The 'hydraulic activation of stomata' (HAS) describes the establishment of continuous liquid water connections along stomatal walls, which affects individual stomata. It enables the efficient bidirectional transport of water, solutes, and hydraulic signals between the leaf interior and leaf surface and makes stomatal transpiration partly independent of stomatal aperture. While in our earlier work we postulated the existence of these connections and contributed substantially to their final approval, this research proposal focusses on the fundamental significance of HAS for the water and nutrient relations of plants, for atmosphere/plant interaction, and for the modelling of gas exchange. The planned experimental investigations aim to describe HAS formation by hygroscopic salts, to examine new concepts of the plant humidity sensor, nocturnal transpiration, stomatal water uptake, and the 'extended apoplast', as well as the significance of epicuticle waxes for atmospheric particle capture. Together, this should lead both to the further development of new theoretical concepts describing plant adaptations to aerosol regimes, and to practical applications in foliar fertilization, plant protection, and improvement of salt stress tolerance.
The Southern Ocean regulates the global climate by controlling heat and carbon exchanges between the atmosphere and the ocean. It is responsible for about 60-90% of the excess heat (i.e. associated with anthropogenic climate change) absorbed by the World Oceans each year, and is also recognised to largely control decadal scale variability of Earth carbon budget, with key implications for decision makers and regular global stocktake agreed as part of the Paris agreement. Despite such pivotal climate importance, its representation in global climate model represents one of the main weaknesses of climate simulation and projection because too little is known about the underlying processes. Limitations come both from the lack of observations in this extreme environment and its inherent sensitivity to intermittent small-scale processes that are not captured in current Earth system models. The overall objective of SO-CHIC is to understand and quantify variability of heat and carbon budgets in the Southern Ocean through an investigation of the key processes controlling exchanges between the atmosphere, ocean and sea ice using a combination of observational and modelling approaches. SO-CHIC considers the Atlantic sector of the Southern Ocean as a natural laboratory both because of its worldwide importance in water-mass formation and because of the strong European presence in this sector already established at national levels, which allow to best leverage existing expertise, infrastructure, and observation network, around one single coordinated overall objective. SO-CHIC also takes the opportunity of the recent re-appearance of the Atlantic Sector Weddell Polynya to unveil its dynamics and global impact on heat and carbon cycles. A combination of dedicated observation, existing decades-long time-series, and state-of-the-art modelling will be used to address specific objectives on key processes, as well as their impact and feedback on the large-scale atmosphere-ocean system.
Die aktuellen basalen Schmelzraten der Eisschelfe im Weddellmeer und deren möglichen zukünftigen Entwicklungen unter sich ändernden Klimabedingungen sind noch nicht vollständig verstanden. Um die damit verbundene Zusammensetzung und die Bildungsraten von Antarktischem Bodenwasser und deren Variabilität sowie den Beitrag zur globalen ozeanischen Zirkulation besser untersuchen und verstehen zu können, werden dringend mehr Spurenstoff-Beobachtungen gebraucht. Die Ziele dieses Projektes sind: A) Eine verbesserte, aktuelle Quantifizierung basaler Schmelzwasserinventare und basaler Schmelzraten der Schelfeise in der westlichen (Larsen Eisschelf) und südlichen (Filchner Eisschelf) Weddellsee, um zukünftige Veränderungen erfassen zu können. B) Eine Untersuchung, auf welchen Pfaden sich das basale Schmelzwasser weiter ausbreitet und wie es zur Bildung von Antarktischem Bodenwasser beiträgt sowie eine Quantifizierung der aktuellen Bildungsraten von Antarktischem Bodenwasser. C) Die Suche nach Hinweisen auf lokale Änderungen und zeitliche Entwicklungen basaler Schmelzprozesse und der Bildung von Antarktischem Bodenwasser (heute eisfreie Gebiete Larsen A und B, noch eisbedecktes Larsen C und Filchner, oder veränderliche Eigenschaften oder Zirkulation angrenzender Wassermassen). D) Eine Untersuchung, wie lokale Prozesse und deren Variabilität mit großskaligen Prozessen im Zusammenhang stehen (z.B. den beobachteten Änderungen der Eigenschaften von Antarktischem Bodenwasser, Erwärmung, Aussüßung, Zunahme des Alters bzw. Abnahme der Erneuerung, Verlangsamung der Aufnahme anthropogenen Kohlenstoffs, Abnehmende Volumina, Trends). Spurengasmessungen werden wesentlich dazu beitragen, das basale Schmelzen (stabile Edelgasisotope (3He, 4He, Ne) für basale Schmelzwasserquantifizierung) und Schmelzraten und Bodenwasserbildungsraten (FCKWs für Transportzeitskalen, Bildungsraten und die damit verbundene Aufnahme anthropogenen Kohlenstoffs) und deren Variabilität zu untersuchen und zu bestimmen. Diese Ziele tragen zu drei Leitzielen des SPP 1158 bei: * Dynamik der Komponenten des Klimasystems * Reaktion auf veränderliche Umweltbedingungen * (Die Weddellsee als) Verbindung zu niedrigeren Breiten
Die Entwicklung intelligenter Langzeit-Speichermöglichkeiten für erneuerbare Energie durch die Verwendung vorhandener Untertagegasspeicher ist der einzige fehlende Baustein im Power to Gas System, in dem Strom zu Wasserstoff umgewandelt wird. Im Rahmen des beantragten Leitprojektes werden Simulationen und Labortests sowie ein Demonstrationsversuch im industriellen Maßstab, begleitet durch ein Life Cycle Assessment, durchgeführt, um die Möglichkeit der chemischen Speicherung von erneuerbarer Energie in einem Untertagereservoir zu prüfen. Einen wesentlichen Aspekt für die technische Einleitung von Wasserstoff in Untertage-Erdgasspeicher stellen dadurch induzierte mikrobielle Umsetzungen im Reservoir dar. Um Bedingungen des Erdgasspeichers zu simulieren werden Bohrkerne aus einer Tiefe von ca. 1.200 m sowie Lagerstättenwasser in Bioreaktoren eingebaut. Die Gesteinskerne, welche aus einer Erdgas führenden geologischen Formation geworben wurden, werden unter definierten Verhältnissen (46°C, 47 bar) dem Lagerstättenwasser und Gasmischungen (Methan, Wasserstoff, Kohlendioxid, Schwefel-Komponenten) exponiert. Biogeochemische Transformationsprozesse von gasförmigen sowie flüssigen und festen Reaktorinhalten werden untersucht. Basierend auf diesen Resultaten wird ein operativer Bereich für Wasserstoff exponierte Reservoirs definiert, welcher die mikrobiologische Konsumation von Wasserstoff und die Entstehung von Schwefelwasserstoff minimieren soll. Dies wird in einem darauf folgenden in situ Versuch im Erdgasspeicher berücksichtigt.
Ausgangslage:Die Auswirkungen von Fracking auf das Grundwasser sowie die Schnittstellen von deutschem Wasser- und Bergrecht bzgl. Fracking wurden in einem UFOPLAN2011 Projekt untersucht. Die Risiken für Grund- und Trinkwasser sind klar benannt, ein vollständiges Frackingverbot wird von den Gutachtern nicht gefordert. Die Studie rät aber davon ab, Fracking derzeit im großtechnischen Maßstab in Deutschland einzusetzen. Stattdessen sollen die im Gutachten benannten noch offenen Fragen weiter untersucht werden. Fragestellungen die sich aus diesem Vorhaben ergeben sowie weitere Gesichtspunkte wie induzierte Seismizität, Klimarelevanz und Auswirkungen auf andere Umweltgüter sollen deshalb in einem Folgegutachten des UFOPLAN 2012 näher untersucht werden. Zielstellung:Das Vorhaben soll einen Beitrag liefern, die Umweltauswirkungen von Fracking besser beurteilen zu können. Desweiteren sollen Handlungsempfehlungen für eine umweltgerechte Gewinnung unkonventioneller Gase durch Fracking erarbeitet werden. Methodik des Vorhabens: Die Analyse und Bewertung der gestellten Fragen sowie deren Beantwortung soll in mehreren Arbeitspaketen erfolgen:1. Monitoringkonzept Grundwasser 2. Frackingchemikalien - Kataster 3. Flowback - Stand der Technik bei der Entsorgung, Stoffstrombilanzen 4. Aufbereitung des Forschungsstands zur Emissions-/Klimabilanz 5. 'Scoping' Untersuchung der Emissions-/Klimabilanz in Deutschland 6. Induzierte Seismizität 7. Weitere Gesichtspunkte des Umwelt- und Naturschutzes 8. Zusammenfassung und Handlungsempfehlungen
Calcium carbonate precipitate that form during the low temperature alteration of ocean crust basalts (LTA carbonates) are an important calcium sink in the global calcium cycle. The total calcium flux has been estimated as representing about 10 percent of the total Ca output flux of the ocean. First measurements of the calcium isotopic composition of LTA carbonates point to a significant fractionation. This indicates a measureable influence of this calcium flux on the global calcium isotope budget of the oceans. LTA carbonates represent a gap in our knowledge of the global calcium isotope fluxes that may explain discrepancies in the Neogene isotope budget. We therefore plan to sample LTA carbonates from different sites, different crustal depths and different crustal ages. We wil) use oxygen isotopes, trace elements and strontium isotopes to constrain the sources of calcium for these precipitates. We will then measure the calcium isotopic composition of the LTA carbonates to estimate the globally averaged isotope flux from the ocean to this important sink. With that the project will help to better constrain calcium isotope fluxes and to find an explanation for the discrepancies in current calcium isotope budgets. The data will further give new insights in the formation conditions of LTA carbonates at different crustal depths. They will finally show whether these formation conditions varied with time and whether LTA carbonates may be used as recorders of the ocean water calcium isotope composition through time. Valuable supplemental information for the interpretation of our data is expected from a complementary project (A. Klügel, W. Bach; Univ. Bremen) which aims to combine an inventory of the distribution of LTA carbonates in IODP/ODP cores with a fine-scale investigation of the trace elemental composition and age structure of these carbonate veins. Therefore we plan joint sampling sessions and to investigate common samples to guarantee the synergy of the two projects and the comparability of the data.
In the Labrador Sea deep-reaching convection cells presently form Upper North Atlantic Deep Water and govern - together with deepwater sources in the Nordic Seas - the strength of North Atlantic thermohaline circulation (THC) and the related heat transport to northern high latitudes. This convection is highly sensitive to freshwater disturbances induced by meltwater from the Greenland and (glacial) Laurentide ice-sheets and makes this sea a key area to study past climate change. For example, large-amplitude, millennialscale variability in North Atlantic climate in the Pleistocene was intimately linked to ice-sea interaction in the subpolar northwest Atlantic and to changes in Labrador Sea Water formation. Three hypotheses need to be tested to arrive at a better understanding of the role of Labrador Sea paleoceanography during the Late Pliocene onset of Northern Hemisphere Glaciation (NHG) and coeval closure of the Central American Seaway, promoting heat, salt, and moisture transport to northern high latitudes: i) Increased Late Pliocene precipitation in northern Eurasia has led to enhanced freshwater export from the Arctic Ocean to the North Atlantic via the East Greenland Current (EGC) and weakened North Atlantic THC, thus accelerated NHG; ii) Deepwater formation in the Labrador Sea was dominant during less severe Late Pliocene glacials; iii) Millennial-scale climate variability was confined to times of enlarged ice-sheets advancing over northwest Atlantic shelves. We propose to reconstruct the evolution of EGC and LSW at IODP Site U1307 over the onset of NHG (3.3-2.6 Ma) by means of foraminiferal Mg/Ca and stable-isotope records with submillennial time resolution. Precise age control for the well preserved, continuous Late Pliocene sediment section at Site 1307 will also contribute to a Leg-303 Shipboard Party s general objective, that is to generate a chronostratigraphic framework for North Atlantic climate variability.
Bei der Produktion von Erdöl und Erdgas wird neben den Kohlenwasserstoffen meist auch eine gewisse Menge an Wasser gefördert. Je länger ein Feld produziert wird, desto höher ist der mitgeförderte Wasseranteil. Mitproduziertes Wasser kann viele Probleme verursachen, wobei Korrosion und Scale von großer Bedeutung sind. Das Labor für Exploration und Produktion befasst sich seit vielen Jahren mit diesen Problemen und konnte im Laufe der Zeit Erfahrungen in Bezug auf Carbonat-Scale sammeln. Zum Feststellen der Scale-Tendenz von Wässern bzw. Mischwässern und zum Testen und Optimieren sogenannter 'Scale-Inhibitoren' (Steinverhinderer) stehen 2 unterschiedlich konzi-pierte Scale-Loops für dynamische Tests zur Verfügung, wobei Versuche sowohl mit natürli-chem und künstlichem Lagerstättenwasser unter wechselnden Bedingungen (Temperatur, pH, Ionenstärke) durchgeführt werden können. Zusätzlich können auch statische Methoden ('Jar-Tests') für das Scale-Inhibitor-Screening verwendet werden. Im Rahmen dieses Projektes sollen die TU Wien und das LEP zusammenarbeiten, um die hierfür notwendige, derzeit aber noch fehlende Expertise in diesem Gebiet aufzubauen. Das soll in verschiedenen Stufen (Abschnitten) erfolgen, die in 4 Phasen zu je 3 Monaten abge-arbeitet werden soll: Phase 1: Methodenvergleich 'statische' mit 'dynamischen' Tests Immer wieder wird darüber diskutiert, wie weit die Ergebnisse dieser beiden Testmethoden der Scale-Inhibitor-Auswahl vergleichbar sind. Systematische Versuchsreihen sollen Auf-schluss über die Vergleichbarkeit liefern. Phase 2: dyanmische Tests mit natürlichem und künstlichem Lagerstättenwasser Um Klarheit über die Aussagekraft der dynamischen Tests mit frischem, filtrierten Lagerstät-tenwasser und künstlichen Wassermischungen zu erhalten, sollen mit der im LEP konzipierten Scale-Loop Vergleichsuntersuchungen durchgeführt werden. Phase 3: Sulfat-Scale Literaturrecherche bezüglich Sulfat-Scale. Tests mit Scale-Inhibitoren zur Bekämpfung von Sulfat-Scale. Phase 4: Mixed und 'unconventional' scale Literaturrecherche bezüglich Mixed Scale (Carbonat-Sulfat) und seltener auftretender Scale-Probleme, z.B. Halit (NaCl), das in Hochtemperatur-Gassonden auftreten kann. Untersuchungen bezüglich Einfluss von im Wasser gelöstem Eisen auf die Wirksamkeit von Scale-Inhibitoren (Carbonat-Scale). Die dazu notwendigen Arbeiten sollen an der TU Wien sowie in den Labors der OMV in Gänserndorf durchgeführt werden. Vor allem die praktischen Arbeiten mit der Scale-Loop müssen aus apparativen Gründen in Gänserndorf erfolgen. Daneben soll auch eine entsprechende Literatursammlung angelegt werden.
| Origin | Count |
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| Förderprogramm | 9 |
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| Boden | 8 |
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