Es soll die Verdünnung des Abgases von Kraftfahrzeugen im Straßenverkehr und besonders die dabei erfolgende Transformation der Aerosolpartikel unter atmosphärischen Bedingungen untersucht werden. Um dieses Ziel zu realisieren, wird ein Kofferanhänger mit den notwendigen Messgeräten ausgestattet und von den zu untersuchenden Fahrzeugen gezogen. Der Aerosoleinlass an diesem Anhänger wird variabel angebracht sein, um Messungen in verschiedenen Abständen vom Auspuffrohr zu ermöglichen. Ziel ist es, gemessene Unterschiede zwischen Immissions- und Emissionsmessungen zu quantifizieren und damit beobachtete Differenzen zwischen Messungen am Motorprüfstand und solchen an einem Standort an der Straße soweit wie möglich zu erklären. Weiterhin soll der Einfluss der äußeren Bedingungen, wie meteorologische Parameter (Temperatur, relative Feuchte, etc.) und der Geschwindigkeit des Fahrzeuges quantifiziert werden. Ein wichtiger Bestandteil ist dabei auch die Charakterisierung der Mischungs- und Verdünnungsprozesse zwischen Auspuff und Probennahme. Diese soll mit zeitlich hochaufgelösten Messungen von Temperatur, Geschwindigkeit und Feuchte der Luft realisiert werden. Zusätzlich zu diesen experimentellen Arbeiten soll, wenn sinnvoll, im weiteren Verlauf des Projektes die Transformation der Partikel mit einem Modell simuliert werden.
Der von den Ventilatoren abgestrahlte Schall setzt sich im allgemeinen aus diskreten und breitbandigen Anteilen zusammen. Gegenwaertig erfolgt meist eine Abschaetzung des Breitbandschalls auf der Grundlage empirischer oder halbempirischer Beziehungen aus typischen Kenngroessen des Ventilators (u.a. geometrischen, kinematischen, aerodynamischen) und einer maschinenspezifischen Konstante. Die maschinenspezifische Konstante muss experimentell ermittelt werden. Eine durchgaengige Berechnung des Laerms von Ventilatoren, d.h. eine Berechnung der tatsaechlichen Quellen aus den Stromfeldgroessen, ist bislang nicht moeglich. Sie waere deshalb von Vorteil, weil die Kenntnis empirischer Maschinenkonstanten entfiele und eine Optimierung der zu erwartenden Schallabstrahlung bereits in der aerodynamischen Entwurfsphase eines Ventilators moeglich wuerde. Ziel des Projekts ist, die akustischen Quellen mit elementaren Groessen der Stroemung im Laufrad eines Ventilators zu korrelieren. Hierzu werden experimentelle und numerische Methoden wie instationaere Druck- und Geschwindigkeitsmessungen, numerische Stroemungssimulation, Korrelationstechnik usw. eingesetzt.
Die im Zeitraum 1979 bis 1985 in Juelich, Ahrensburg, Deuselbach und Le Conquet durchgefuehrten Messungen des Nitrat-Gehaltes in Niederschlaegen ergaben charakteristische jahreszeitliche Veraenderungen im 15N/14N-Verhaeltnis des Nitrats (hoehere 15N/14N-Werte im Herbst und Winter als im Fruehling und Sommer mit einer jahreszeitlichen Amplitude von 4-5 Promille). Eine aehnliche jahreszeitliche Variation des 15N/14N-Verhaeltnisses ergab sich auch in partikulaerem Nitrat, das im Zeitraum 1978 bis 1985 in Juelich durch Abscheidung mit normalen Filtrationsgeraeten und mit High-Volume-Impaktoren gesammelt wurde. Dagegen zeigte gasfoermige Salpetersaeure ein nahezu konstantes 15N/14N-Verhaeltnis. Folgende Deutungen der jahreszeitlichen Variation des 15N/14N-Verhaeltnisses im Nitrat sind moeglich: (a) unterschiedliche Beteiligung natuerlicher und anthropogener Quellen von NOx an der Nitrat-Bildung waehrend der Jahreszeiten; (b) temperaturabhaengige Isotopenaustauschgleichgewichte; (c) unterschiedliche reaktionskinetische Isotopieeffekte bei der Bildung von gasfoermigem und partikulaerem Nitrat sowie unterschiedliche Anteile beider Species im gemessenen Nitrat waehrend der Jahreszeiten. Zur weiteren Interpretation des Effektes muessen 15N/14N-Messungen an NOx aus unterschiedlichen Quellen und deren jahreszeitliche Variation sowie Messungen der Isotopieeffekte bei verschiedenen Umwandlungsmechanismen im NOx/HNO3-Zyklus durchgefuehrt werden.
Die europäische Raumfahrtagentur ESA plant den Start der Earth Explorer Mission Aeolus im Mai 2018. Mit dieser Mission soll eine signifikante Verbesserung der Wettervorhersage durch die Messung von höhenaufgelösten Windprofilen in der Troposphäre und unteren Stratosphäre demonstriert werden. Mit dem Instrument ALADIN (Atmospheric Laser Doppler Instrument) kommt dabei erstmalig ein Lidar (Light Detection and Ranging) Instrument auf einem europäischen Satelliten zum Einsatz, das weltweit auch erstmalig die Messung von Vertikalprofilen der Windgeschwindigkeit ermöglicht. Ziel dieses Verbundvorhabens ist die Validierung der Wind- und Aerosolprodukte von Aeolus und die Untersuchung ihres Einfluss auf die Wettervorhersage durch Assimilationsexperimente zu demonstrieren. In diesem Teilprojekt (EVAA-LMU) sollen die Arbeitspakete (AP) 1-3 eines Verbundprojektes durchgeführt werden (Details siehe PDF-Dokument im Anhang).
Die europäische Raumfahrtagentur ESA startete im August 2018 die Earth Explorer Mission Aeolus. Mit dieser Mission soll eine signifikante Verbesserung der Wettervorhersage durch die Messung von höhenaufgelösten Windprofilen in der Troposphäre und unteren Stratosphäre demonstriert werden. Mit dem Instrument ALADIN (Atmospheric Laser Doppler Instrument) kommt dabei erstmalig ein Lidar (Light Detection and Ranging) Instrument auf einem europäischen Satelliten zum Einsatz, das weltweit auch erstmalig die Messung von Vertikalprofilen der Windgeschwindigkeit ermöglicht. Ziel dieses Vorhabens ist die Validierung der Wind- und Aerosolprodukte von Aeolus und die Untersuchung ihres Einfluss auf die Wettervorhersage durch Assimilationsexperimente zu demonstrieren. TROPOS stellt für die Validierung von Aeolus sowohl die fest am Standort Leipzig betriebenen Instrumente (Doppler-Lidar WiLi, EARLINET-Lidar MARTHA, automatisches Lidar Polly, AERONET Photometer) als auch die mobile Mess-Station LACROS (Doppler-Radar, Doppler-Lidar, PollyXT-Lidar, Mikrowellenradiometer, AERONET Photometer) zur Verfügung. Mit LACROS werden ab Ende 2018 Validierungsexperimente in Punta Arenas, Südchile, für mindestens ein Jahr durchgeführt.
Eine zuverlässige Vorhersage der Lebensdauer von Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) ist selbst nach heutigem Stand kaum zu realisieren. Dies wird in Zukunft für Betreiber und Hersteller aber zu einem konkreten Problem, wenn die Entscheidungen über die Verlängerungen von Betriebsgenehmigungen anstehen werden. Hier setzt das geplante Vorhaben an. Es wird basierend auf FINO3 ein validiertes Prognosemodell für die Lebensdauervorhersage entwickelt. Dieses Modell wird sich später auf jeden OWEA-Typ anpassen lassen, der auf Monopiles gegründet ist und neben Messungen für Wellenhöhe und Windgeschwindigkeit mit minimal zusätzlichen Messpunkten auskommt. Dafür wird die FINO3 mit zahlreichen Sensoren bestückt, die sich ergänzende physikalische Größen erfassen, mit denen das Prognosemodell entwickelt und validiert wird. Die Simulation des strukturellen Verhaltens von FINO3 bildet die Basis für das Prognosemodell und wird ebenfalls anhand von Messdaten abgeglichen. Aus gemessenen Daten und den Ergebnissen der Simulation wird das Prognosemodell erstellt, das eine zuverlässige Aussage über die Lebensdauer ermöglicht. Das Prognosemodell lässt sich später auf beliebige OWEA-Typen übertragen und ermöglicht so kostenintensive Wartungen und Prüfungen optimiert planen zu können. Mit Kenntnis über die Restlebensdauer können Betreiber von OWEA auch frühzeitig entscheiden, ob eine Verlängerung der Betriebsgenehmigung für ihre Anlagen in Betracht gezogen werden kann, die mit belastbaren Messungen und Nachweisen untermauert wird. Dies erhöht die Wirtschaftlichkeit von OWEA insgesamt. Das Projektteam hat bereits Vorarbeiten zu Lebensdauerprognosen von Monopiles durchgeführt und konnte so bereits Erfahrungen mit der Arbeit unter Offshore-Bedingungen allgemein und auf FINO3 speziell sammeln. Mögliche Risiken und Schwierigkeiten sind bekannt und können oft durch sorgfältige Vorbereitung umgangen oder minimiert werden.
Im Rahmen des Projektes FlexDi sollen am Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen der Technischen Universität München kraftstoff-flexible Brennverfahren mit Ottokraftstoffen und Pilotzündung optisch und numerisch untersucht werden. Aus den Untersuchungen sollen Kenntnisse über die Interaktion von verschiedenen Kraftstoffen mit unterschiedlichen Eigenschaften im Verbrennungsablauf gewonnen werden. Ziel ist es, die auftretenden Mechanismen und Wechselwirkungen der Kraftstoffe zu erforschen. Bei den optischen Untersuchungen am Einzylinderforschungsmotor liegt der Fokus auf dem Einsatz von Particle Image Velocimetry (PIV) zur Visualisierung der Ladungsbewegung und Highspeed Laser Induced Flourescence - Methoden (HS LIF) zur Nachverfolgung der Flammausbreitung. Die Verbrennung wird mithilfe von Highspeedaufnahmen untersucht. Mithilfe der gewonnen Daten sollen die mit 3D-CFD simulierten Motorprozesse validiert werden. Auf Basis der validierten Modelle sollen dann die jeweiligen Brennverfahren numerisch und experimentell weiter entwickelt und in Richtung hoher Effizienz und niedriger Emissionen konzipiert werden.
Das IMK-IFU des KIT bearbeitet die numerische Modellierung der mesoskaligen Wind- und Turbulenzverhältnisse und führt die Windlidar-Messungen durch. Die Modellierung wird mit dem mesoskaligen Modell WRF und dem feiner auflösenden Modell WRF-LES erfolgen. Die beiden Modelle sind im Verbundvorhaben als Teil einer Modellkette vorgesehen, die skalenmäßig bis hinunter zur Rotorblattumströmung reichen soll. Die Windmessung soll kampagnenartig mit drei Windlidaren, die zu einem 'virtuellen Masten' synchronisiert werden, erfolgen. Das IBF des KIT wird im Blick auf die Wechselwirkung von Baugrund und Gründung die beiden FWEA mit einer Instrumentierung versehen, die weiterführende Messungen und detailliertere Modellierungen erlauben. Das GPI des KIT untersucht in einem geophysikalischen Langzeitexperiment (mehrere Jahre) die emittierten Bodenerschütterungen, deren Ausbreitung und ihre Welleneigenschaften um das Testfeld an der FWKA. Es sollen hierfür erstmals drei Sensoren in flachen Bohrungen an einer WEA dauerhaft installiert werden, welche kontinuierlich in den drei Raumrichtungen die Bodenbewegung aufzeichnen.
Predictions of the track and intensity of severe cyclones have substantially improved over recent decades but accurate predictions of the location, timing, and intensity of peak surface gusts remain challenging. Such information is of utmost importance for storm damage and warnings to the population. The general approach is to break down sources of uncertainty according to the different scales involved using appropriate modeling and observational datasets and methods: - On the synoptic scale the focus will be on the track and intensity of the cyclone associated with the extreme gusts over Germany. Forecast uncertainty will be quantified statistically for the top 2% of gust events using global ensemble prediction systems and objective tracking methods. Standard gust parameterizations will be applied to these datasets. (A) - For the investigation of mesoscale processes, suitable case studies will be selected from the sample identified under (A). Physical processes of main interest in this context are 'sting jets', descending wind speed maxima in the middle troposphere in the area of bent-back warm fronts, and moist convection, for example as occurring along cold fronts, and their associated cold pools. Observational datasets to be used in this context include gust measurements from the network of the German Weather Service (DWD), space-borne scatterometer data over the North and Baltic Seas, radiosondes, and wind profilers. Forecast uncertainty will be assessed on the basis of LEPSs, taking into account uncertainty resulting from the driving synoptic scale analyzed under (A). Targeted high-resolution simulations using the COSMO model will be conducted for detailed process studies, e.g., of sting jet formation. - Factors influencing the prediction of gusts, which are not resolved by current weather prediction models, include turbulent mixing of momentum into and across the boundary layer, particularly in areas of large shear at mid-levels as for example underneath sting jets. These aspects will be addressed with observations from ground-based and aircraft-borne wind lidar operated by the Karlsruhe Institute of Technology as well as wind towers and wind profilers, which will be compared to Large Eddy simulations. Selected cases will include existing data and new observations taken as part of the project. The final outcome from this project will be an integral assessment of the relative contributions from different scales and processes to forecast uncertainty of strong wind gusts over Germany during the winter half year as well as of the quality of widely used gust parameterizations. This will enable the provision of concrete guidance to operational forecasters and model developers.
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| Bund | 98 |
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| Förderprogramm | 98 |
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