozeans (â€Ìsurface microlayerâ€Ì, kurz SML) die biogeochemischen Kreisläufe von klimaaktiven und atmosphärisch wichtigen Spurengasen wie Kohlenstoffdioxid (CO2), Kohlenstoffmonoxid (CO), Methan (CH4), Lachgas (N2O) und Dimethylsulfid (DMS) stark beeinflusst: (i) Jüngste Studien aus den PASSME- und SOPRAN-Projekten haben hervorgehoben, dass Anreicherungen von oberflächenaktiven Substanzen (d.h. Tensiden) einen starken (dämpfenden) Effekt sowohl auf die CO2- als auch auf die N2O-Flüsse über die SML/Atmosphären-Grenzfläche hinweg haben und (ii) Spurengase können durch (mikro)biologische oder (photo)chemische Prozesse in der SML produziert und verbraucht werden. Daher kann der oberste Teil des Ozeans, einschließlich der SML, verglichen mit dem Wasser, das in der Mischungsschicht unterhalb der SML zu finden ist, eine bedeutende Quelle oder Senke für diese Gase sein, was von sehr großer Relevanz für die Forschungseinheit BASS ist. Die Konzentrationen von CO2, N2O und anderen gelösten Gasen in der SML (oder den oberen Zentimetern des Ozeans) unterscheiden sich nachweislich von ihren Konzentrationen unterhalb der SML. Typischerweise werden die Nettoquellen und -senken wichtiger atmosphärischer Spurengase mit Konzentrationen berechnet, die in der Mischungsschicht gemessen wurden und mit Gasaustauschgeschwindigkeiten, die die SML nicht berücksichtigen. Diese Diskrepanzen führen zu falsch berechneten Austauschflüssen, die in der Folge zu großen Unsicherheiten in den Berechnungen der Klima-Antrieben und der Luftqualität in Erdsystemmodellen führen können. Durch die Verknüpfung unserer Spurengasmessungen mit Messungen von (i) der Dynamik und den molekularen Eigenschaften der organischen Materie und speziell des organischen Kohlenstoffs (SP1.1; SP1.5), (ii) der biologischen Diversität und der Stoffwechselaktivität (SP1.2), (iii) den optischen Eigenschaften der organischen Materie (SP1.3), (iv) der photochemischen Umwandlung der organischen Materie (SP1.4) und (v) den physikalischen Transportprozessen (SP2.3) werden wir ein umfassendes Verständnis darüber erlangen, wie die SML die Variabilität der Spurengasflüsse beeinflusst.
Das Projekt "Steady-State Dilution and Mixing-Controlled Reactions in Three-Dimensional Heterogeneous Porous" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eberhard Karls Universität Tübingen, Zentrum für Angewandte Geowissenschaften (ZAG), Arbeitsgruppe Hydrogeology durchgeführt. Understanding transport of contaminants is fundamental for the management of groundwater re-sources and the implementation of remedial strategies. In particular, mixing processes in saturated porous media play a pivotal role in determining the fate and transport of chemicals released in the subsurface. In fact, many abiotic and biological reactions in contaminated aquifers are limited by the availability of reaction partners. Under steady-state flow and transport conditions, dissolved reactants come into contact only through transverse mixing. In homogeneous porous media, transverse mixing is determined by diffusion and pore-scale dispersion, while in heterogeneous formations these local mixing processes are enhanced. Recent studies investigated the enhancement of transverse mixing due to the presence of heterogeneities in two-dimensional systems. Here, mixing enhancement can solely be attributed to flow focusing within high-permeability inclusions. In the proposed work, we will investigate mixing processes in three dimensions using high-resolution laboratory bench-scale experiments and advanced modeling techniques. The objective of the proposed research is to quantitatively assess how 3-D heterogeneity and anisotropy of hydraulic conductivity affect mixing processes via (i) flow focusing and de-focusing, (ii) increase of the plume surface, (iii) twisting and intertwining of streamlines and (iv) compound-specific diffusive/dispersive properties of the solute species undergoing transport. The results of the experimental and modeling investigation will allow us to identify effective large-scale parameters useful for a correct description of conservative and reactive mixing at field scales allowing to explain discrepancies between field observations, bench-scale experiments and current stochastic theory.
Das Projekt "The role of sympagic meiofauna for the flow of organic matter and energy in the Antarctic and Arctic sea-ice foodwebs" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Institut für Polarökologie durchgeführt. The brine channels in sea ice (Fig. 1) of both polar regions are the habitat of sympagic (ice-associated) bacteria, algae, protozoans and small metazoans greater than 20 mym (meiofauna, Fig. 2), including copepods, plathyelminthes, rotifers, nematodes, cnidarians, nudibranchs and ctenophores. Primary production of sympagic algae forms the basis of the sea-ice food web, which is coupled to the pelagic ecosystem and higher trophic levels. The overall objective of this project is to reveal the qualitative and quantitative role of sympagic meiofauna for the flow of organic matter and energy in the Antarctic and Arctic sea-ice foodwebs. The major focus is on sympagic meiofauna because this group could, due to in part very high abundances, play an important role within the sea-ice ecosystem. Moreover, since sympagic metazoans are a food source for higher trophic levels (e.g. larger zooplankton, fish), they probably occupy a key position in coupling processes between the sea ice and pelagic ecosystems. Sympagic meiofauna can thus be supposed to significantly contribute to the flow of organic matter and energy in polar marine food webs. In spite of this, little information on the feeding ecology of this group is available as yet.
Das Projekt "Phosphorus transport along soil pathways in forested catchments" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Bodenkunde und Standortslehre durchgeführt. Phosphorus (P) is an essential nutrient for living organisms. Whereas agriculture avoids P-limitation of primary production through continuous application of P fertilizers, forest ecosystems have developed highly efficient strategies to adapt to low P supply. A main hypothesis of the SPP 1685 is that P depletion of soils drives forest ecosystems from P acquiring system (efficient mobilization of P from the mineral phase) to P recycling systems (highly efficient cycling of P). Regarding P fluxes in soils and from soil to streamwater, this leads to the assumption that recycling systems may have developed strategies to minimize P losses. Further, not only the quantity but also the chemistry (P forms) of transported or accumulated P will differ between the ecosystems. In our project, we will therefore experimentally test the relevance of the two contrasting hypothetical nutritional strategies for P transport processes through the soil and into streamwater. As transport processes will occur especially during heavy rainfall events, when preferential flow pathways (PFPs) are connected, we will focus on identifying those subsurface transport paths. The chemical P fractionation in PFPs will be analyzed to draw conclusions on P accumulation and transport mechanism in soils differing in their availability of mineral bound P (SPP core sites). The second approach is an intensive streamwater monitoring to detect P losses from soil to water. The understanding of P transport processes and P fluxes at small catchment scale is fundamental for estimating the P exports of forest soils into streams. With a hydrological model we will simulate soil water fluxes and estimate P export fluxes for the different ecosystems based on these simulations.
Das Projekt "Pockmark like structures in Lake Constance and their effects on methane emission from large lakes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Landesanstalt für Umwelt Baden-Württemberg, Institut für Seenforschung durchgeführt. The role of lakes in the global methane budget seems to be more important than previously thought. However, the sources and the sinks of this climate active gas in large lakes are still quite unknown. Beside diffusive flux or ebullition due to high microbiological methane production, another potentially important methane source is the emission of fluids and gas from the deeper geosphere, such as methane seeps or pockmarks. Pockmarks are depressions at the sediment surface, often characterized by fluid flow and sites of enhanced methane release. Numerous pockmarks have been described for the marine environment, but pockmarks in limnic systems are rather unknown, as well as their associated geological, chemical and biological processes. In Lake Constance (southern Germany) pockmark like structures have been discovered recently. In a preliminary survey in 2005, we were able to observe methane ebullition and increased methane concentrations in the adjacent water column at these pockmarks. The objectives of this study are (1) to locate and to describe the pockmark areas in Lake Constance, (2) to identify the mechanisms responsible for the formation of pockmarks in Lake Constance, (3) to identify the sources of methane and (4) to quantify the fluxes of methane from the lake floor and their temporal variability.
Das Projekt "Two blade propeller turbine suspended under a barge using kinetic energy of river flows" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bodan-Werft Metallbau durchgeführt. Objective: To demonstrate how a two bladed propellor turbine suspended under a barge can exploit the kinetic energy of a river to produce electricity. General Information: The barge will be moored in the river and the kinetic energy of the river used to drive the propellor turbine, thus eliminating the need for expensive civil works. It is expected that the main application would be to supply local communities not connected to the national grid system, particularly in developing countries. A further advantage of the scheme is that, unlike conventional hydro systems, it can be very easily replicated. Initially a suction tube to concentrate water flow was envisaged, but this has now been omitted as it became apparent that it was only of advantage in very deep rivers. Suitable control mechanisms are being investigated to match the requirement for constant generator speed to variable river flow rates. Head 0 metres River velocity 2-3 m/second Turbine propellor (1. 44 metres diameter) Turbine power 40 kW Generator synchronous End-use isolated system Achievements: The apparatus proved very successful concerning manufacture, transport, sea-going quality (local velocity of current up to 4 m/s were tested). stability with propeller swung up. Propeller support with lifting device and foundations for gears and generator. The two-bladed propeller could cope well with stripping off driftage. The chain (L approx. 2,8 m) is extremely suitable for the transmission of the high torque and can be adapted to suit power output. Fluctuations during the turning moment probably caused by vibrations of the chain can be reduced by baffle rods. Presumably turbulences around the 'suction pipe' contribute to the fluctuations. These turbulences could possibly be avoided or at least reduced by the profiling of the 'suction pipe' on the descending current side. By means of the demonstration model it can be proved that, in principle, the system functions. In case of a series production the control system must be improved appropriately. The turning moments left of the optimum of the moment curves, plotted against the rotations per minute, could not be determined, as the propeller dragged in the optimum area and either came to a stand-still or operated right of the optimum. Operation costs were estimated at approx. 7,5 per cent of the investment expenses, whereby it was assumed that paint work would have to be done every 3-4 years. The operation expenses could be brought down under good water conditions. The efficiency of the propeller could be maintained by regular cleaning. (Slight roughness caused by marine fouling causes a loss of up to 20 per cent). Whereas the entire floating body and the main parts of the machinery and the transmission have been developed for quantity production, the control system must still be further developed in this respect. The presumable service life is estimated to be approx. 15 years. The power output depends very strongly upon the flow...
Das Projekt "Upscale Error Growth - A2: Structure formation on cloud scale and impact on larger scales" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Institut für Physik der Atmosphäre durchgeführt. Cloud particles are determined by microscopic processes, such as nucleation/condensation, growth, aggregation and sedimentation. These processes can feedback on dynamics or organize themselves and form macroscopic cloud structures on the order of tens of kilometers. At particles scales (order of micrometers) only little energy is transferred in the system. However through forming structures on cloud scales, diabatic heat sources are confined and concentrated on this scale and can interact with atmospheric flows. In this project the formation of cloud structures and structures in clouds will be investigated. We will identify and determine possible structures in clouds containing ice crystals, i.e., mixed-phase clouds and pure ice clouds. In addition, we will identify the governing processes leading to structure formation and investigate the impact of cloud structures on processes on larger scales than cloud scale. Our approach is two-fold, using high-resolution modeling of clouds and mathematical analysis of cloud physics equations. For consistency, we start with a common analytical cloud model, which will be used in both parts of the project. In the modeling part of the project we will carry out high-resolution numerical simulation of clouds, represented by the cloud model coupled to equations of atmospheric motion (sound-proof models of compressible viscous flows). We will concentrate on convective situations, starting with moist Rayleigh-Benard convection, extended to multiphase systems, but proceed to more realistic convective scenarios. The output of the simulations will be evaluated in terms of temporal and/or spatial structures of clouds. Complementary, we will investigate the underlying equation of cloud physics combined with atmospheric dynamics using mathematical analysis. We will use different methods in order to identify possible structure formation. For direct analysis we will use techniques from dynamical system theory in order to analyze the equations in terms of equilibrium states, limit cycles, Lyapunov exponents, bifurcations due to parameters and attractors, respectively. On the other hand, we will use reduction techniques (e.g., as used for Landau-Ginzburg equations or reduced order methods) in order to simplify the underlying equations towards the governing processes determining structure formation. In a synthesis of these methods (structures in numerical modeling vs. mathematical analysis) we will finally derive some minimal models describing structure formation on cloud scale. These models will allow us to determine the impact of cloud scale structures on larger scales. Finally, we will carry out first numerical investigations on the impact of structured heat sources on atmospheric flows. Here, minimal models as derived during the project will be used for describing the structured heat sources, embedded into an atmospheric flow for certain idealized flow conditions. (abridged text).
| Origin | Count |
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| Bund | 501 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 500 |
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| License | Count |
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