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Horizont Europa SBEP 1: Entwicklung einer nachhaltigen blauen Wirtschaft, CO2-arme, autonome Messplattform zur Erfassung und Vorhersage von calnus finmarchicus als Futtermittel für nachhaltige, klimaneutrale Aquakulturen; Monitoring von Ruderfußkrebsen in der Wassersäule

PM10 - flächenhafte Belastung (2015)

PM10 - flächenhafte Belastung 2015 - Luftschadstoffe Die Daten erlauben eine Übersicht über die Schadstoffbelastung im Dresdener Stadtgebiet sowohl an Hauptstraßen wie auch in der Fläche. Eine Einordnung Bezug Grenzwerte (39. BImSchV) ist möglich. Punktgenaue Aussagen sind auf Grund des verwendeten Rechenmodells und der Eingangsdaten nicht möglich. Belastungsschwerpunkte sind zu erkennen.

Stadtklimatologie, Messung der Inversionshoehe ueber Koeln mittels Sodar

Es ist das Ziel des Vorhabens, ein physikalisch realistisches Rechenmodell zu schaffen, dass den Auf- und Abbau der naechtlichen und winterlichen Inversionen ueber dem Stadtgebiet vorherzusagen ermoeglicht. Die Kontrolle und Erfassung der Phaenomenologie erfolgen durch vertikal sondierenden Schallradar und staendige Messung der Strahlung, Feuchte, Temperatur und des Windes. Der Aufbau eines Messnetzes innerhalb des Stadtgebietes wird vorbereitet. Bereits vorhandene Windmessungen werden ausgewertet und mit gleichzeitigen Schadstoffmessungen korreliert.

Sonderforschungsbereich Transregio 165 (SFB TRR): Wellen, Wolken, Wetter; Waves to Weather - A Transregional Collaborative Research Center, Teilprojekt B04: Strahlungsbedingte Erwärmungs- und Abkühlungsraten in Wolken und ihr Einfluss auf die Dynamik

Der Einfluss dreidimensionaler strahlungsbedingter Erwärmungs- und Abkühlungsraten wird systematisch mit Hilfe eines analytischen Wolkenmodells, eines Grobstrukturmodells und eines numerischen Wettervorhersagemodells untersucht. Neue Parametrisierungen werden für die beiden Skalen entwickelt, um zu quantifizieren, wie diese Prozesse die Wolkenbildung, die Wolkenmikrophysik und schließlich die Dynamik beeinflussen. Diese Untersuchungen werden dazu beitragen, das Verständnis der Strahlungs-Wolken-Wechselwirkung deutlich zu verbessern und die Strahlungsprozesse als diabatische Wärmequelle und -senke in der Atmosphäre zu quantifizieren.

Statistische Mechanik des Wetters und des Klimas: Instabilitaeten, Vorhersagbarkeit und Antwort - MERCI

Das Klima ist ein angetriebenes, dissipatives Nichtgleichgewichtssystem, wobei unsere Fähigkeiten die beteiligten Prozesse zu verstehen und simulieren begrenzt sind. Meteorologie und Klimaforschung verfügen noch nicht über eine Theorie zur Beschreibung von Instabilitäten, Gleichgewichtsrelaxation, Vorhersagbarkeit, Variabilität, und der Antwort auf Störungen. Trotz großer Fortschritte stoßen Klima- und Wettervorhersagemodelle nach wie vor auf Barrieren aufgrund der komplexen Randbedingungen und der Multiskaleneffekte. Diese Effekte erfordern die Parametrisierung der nicht aufgelösten Prozesse mit der Folge großer systematischer Fehler. Wir nutzen drei erfolgreiche Ansätze aus der statistischen Mechanik und der Theorie dynamischer Systeme: Covariante Lyapunov Vektoren (CLV), instabile periodische Orbits (UPO) und die Response-Theorie (RT). Dies wird uns erlauben, relevante Probleme der geophysikalischen Strömungsdynamik (GFD) im turbulenten Bereich anzugehen. Wir werden diese Ideen auf komplexere numerische Modelle als frühere Studien ausdehnen.1) Instabilitäten: Wir werden Instabilitäten in turbulenten geophysikalischen Strömungen durch CLVs beschreiben. Im Gegensatz zu klassischen Lyapunov-Vektoren bieten CLVs eine kovariante Aufspaltung der Strömung und physikalisch interpretierbare Muster und erlauben damit eine neue Interpretation von Instabilitäten. Dies wird es uns ermöglichen, eine Verbindung zwischen der Energetik und der dynamischen Eigenschaften herzustellen und damit die mesoskopischen mit den makroskopischen Eigenschaften der Strömung zu verknüpfen.2) Vorhersagbarkeit: Wir werden CLVs und UPOs nutzen, um die Vorhersagbarkeit zu analysieren und Zustände hoher und niedriger Vorhersagbarkeit besser zu verstehen. Wir werden untersuchen auf welche Weise Schwankungen der Lyapunov Exponenten (LE) mit bestimmten Eigenschaften der entsprechenden CLVs zusammenhängen. Wir werden den sogenannten Return-of-Skill in Vorhersagen von Strömungen in einen Zusammenhang mit vorübergehenden Abweichungen in der Summe der positive LEs der Strömung bringen und damit die in der Wettervorhersage beobachteten Schwankungen der Vorhersagbarkeit erklären. Wir werden die Hypothese prüfen inwieweit UPOs die niederfrequente atmosphärische Variabilität erklären können.3) Antworttheorie: Auf der Basis der RT werden wir berechnen wie eine Strömung auf Störungen reagiert, indem nur die Gleichgewichtseigenschaften verwendet werden. Wir werden aus kleinen Ensembles von gestörten Simulationen den Responseoperator empirisch für Klimamodelle ableiten. Dies wird uns eine neue Methode zur Projektion auf verschiedene räumliche und zeitliche Skalen liefern. Wir werden die Antwort von baroklinen Strömungen auf Störungen (z.B. Erwärmung und CO2-Konzentration) analysieren. Wir werden die CLVs nutzen, um die Responseoperatoren in die stabilen, instabilen und neutralen Richtungen zu zerlegen und die Hypothese prüfen inwieweit UPOs mit Resonanzen verbunden sind.

ATKIS-DGM1 Sachsen-Anhalt

Ein Digitales Geländemodell (DGM) ist ein digitales, numerisches Modell der Geländehöhen und -formen, welches aus Laserscandaten abgeleitet wird. In Sachsen-Anhalt wird ein hochauflösendes DGM1 mit einer Gitterweite von 1m vorgehalten. Es besitzt eine Höhengenauigkeit von 0,15 m (flaches bis wenig geneigtes Gelände) bis 0,30 m (bewegtes Gelände bzw. bei Bewuchs/Bebauung).

Entwicklung eines neuen Verfahrens zur Modellierung der Strömungen mit freier Oberfläche gekoppelt mit der Umströmung von Schiffen in freifließenden Wasserstraßen

Entwicklung eines neuen Verfahrens zur Modellierung der Strömungen mit freier Oberfläche gekoppelt mit der Umströmung von Schiffen in freifließenden Wasserstraßen. Aufgabenstellung und Ziel Im Rahmen dieses in Zusammenarbeit mit der Universität Trient (Dipartimento di Ingegneria Civile Ambientale e Meccanica, Università di Trento) bearbeiteten Projektes wurde ein neuartiges Verfahren für die Interaktion Schiff-Wasserstraße entwickelt und implementiert. Es sind prinzipiell zwei Anwendungsfälle anvisiert – die Beurteilung der schiffsinduzierten Belastungen an Ufern von Gewässern und die Dimensionierung von Wasserstraßen, insbesondere bei Engstellen und in freifließenden Flüssen. Das entwickelte Modell befindet sich aufgrund der erfassten physikalischen Phänomene und Skalen einerseits konzeptuell im mesoskaligen Bereich von geophysikalischen Modellen für ganzheitlich betrachtete Strömungen in Gewässern wie Flussstrecken – andererseits modelliert das Verfahren gleichzeitig die Interaktion zwischen den Strömungen und den navigierenden Schiffen. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Es handelt sich um eine Entwicklung, die die Möglichkeiten der Modellierung der fahrenden Schiffe in mesoskaliger Betrachtung (z. B. Flussstrecken mittlerer Länge) mit dem Zweck erweitern soll, die Methodik zur Befahrbarkeitsbewertung und Dimensionierung von Wasserstraßen zu verbessern und als Fernziel eine Kopplung an den Schiffsführungssimulator zu realisieren. Die verwendeten rechnerischen Netze sind wesentlich gröber als es in etablierten CFD-Verfahren des Schiffbaus üblich ist, wodurch das Verfahren rechnerisch wesentlich effizienter ist. Untersuchungsmethoden Das mathematische Modell nimmt als Ausgangspunkt das in BAW eingesetzte mathematische Verfahren nach Casulli und Stelling (2011), implementiert in UnTRIM2, d. h. ein semi-implizites Finite-Volumen-Schema zur gleichzeitigen Betrachtung der Strömungen mit und ohne freie Oberfläche, jedoch mit der Verwendung von generischen Flachwassergleichungen in der konservativen Form als grundlegendem System der partiellen Differentialgleichungen (PDE). Im Gegensatz zu UnTRIM2 wird für die Diskretisierung der Variablen ein kartesisches gestaffeltes Gitter verwendet, um die horizontale Bewegung der schwimmenden Körper möglichst genau und rechnerisch effizient zu erfassen. Durch die zusätzliche Verwendung der Subgrid-Technologie profitiert die Simulation von hochauflösenden digitalen Geländemodellen (DGM) und einer detailgetreuen Abbildung der Schiffsgeometrie (Tessellationen in STL-Dateien), um eine gitterunabhängige Erfassung des Wasservolumens über dem Boden und unter dem Schiff zu ermöglichen. Aufgrund der Struktur des Verfahrens kann die Dimensionalität des Modells mit der Anzahl der gewählten Zellebenen und -reihen automatisch von dreidimensional auf zweidimensional (vertikal oder horizontal integriert) bis hin zu eindimensional reduziert werden. Das Modell für die Strömungen mit freier Oberfläche und unter dem Schiff basiert auf einer nichtlinearen Tiefen- bzw. Volumenfunktion, wodurch die Überflutung und das Trockenfallen an Gewässerufern ein integraler Bestandteil des Verfahrens ist. Das Schiff wird im Modell als beweglicher starrer Körper mit sechs Freiheitsgraden betrachtet und seine Dynamik wird mittels eines Systems gewöhnlicher Differentialgleichungen (ODE) beschrieben. Die beiden Systeme für die externen Strömungen bzw. die Schiffsdynamik werden durch die Volumenfunktion gekoppelt. Die Veränderung der Volumenfunktion aufgrund der Schiffsbewegungen verstärkt die Nichtlinearität des zu lösenden Gleichungssystems, das gleichzeitig trockene Zellen an Ufern, nasse freie Oberflächenzellen und unter Druck stehende Zellen beinhaltet. Die Lösung dieses Systems wird durch die Verwendung eines verschachtelten iterativen Newton-Lösers erreicht. (Text gekürzt)

Bestimmung der geohydraulischen Anisotropie in Porengrundwasserleitern

Im Fokus des Vorhabens stehen die Planung und Durchführung eines Feldversuchs zur Bestimmung der geohydraulischen Anisotropie von Porengrundwasserleitern sowie die Auswertung der ermittelten Daten mit Hilfe inverser numerischer Methoden. Aufgabenstellung und Ziel Geohydraulische Berechnungen basieren zumeist auf der Annahme bereichsweise homogener und isotroper Grundwasserleiter und -geringleiter. Dies bedeutet, dass die hydraulische Durchlässigkeit innerhalb einer geologischen Formation als konstant und richtungsunabhängig angenommen wird. Da die einzelnen Kornpartikel einer geologischen Formation jedoch zumeist nicht gleichförmig abgelagert werden und selten kugelförmig sind, orientieren sie sich zumeist während der Ablagerungsprozesse und bilden Lagen aus Feinsedimenten. Kornanalytisch kann hier zwar eine Homogenität nachgewiesen werden, in Bezug auf die hydraulische Durchlässigkeit trifft dies jedoch nicht zu. In den meisten Fällen ist die hydraulische Durchlässigkeit eines Sedimentkörpers in horizontaler Richtung wesentlich größer als in vertikaler Richtung. Dieses Phänomen wird als Anisotropie bezeichnet. Speziell in größeren Skalen (räumlich) wirkt sich die Anisotropie des Untergrunds maßgeblich auf dessen effektive Durchlässigkeit aus, wodurch beispielsweise die räumliche Ausbreitung von Absenktrichtern bei Wasserhaltungsmaßnahmen nachhaltig beeinflusst werden kann. Für die Planung und Dimensionierung von Wasserhaltungsmaßnahmen liegt jedoch meist keine ausreichende Kenntnis über die Anisotropie des Untergrunds vor. Oftmals wird deshalb auf Literaturangaben zurückgegriffen, in denen das Anisotropieverhältnis von horizontaler und vertikaler hydraulischer Durchlässigkeit natürlich abgelagerter Sedimente mit Werten zwischen 2 und 10 beschrieben wird. Je nach Standort kann der Wert der tatsächlich vorliegenden Anisotropie jedoch noch deutlich von diesen Größen abweichen bzw. räumlich stark variieren. Hierdurch entstehen bei der Planung von Wasserhaltungsmaßnahmen große Unsicherheiten, woraus gegebenenfalls ein erhöhter Aufwand mit entsprechenden Kosten resultiert. Geohydraulische Standarduntersuchungsmethoden eignen sich nur in geringem Maß, um Informationen über die hydraulische Anisotropie von Sedimentkörpern zu erhalten. Durch die meisten dieser Verfahren kann nur die horizontale, selten auch nur die vertikale Durchlässigkeit des Untergrunds bestimmt werden (Bagarello et al. 2009). Durch Pumpversuche kann in bedingtem Maß ein Rückschluss auf die Anisotropie des Untergrunds gezogen werden (Neumann 1975). Die hierbei ermittelten Werte basieren jedoch meist auf einer an wenigen Beobachtungs¬punkten erhobenen Datengrundlage. Die Auswertung erfolgt dabei auf Grundlage analytischer Lösungen für stark vereinfachte Modellannahmen. Die Zuverlässigkeit der ermittelten Werte ist deshalb zum einen von der Datengrundlage und zum anderen von der Eignung des Berechnungsansatzes für die jeweils vorliegenden Randbedingungen abhängig. Prognostizierte Grundwasserspiegeländerungen mittels numerischer Modelle, die auf einer geringen Datengrundlage erstellt wurden, korrelieren oftmals nicht mit tatsächlichen Beobachtungen. Aus diesem Grund ist es erforderlich, geeignete Methoden zu entwickeln, um die Erkundungsergebnisse zu verbessern und dadurch die Prognosefähigkeit deutlich zu steigern. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Durch ein verbessertes Prozessverständnis, jedoch vor allem durch die Verfügbarkeit verbesserter Werkzeuge zur Bestimmung der Anisotropie von Sedimentkörpern, wird eine effizientere Beratung im Vorfeld von Baumaßnahmen an Bundeswasserstraßen ermöglicht. Planung und Dimensionierung von Wasserhaltungsmaßnahmen können effizienter erfolgen. Außerdem kann die Prognose der Auswirkungen von baulichen Maßnahmen an Bundeswasserstraßen auf den angrenzenden Grundwasserleiter verbessert werden.

Strategie zur Anpassung an den Klimawandel in Hessen (Hessische Anpassungsstrategie)

Um die Folgen des Klimawandels möglichst gering zu halten und dem Klimawandel möglichst effektiv zu begegnen, gilt es - unter Berücksichtigung der räumlichen Gegebenheiten - auch regional frühzeitig tätig zu werden. Die Hessische Anpassungsstrategie ist am 17.10.2012 vom HMUELV veröffentlicht worden. Darin werden die nach Modellberechnungen erwarteten Klimaveränderungen für Hessen dargestellt, Risiken durch den Klimawandel für die behandelten Bereiche identifiziert sowie strategische Empfehlungen zur Minimierung dieser Risiken angeboten. Ein Aktionsplan Klimawandel soll nun im nächsten Schritt erstellt werden, um für die gefährdeten Bereiche konkrete Maßnahmen zu benennen.

Hydraulische Nachweise zweier Brückenbauwerke am Iktebach und Mühlenteich

Im Rahmen einer Erschließungsmaßnahme der Stadt Jülich wurden die Entwässerungsgräben 'Mühlenteich' und 'Iktebach' im Bereich der Kreuzungen mit der geplanten Erschließungsstraße hydraulisch nachgewiesen. Hierzu wurden mit dem Programmsystem HEC-Ras eindimensionale numerische Modelle erstellt.

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