norganische Funktionsmaterialien spielen innerhalb der Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts, etwa im Bereich der Informationstechnik oder der Energieerzeugung und -speicherung, eine zentrale Rolle. Dabei sind komplex strukturierte multifunktionelle Materialien auf rein anorganischer Basis sowie im Verbund mit organischen Anteilen zur Weiterentwicklung dieser Technologien von wesentlicher Bedeutung. Die Erzeugung solcher Materialien mit definierter Struktur und Stöchiometrie über die konventionelle Prozesstechnik, die in der Regel bei erhöhten Temperaturen und/oder Drücken sowie unter erheblichem verfahrenstechnischen Aufwand abläuft, stößt hierbei jedoch an ihre Grenzen. Demgemäß ist die Suche nach neuen Verfahren, die eine Generierung von diesen Materialien bei Umgebungsbedingungen und mit reduziertem prozesstechnischen Aufwand ermöglichen, derzeit Gegenstand weltweiter Forschungsanstrengungen. Für die Bildung von komplex strukturierten anorganischen Festkörpern bei Umgebungsbedingungen liefert die belebte Natur eindrucksvolle Beispiele. So entstehen durch Biomineralisationsprozesse Stoffe wie etwa Calciumphosphat oder -carbonat, deren Bildung genetisch determiniert ist und durch die Wechselwirkung mit Biomolekülen gesteuert wird, wobei unter anderem Selbstorganisationsprozesse eine Rolle spielen. Die hierdurch entstehenden anorganischen Materialien besitzen multifunktionelle Eigenschaften, wobei deren Eigenschaftsspektrum durch den Einbau von bioorganischen Komponenten erweitert wird. Wenngleich viele technisch relevante Materialien bei diesen natürlichen Prozessen keine Rolle spielen, ergeben sich hieraus unmittelbar aussichtsreiche Perspektiven zur Generierung neuer anorganischer Funktionsmaterialien durch spezifische molekulare Interaktionen zwischen bioorganischen und anorganischen Stoffen. Das Hauptziel dieses Schwerpunktprogramms ist daher die Übertragung von Prinzipien der Biomineralisation auf die Generierung von anorganischen Funktionsmaterialien und von deren Hybriden mit bioorganischen Anteilen. Zur Erreichung dieses Ziels werden Arbeiten durchgeführt (1) zur In-vitro- und In-vivo-Synthese anorganischer Funktionsmaterialien und deren Hybride mit bioorganischen Molekülen in Form von Schichten oder 3D-Strukturen, (2) zur Charakterisierung der Bildungsprozesse und der Struktur der Materialien sowie (3) zur Bestimmung und zum Design von deren physikalischen und chemischen Eigenschaften. Diese experimentellen Untersuchungen werden weiterhin durch Arbeiten zur Modellierung der Materialbildung, -struktur und -eigenschaften begleitet.
Stadtumbauprozesse wirken sich durch Veränderung der Stadtstrukturen auch auf die Nachfrage im Verkehrsbereich aus. Bezogen auf Stadt- und Straßenbahnen ergeben sich daraus Fragen der Effizienz. Im Projekt sollen Strategien entwickelt werden, die hinsichtlich der schienengebundenen ÖPNV-Systeme zu tragfähigen Entscheidungen führen und dabei alle Handlungsoptionen von Rückbau bis Umbau oder Ergänzung einbeziehen. Grundlagen sind dabei neben wirtschaftlichen Faktoren auch die Entwicklungsziele der Stadt, Umweltfragen sowie 'weiche' Standortfaktoren. Hintergrund und Anlass: Hintergrund des Projektes ist der demografische Wandel sowie der von Bevölkerungsrückgang und Wanderungsbewegungen ausgelöste oder beschleunigte Strukturwandel in den Städten. Auf diesen Strukturwandel wurde in der Vergangenheit in ganz Deutschland mit dem Instrument des gebietsbezogenen Stadtumbaus reagiert. Stadtumbauprozesse führen aber stets auch zu Anpassungserfordernissen bezüglich Planung, Finanzierung sowie Organisation und Betrieb der verkehrlichen Infrastruktur. In diesem Projekt soll besonders der Bereich von Stadt- und Straßenbahnen infrastrukturseitig beleuchtet werden. Hier müssen Unterhalts- oder Rückbaukosten auf verschiedenen Ebenen mit Standort- und Attraktivitätsvorteilen abgewogen werden. Dabei ist stets auch den Anforderungen an Lärm-, Emissions- und Klimaschutz sowie Energieeffizienz Rechnung zu tragen. Dies erfordert eine frühzeitige Verzahnung und Integration der verkehrlichen Prozesse mit dem Stadtumbau, um dauerhaften Fehlentwicklungen hinsichtlich der perspektivischen Tragfähigkeit der Straßenbahnsysteme vorzubeugen. Auch die Rückkopplungswirkungen der Infrastrukturentwicklung auf stadtstrukturelle Prozesse gilt es dabei im Auge zu behalten.
Unter Sensor-Aktor-Netzwerken versteht man den Zusammenschluss einer Vielzahl in die Umgebung eingebetteter und deshalb gegebenenfalls miniaturisierter Sensor-Aktor-Knoten, welche drahtlos miteinander vernetzt sind und kooperativ ein verteiltes Phänomen beobachten und beeinflussen. Eine große Anzahl von Knoten ermöglicht eine gute Ortsauflösung und eine hohe Toleranz gegenüber Fehlern und Ausfällen. Allerdings ergeben sich aus der notwendigen Energieautonomie auch strenge Limitierungen in Bezug auf Kommunikationskapazität und Rechenleistung und damit Herausforderungen an die Architektur und den Betrieb derartiger Netzwerke. Im Rahmen des Graduiertenkollegs werden grundlegende Fragestellungen im Bereich der Sensor-Aktor-Netzwerke untersucht. Dabei wird das gesamte Spektrum von der Kommunikation über die Informationsverarbeitung bis hin zur Hardware/Software-Systemintegration betrachtet. Die Forschungstätigkeiten zielen darauf ab, stärker verzahnte Lösungen für die eng verkoppelten, aber bisher isoliert betrachteten Problemstellungen zu erlangen. Daher werden als Brücken zwischen den oben genannten drei Bereichen übergreifende Fragestellungen aus den Gebieten Aufgabenstellung/Anfrageverarbeitung, inhaltsbezogene Adressierung, Energieeffizienz und selbstorganisierende Middleware untersucht, was durch die enge Zusammenarbeit von Experten aus verschiedenen Fachbereichen erreicht werden soll. Im Zentrum des Forschungsprogramms des Graduiertenkollegs steht damit eine übergreifende Herangehensweise an die unterschiedlichen Herausforderungen für die Architektur von Sensor-Aktor-Netzwerken, deren effizienten Betrieb und die gemeinsame Entwicklung systematischer Vorgehens- und Referenzmodelle. Die Kollegiat(inn)en werden durch ein auf sie abgestimmtes Studienprogramm einen breiten Überblick über den gesamten Bereich selbstorganisierender Sensor-Aktor-Netzwerke bekommen. Neben Spezialvorlesungen werden auch eine Ringvorlesung, Seminare und Praktika angeboten. Zusätzliche wöchentliche Treffen unter den Kollegiat(inn)en werden dabei zu einem Zusammenwachsen der Gruppe führen. Darüber hinaus werden unter Beteiligung internationaler Gastwissenschaftler(innen) zweimal im Jahr mehrtägige Blockveranstaltungen (Workshops, Sommerschulen und Forschungsseminare) stattfinden. Ein jährlich abgehaltenes Kolloquium soll die gewonnenen Forschungserkenntnisse einem breiten Publikum vorstellen.
Langzeitbeobachtungen haben zu dem Ergebnis gefuehrt, dass die Insel jaehrlich im Durchschnitt 1,5 Mio. m3 Sand verliert. Das hydrodynamische Geschehen ist so angelegt, dass der sandige Anteil von der Insel wegtransportiert wird, ihr also verloren geht. Diesen permanenten Sandverlust versucht man staatlicherseits durch Sandvorspuelungen auszugleichen. Dieser vorgespuelte Sand geht aber ebenso verloren, bietet der Insel also keinerlei dauerhaften Schutz. Auf der Grundlage eigener Untersuchungen und Beobachtungen sowie solchen, die im Rahmen des Forschungsprogramms 'Optimierung des Kuestenschutzes auf Sylt' vorgestellt wurden, wurden kombinierte Schutzmassnahmen erarbeitet, die die Erosion minimieren sollten. Das Programm wurde in einer Denkschrift 'Entwicklung und Fortbestand der Insel Sylt' vom 'Verein Deutscher Kuestenschutz' vorgestellt.
Der gesunde und nachhaltige Umgang mit unseren Binnengewässern stellt eine Angelegenheit von höchstem öffentlichem Interesse dar. Gelöster Sauerstoff (DO) stellt eine Schlüsselgröße beim Wasserqualitätsmanagement in Seen und Stauhaltungen dar. Zu niedrige Konzentrationen begrenzen die Eignung für Trinkwasser und andere Nutzungen. Wir schlagen ein Forschungsprogramm von Wissenschaftlern aus führenden chinesischen und deutschen Institutionen in der Gewässerforschung vor, um die Dynamik des Sauerstoffs in Standgewässern in Raum und Zeit besser zu verstehen. Sowohl numerische Simulationsprogramme wie auch Feldmessprogramme und-experimente werden auf dem neuesten Stand eingesetzt. Von dieser Zusammenarbeit versprechen wir uns ein verbessertes Prozessverständnis, einen intensiven fachlichen Austausch zu modernen Methoden in Monitoring und Modellierung und schließlich detaillierte Einblicke, wie man neue Erkenntnisse in Wasser- und Talsperrenmanagement im jeweils anderen Land umsetzt. Sauerstoff reagiert sehr empfindlich auf Umweltstressoren, wie organische Verschmutzung, Eutrophierung oder Klimaänderung. Die Voraussage von Konzentrationsveränderungen stellt eine Herausforderung dar wegen der komplexen Verflechtung von ökologischen, biogeochemischen und physikalischen Vorgängen. Während man die Entwicklung von DO im Hypolimnion (Tiefenwasser) schon eingehender untersucht hat und viele Prozesse mit einiger Genauigkeit vorhersagen kann, versteht man bis heute die Entwicklung von DO im Metalimnion (d.h. in der Schicht zwischen dem warmen, oberflächennahen Epilimnion und dem kalten darunterliegenden Hypolimnion) weit weniger gut. Metalimnische Sauerstoffminima (MOM) sind sowohl aus Binnengewässern wie marinen Systemen bekannt. Sie entstehen aus einer Kombination von erhöhtem Sauerstoffbedarf und eingeschränktem vertikalem Austausch. Über die Ursachen für den erhöhten Sauerstoffbedarf im Metalimnion ist man sich nicht völlig im Klaren und Prozesse wie eingetragenes allochthones Material, Sauerstoffzehrung an trüben Einträgen und schließlich die Zersetzung von sedimentierendem organischem Material werden diskutiert. Ziel dieses Projektes ist es, ein hochauflösendes DO-Monitoring in einer deutschen und einer chinesischen Talsperre (Rappbodetalsperrre und Panjiakou Reservoir) zu betreiben, wobei parallel verschiedene Feld- und Labormessungen zum Test der verschiedenen Hypothesen zu den Ursachen der Sauerstoffzehrung durchgeführt werden. Die Resultate aus den Feld- und Laborexperimenten sowie hochauflösenden Monitoringansätzen werden in mathematische Prozessbeschreibungen übergeführt und in 1D und 3D Seenmodelle eingefügt, um die Dynamik des DO in Abhängigkeit der hydrodynamischen und biogeochemischen Prozessen zu simulieren Seenmodelle verbinden. Die entwickelten Modelltools werden in Form von Open-Source-Codes frei zur Verfügung gestellt.
Im Teilprojekt 1 von P1 sollen Möglichkeiten zur integriert-biologischen Kontrolle tierischer Schädlinge (Lepidopterenarten, Weiße Fliegen, Blattläuse, Thripse) in Tomatenkulturen Thailands untersucht werden. Im Vordergrund steht die Nutzung geschützter Anbaubedingungen (Netzhäuser mit Foliendächern), um einerseits die Dispersionsdynamik und Orientierung (Wirtswahl) einzelner Schädlingsarten zu manipulieren und um andererseits wie in Mitteleuropa einen effektiveren Einsatz von Nutzorganismen (Makro- und Mikroorganismen) zu ermöglichen. Zudem ist die Eignung selektiver Pflanzenschutzmittel (e.g. Neem, Bt) für das System zu überprüfen. Im Vordergrund steht die Optimierung, Systemadaptierung und Integration bewährter und vielversprechender Ansätze. Zur Entwicklung und Bewertung des Systemansatzes bei Verknüpfung mit anderen Projekten der Forschergruppe ist neben spezifischen Teiluntersuchungen ein Zentralversuch geplant, der die Ergebnisse kontinuierlich 'lernend' zusammenführt. Im 2. Teilprojekt sollen grundlagenorientierte Studien zur Populationsdynamik von Tripsen durchgeführt und neue Verfahren der biologischen Kontrolle mittels Parasitoiden gegenüber oberirdischen sowie räuberischen Bodenmilben und entomopathogenen Nematoden und Pilzen gegen Bodenstadien entwickelt und erprobt werden. In enger Kooperation mit P5 soll das Potential biologischer Maßnahmen für eine Reduktion des Vektorpotentials der Thripse untersucht werden. Als Kooperationspartner wird Dr. Banpot Napompeth vom National Biological Contral Research Center für die Selektion, Zucht und Effizienzprüfung von Parasitoiden und Prädatoren gegenüber Weißen Fliegen, Blattläusen und Thripsen verantwortlich zeichnen.
Das geplante Vorhaben ist die vierte Phase eines längerfristig ausgerichteten, von der DFG geförderten Forschungskonzeptes zur Untersuchung der Änderungsdynamik von Einstellungen und Verhalten in der Verbraucherpopulation. Untersuchungsgegenstand ist die Nachfrage nach Ökoprodukten, da dieser Teilmarkt in einem besonderen Maße durch eine Veränderung der Verbrauchereinstellung geprägt ist. In der für 1999 geplanten Untersuchung soll eine weitere Verbraucherbefragung unter Verwendung des im wesentlichen gleichen Testinstrumentarium erfolgen. Damit stünde ein in Deutschland einmaliges Datenmaterial für vier Erhebungszeitpunkte (1984, 1989, 1994, 1999) zur Verfügung, auf dessen Grundlage nicht nur die Methodik der kombinierten Längs- und Querschnittsanalyse weiter verbessert, sondern auch empirisch fundierte Prognosen vorgenommen werden sollen.
Epiphyten sind extrem diverse Elemente der Vegetation tropischer Wälder und für die Erforschung der globalen Phytodiversität von erheblicher Bedeutung. In dem überaus artenreichen Land Ecuador stellen sie mehr als 25 Prozent aller Gefäßpflanzenarten. Währen die relativen Anteile von Epiphyten in verschiedenen Klimazonen und Vegetationstypen in großen Zügen feststehen, ist die Verteilung ihrer Diversität im lokalen und erst recht regionalen Maßstab noch weitgehend unklar. Ausgerechnet für den in seiner Ausdehnung größten Tropenwald der Erde, den amazonischen Tieflandregenwald, fehlen bisher ausreichende flächenbezogene Arteninventare, die die Modellierung zuverlässiger Verteilungsmuster erlauben würden. An der Tiputini Biodiversity Station im Tieflandregenwald Ost-Ecuadors sollen die Epiphyten von Untersuchungsflächen im Wald mit Hilfe einer auf alpinen Methoden basierenden, speziell zu unseren Zwecken weiterentwickelten und angepaßten, Klettertechnik und unter Verwendung existierender Kronen-Plattformen und canopy-walkways inventarisiert und räumlich dokumentiert werden. Die Ergebnisse werden in vorhandene eigene Daten und die anderer Arbeitsgruppen so integriert, daß ein biogeographischer Vergleich von Epiphytendiversität und Verteilung verschiedener Taxa möglich ist. Die hier gewählte Methodik flächenbezogener Erfassung von Epiphyten wird die Vernetzung bisher weitgehend isolierter Befunde zu den Diversitätsmustern neotropischer Epiphyten auf verschiedenen Skalenebenen erlauben. Das Epiphyteninventar wir floristisch ausgewertet und mit vorliegenden Ergebnissen von anderen Projekten abgeglichen. Endziel ist ein lokal aussagekräftiges und großräumiges extrapolierbares Modell neotropischer Epiphytendiversität als Instrument von Grundlagen- und angewandter Forschung.
Eine Verlässlichkeit von Vorhersagen des Klimawandels ist nur dann gegeben, wenn die dabei verwendeten numerischen Modelle das gegenwärtige Klima aus den richtigen Gründen korrekt simulieren. Offene Fragen betreffen z.B. dynamische Aspekte wie die Vorhersage einer Verstärkung der Brewer-Dobson-Zirkulation, den dynamischen Einfluss der Stratosphäre auf die Troposphäre und ein Überschießen in der Erholung der Ozonschicht. Eine besonders große Unsicherheit stellen in diesem Zusammenhang interne Schwerewellen (SW) dar, die durch gegenwärtige Chemie-Klimamodelle nicht aufgelöst werden. Ihr Einfluss muss durch Parametrisierungen erfasst werden, die heutzutage stark vereinfacht sind. Die Forschergruppe (FG) wird explizite Modelle für die Anregung, Ausbreitung und Dissipation von SW formulieren, die mathematisch und physikalisch konsistent sind. Diese werden anhand von prozessauflösenden Simulationen und Messungen validiert. Spezielle Beachtung werden die Mehrskalenwechselwirkungen von SW mit Turbulenz und der balancierten Strömung finden, sowie die Wechselwirkung von kleinskaligen, nichtaufgelösten SW mit großskaligen, aufgelösten SW. Die entwickelten Modelle werden in eine einheitliche SW-Parametrisierung münden, von den Quellen bis zur Dissipation. Sowohl die SW-Parametrisierung als auch globale SW-erlaubende und lokale SW-auflösende Simulationen sollen verwendet werden, um die Unsicherheiten der SW-Effekte auf die atmosphärische Zirkulation, auf großskalige dynamische Prozesse und auf den Klimawandel einzuschränken. Die Untersuchungen der Wellenprozesse selbst als auch ihrer globalen Auswirkungen werden auf der engen interdisziplinären Wechselwirkung zwischen Mathematik, Theorie, hochauflösender numerischer Modellierung und Messungen basieren. Diese Kombination begründet sich darin, dass nur Messungen den direkten Bezug zur Realität haben, nur Theorie uns verstehen lehrt, und nur hochauflösende Modellierung eine detaillierte Diagnose erlaubt. Ein dergleichen umfassendes Programm übersteigt bei weitem die Möglichkeiten einzelner Institute oder ihrer bilateralen Zusammenarbeit. Es erfordert hingegen eine FG, in der experimentelle, numerische, theoretische und mathematische Erfahrungen zusammengeführt werden. Die langfristigen Ergebnisse der FG sollen sein:- Eine erweiterte und vertiefte Kenntnis der räumlichen, zeitlichen und spektralen Verteilung von SW in der Atmosphäre.- Ein wesentlich verbessertes Verständnis der Prozesse, welche die korrespondierende SW-Dynamik erzeugen und kontrollieren.- Darauf aufbauend eine Verbesserung der Belastbarkeit und Vollständigkeit der Parametrisierung von SW als Subgitterskalenphänomen, Quellprozesse, SW-Ausbreitung, die Wechselwirkung von SW mit der aufgelösten Strömung und SW-Dissipation betreffend.- Als Ergebnis ein verlässlicheres Verhalten von SW-Parametrisierungen unter anomalen Bedingungen, z.B. dem Klimawandel.
Verschiedene Aspekte der Dachbegruenung werden am Beispiel der Versuchsanlage auf dem Laborgebaeude der Fachhochschule (Haus 2) seit 1998 untersucht. Weitere Versuchsanlagen auf dem im Bau befindlichen Laborgebaeude fuer die Fachbereiche Agrarwirtschaft und Landespflege und Lebensmitteltechnologie sind in Vorbereitung. Diese Forschung widmet sich der Kausalanalyse des Pflanzenwachstums bei unterschiedlichen Rahmenbedingungen. Als Dauererhebung wird die Artenzusammensetzung als zentraler Parameter erfasst. Dieser wird im Hinblick auf den Wasserhaushalt und die klimatischen Bedingungen interpretiert. Besonderes Gewicht geniesst die Fragestellung nach dem Niederschlagsrueckhalt durch Begruenung im Vergleich zu Kiesdaechern. Diese Fragestellung wird auch in Berlin, in modifizierter Form in Madrid und zukuenftig auch in Rio untersucht. Neben den Forschungsfragestellungen wird ein guter Kontakt zu Firmen gepflegt bzw. ausgebaut, die Materialien zur Dachbegruenung herstellen.
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