Über dem Nordatlantik und Europa wird die Variabilität der großräumigen Wetterbedingungen von quasistationären, langandauernden und immer wiederkehrenden Strömungsmustern â€Ì sogenannten Wetterregimen â€Ì geprägt. Diese zeichnen sich durch das Auftreten von Hoch- und Tiefdruckgebieten in bestimmten Regionen aus. Verlässliche Wettervorhersagen auf Zeitskalen von einigen Tagen bis zu einigen Monaten im Voraus hängen von einer korrekten Darstellung der Lebenszyklen dieser Strömungsregime in Computermodellen ab. Um das zu erreichen müssen insbesondere Prozesse, die günstige Bedingungen zur Intensivierung von Tiefdruckgebieten aufrecht erhalten, und Prozesse, die den Aufbau von stationären Hochdruckgebieten (blockierende Hochs) begünstigen, richtig wiedergegeben werden. Aktuelle Forschung deutet stark darauf hin, dass Atmosphäre-Ozean Wechselwirkungen, insbesondere entlang des Golfstroms, latente Wärmefreisetzung in Tiefs, und Kaltluftausbrüche aus der Arktis dabei eine entscheidende Rolle spielen. Dennoch mangelt es an grundlegendem Verständnis wie solche Luftmassentransformationen über dem Ozean die großskalige Höhenströmung beeinflussen. Darüber hinaus ist die Relevanz solcher Prozesse für Lebenszyklen von Wetterregimen unerforscht. In dieser anspruchsvollen drei-jährigen Kollaboration zwischen KIT und ETH Zürich streben wir an ein ganzheitliches Verständnis zu entwickeln, wie Wärmeaustausch zwischen Ozean und Atmosphäre und diabatische Prozesse in der Golfstromregion die Variabilität der großräumigen Strömung über dem Nordatlantik und Europa prägen. Zu diesem Zweck werden wir ausgefeilte Diagnostiken zur Charakterisierung von Luftmassen mit neuartigen Diagnostiken zur Bestimmung des atmosphärischen Energiehaushaltes verbinden und damit den Ablauf von Wetterregimen und Regimewechseln in aktuellen hochaufgelösten numerischen Modelldatensätzen und mit Hilfe von eigenen Sensitivitätsstudien untersuchen. Dazu werden wir unsere Expertise in größräumiger Dynamik und Wettersystemen, sowie Atmosphäre-Ozean Wechselwirkungen â€Ì insbesondere während arktischen Kaltluftausbrüchen â€Ì und der Lagrangeâ€Ìschen Untersuchung atmosphärischer Prozesse nutzen. Im Detail werden wir (i) ein dynamisches Verständnis entwickeln, wie Luftmassentransformationen entlang des Golfstroms die Höhenströmung über Europa beeinflussen, mit Fokus auf blockierenden Hochdruckgebieten, (ii) die Bedeutung von Luftmassentransformationen und diabatischer Prozesse für den Erhalt von Bedingungen, die die Intensivierung von Tiefdruckgebieten während bestimmter Wetterregimelebenszyklen bestimmen, untersuchen, (iii) diese Erkenntnisse in ein einheitliches und quantitatives Bild vereinen, welches die Prozesse, die den Einfluss des Golfstroms auf die großräumige Wettervariabilität prägen, zusammenfasst und (iv) die Güte dieser Prozesse in aktuellen numerischen Vorhersagesystemen bewerten. Diese Grundlagenforschung wird wichtige Erkenntnisse zur Verbesserung von Wettervorhersagemodellen liefern.
Es ist unklar, wie lange hydrothermale Systeme aktiv sein können, die in Verbindung mit flachen Sill-Intrusionen stehen. Ein besseres Verständnis dieser Systeme ist jedoch wichtig, um die Rolle von Riftmagmatismus im globalen Kohlenstoffkreislauf, den die potenzielle Bedeutung für die Tiefe Biosphäre eruieren zu können. Von entschiedender Relevanz ist dabei die Vermengung von Magma und nassem Sediment and der Schnittstelle der Intrusion. In den vorgeschlagenen Arbeiten sollen neue petrophysikalische Daten von IODP Expedition 385 herangezogen werden, um die Konsequenzen dieser Wechselwirkungen für den Wärmetransport mit Hilfe von Modellrechnungen erstmals zu quantifizieren. Der Antragsteller hat neuartige Computerprogramme entwickelt, mit denen die hydrothermale Zirkulation in Verbindung mit Sill-Intrusionen unter Berücksichtigung der daran gekoppelten Änderungen von Permeabilität und Porosität in den intrudierten Sedimente simuliert werden önnen. Durch seine Funktion als Leiter der 'physical properties' Gruppe bei IODP Expedition 385 ist er herausragend gut positioniert, die Kerndaten in die vorgeschlagenen Modellierungen einfließen zu lassen. The beantragten Arbeiten werden neuartige Einblicke in die physikalischen und thermischen Auswirkungen von Sill-Intrusionen in die nassen und unverfestigten Sedimente des Guaymas-Beckens liefern. Im Gegensatz zu anderen Sedimentbecken, in denen tiefe Intrusionen von großen Magmenmengen die Freisetzung großer Gasmengen ausgelöst hat, wird erwartet, dass die flachen Intrusionen des Guaymas-Beckens ganz andere Auswirkungen auf die Reaktionen am Intrusionskontakt und der Flußdynamik des Kohlenstoffs haben wird. Geochemische Analysen an den IODP-Kernen werden Basisdaten für die thermische Entwicklung in den Sedimenten liefern, gegen die die Modelle kalibriert werden können. Durch die Kopplung dieser Messwerte mit einem durch die Modellierung gesteigerten Prozessverständnis werden plausible Szenarien für den Ablauf und die Zeitdauer der hydrothermalen Veränderungen entwickelt werden können. Die Untersuchungen sollen sich auf Bohrsites konzentrieren, die auf unterschiedliche Intrusions- und Versenkungsgeschichten hinweisen, und das aktive Hydrothermalfeld an der Ostflanke des nördlichen Trogs des Guaymas-Beckens einschließen. Das eigens entwickelte thermo-mechanische Computerprogramm erlaubt die Berechnung von 2D-Zeitreihen der Temperaturverteilung in den Sedimenten. Diese Ergebnisse sind von entscheidender Wichtigkeit für Untersuchungen der Tiefen Bioshäre - ein wesentliches Ziel der Expedition. Damit kommt dem vorgeschlagenen Projekt eine zentrale Rolle für die erfolgreiche Durchführung einer Vielzahl anderer Postcruise-Arbeiten zu. Die extreme Bandbreite potenzieller Wechselwirkungen zwischen magmatischen Intrusionen, hydrothermaler Zirkulation und biologischen Vorgängen und deren Konsequenzen für das Cycling von Kohlenstoff in diesen Systemen lassen sich nur durch fundierte Modellrechungen eruieren.
The broad objective of the research is to gain a fundamental understanding of the surface reaction chemistry of exhaust catalysts operating under cycling conditions. Using an integrated theoretical approach we specifically target NOx abatement, with particular emphasis on the appearance and destruction of surface oxide phases as the reactor conditions cycle from oxidative to reductive during the operation of the NOx Storage Reduction (NSR) catalyst system. Methodologically this requires material-specific, quantitative and explicitly time-dependent simulation tools that can follow the evolution of the system over the macroscopic time-scales of NSR cycles, while simultaneously accounting for the atomic-scale site heterogeneity and spatial distributions at the evolving surface. To meet these challenging demands we will develop a novel multi-scale methodology relying on a multi-lattice first-principles kinetic Monte Carlo (kMC) approach. As representative example the simulations will be carried out on a PdO(101)/Pd(100) surface oxide model, but care will be taken to ensure a generalization of the multi-lattice first-principles kMC approach to other systems in which phase transformations may occur and result in a change in the surface lattice structure depending upon environmental variables.
Bei der Anwendung von Kuepen-, Schwefel- und Indigofarbstoffen in der Textilfaerberei ist ein chemischer Reduktionsvorgang erforderlich, der in konventioneller Technik durch den Zusatz von Hilfsmitteln eingeleitet wird. Fuer derartige Faerbeprozesse wurde ein neuartiges elektrochemisches Verfahren entwickelt, das durch den Verzicht auf Einwegchemikalien eine Kreislauffuehrung der Faerbebaeder moeglich macht, was direkte Kosteneinsparungen und oekologische Vorteile zur Folge hat.
Question: Dr Mischel, why was GRDC set up, and how long has it been hosted by BfG? Dr Simon Mischel: GRDC has been hosted by BfG since 1988. However, its origins lie in the first Global Atmospheric Research Programme, for which the WMO collected discharge data in the early 1980s. In actual fact, the primary aim of this programme was to collect physical parameters to gain a better understanding of processes in the atmosphere. However, it quickly became clear that discharge data plays a huge role in improving understanding of the climate. To begin with, this initial data set, which forms the core of GRDC, was hosted by LMU Munich. To establish a permanent service provision, the WMO mandated BfG, a departmental research institute of the German Federal Government, to set up GRDC. Finally, on 14 November 1988, the Global Runoff Data Centre was officially established at BfG in Koblenz under the auspices of the WMO. What is the main function of GRDC, and where does the data come from? Ever since it was set up, the core function of GRDC has been to collect and maintain historical river discharge data and make this available for international research projects. The data comes primarily from the national hydrological services in the WMO member states. Data is transmitted on a voluntary basis, but various WMO resolutions encourage the member states to supply data to GRDC. Support from the WMO is therefore hugely important to us. Once we’ve received the data, we check it, convert it into a standardised format and add it to our database. Users anywhere in the world can then download the data via the GRDC data portal. We have been working successfully in this way – as a facilitator between producers and us-ers of hydrological data – for some 35 years. We have also been a key partner in a number of data collection and data management projects. Why is discharge data important, and for which studies is it used? The “discharge” hydrological parameter is an important variable, both in the global water cycle and for water resource management. Moreover, discharge is also a relevant climate variable, since the flow of freshwater into oceans has an impact on temperature distribution, the salt content of the seas and oceanographic circulation systems. According to our statistics, over the last two years, GRDC data was requested by users from more than 130 countries. Around three quarters of all the associated studies are connected to the climate or hydrometeorology, and the data is frequently used to calibrate and validate numerical models, such as in relation to hydrological drought and flood monitoring services. Users range from students who need the data for a thesis or dissertation to international research programmes and organisations conducting global studies. GRDC itself is also involved in some of these studies, such as the WMO “State of Global Water Resources” report and the “Global Climate Observing System (GCOS)” report, the findings of which directly inform UN Climate Change Conferences. How good is the data coverage, and in what resolution is the data available? GRDC hosts the most extensive global database of quality-controlled discharge data – year-book data or historical data. We collect only daily and monthly mean values – no unverified real-time data is collected. We currently have discharge data from approximately 10,700 stations in 160 countries in the database. Most of these stations are in Europe and North America, and the average time-record length is 40 years. The longest time record, which originates from the Dresden station on the Elbe, dates back to 1806. It is important that we map data sets that are as long and complete as possible for climate research and hydrological modelling. We particularly include data from stations that reflect the hydrology of a river or region. Stations located in the estuaries of major rivers are also important for better quantifying the volume of freshwater entering our oceans. Stations where there is minimal human influence are also valuable and attract a great deal of interest in relation to global change and climate change. Discharge is just one of many important hydrological parameters. Are there other global data centres? GRDC works in close collaboration with the International Centre for Water Resources and Global Change (ICWRGC), which is based at BfG. ICWRGC also hosts two other global water data centres, namely the GEMS/Water Data Centre (GWDC), which collects water quality data on behalf of the United Nations Environment Programme, and the International Soil Moisture Network ISMN. In Germany, there is also the Global Precipitation Climatology Centre (GPCC), which is operated by Germany’s National Meteorological Service DWD. World-wide, there are also other global water data centres, which are collectively responsible for collecting different parameters relating to the hydrological cycle (e.g. for groundwater, isotopes, lake observations and glacier observations). These are operated by other nations and under the auspices of various organisations. They are important partner data centres for us, and we work in close collaboration with them in the context of the Global Terrestrial Network – Hydrology (GTN-H), which is hosted in the ICWRGC under a mandate from the WMO. The GTN-H is a Global Climate Observing System (GCOS) programme. In this international network, we are a strong partner in the UN-Water “family” and contribute towards United Nations reporting. As the new head of GRDC, which challenges are you looking forward to? As the new head, I am naturally keen to successfully carry forward the GRDC brand – a brand that is held in high esteem all over the world – and to continue looking after and expanding existing collaborations. To give you some examples, these particularly include contact with our users, data suppliers, the WMO as patron, ICWRGC as an international partner at BfG and our partner data centres. However, as a team, we are, of course, also aware of the very fast technical progress that is being made in relation to data and digitalisation. For example, the global call for open and large datasets that comply with the FAIR (findable, accessible, interoperable, reusable) principles is constantly growing. We are therefore already working, step by step, on making GRDC “fair”. This includes use of free software and offering our users access to data via data repositories and programming interfaces. A recent milestone in this respect is the publication of the Caravan dataset. With this, we can offer researchers a partial dataset of free GRDC stations, including meteorological data and river basin attributes. Our aim is to develop GRDC as a digital service provider for global discharge data and operate it at BfG on the basis of reliable data infrastructure.
Es werden die Wirkungen von Kohlenmonoxid in Konzentrationen von 150 bis 400 ppm entsprechend COHb-Werten von etwa 5 bis 30 Prozent auf Haemorheologie, Thrombozytenfunktion und Arterienwand beim Miniaturschwein untersucht. Die Miniaturschweine werden pro Tag 4 Stunden exponiert; der Schwerpunkt der Forschungen lag bisher auf der einmaligen Exposition. Zum Vergleich und als Ergaenzung werden Expositionen gegen Raumluft, Zigarettenrauch und Injektionen von Nikotin durchgefuehrt. In Zukunft sollen auch noch Wirkungen einer geringen Hypoxie untersucht werden. An Menschen werden haemorheologische Untersuchungen nach Zigarettenrauchinhalation durchgefuehrt.
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