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Simulation und Optimierung einer Kläranlage nach dem Belebungsverfahren

Das Projekt "Simulation und Optimierung einer Kläranlage nach dem Belebungsverfahren" wird/wurde gefördert durch: Wasser- und Abwasser Verband Ilmenau. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Ilmenau, Fakultät für Informatik und Automatisierung, Institut für Automatisierung und Systemtechnik, Fachgebiet Dynamik und Simulation ökologischer Systeme.Mit Hilfe des an eine Kläranlage angepaßten Modells können Szenarien für verschiedene Betriebszustände oder geänderte Zuflußcharakteristiken berechnet und dessen Auswirkungen auf den Kläranlagenablauf untersucht werden.

Bundesweite Bodenabtragsmodellierung (Allgemeine Bodenabtragsgleichung) – LS-Faktor (Datensatz)

Der Datensatz enthält Informationen zum abgeleiteten LS-Faktor (hanglängen- und Hangneigungsfaktor) für die Allgemeine Bodenantragsgleichung (ABAG). Datengrundlage war das Digitale Geländemodel (10m x 10m) der BGR: https://gdz.bkg.bund.de/index.php/default/digitales-gelandemodell-gitterweite-10-m-dgm10.html. Der LS-Faktor wurde abgeleitet über einen zweidimensionalen Ansatz Ansatz und Multiple flow-Algorithmus in SAGA-GIS nach Moore, I.; Nieber, J.L. (1989): Landscape assessment of soil erosion and nonpoint source pollution. In: J. Minnesota Acad. Sci. (55), S. 18-25. Eine grundsätzliche Beschreibung des methodischen Vorgehens findet sich in (Fuchs, S.; Brecht, K.; Gebel, M.; Bürger, S.; Uhlig, M.; Halbfaß, S. (2022): Phosphoreinträge in die Gewässer bundesweit modellieren – Neue Ansätze und aktualisierte Ergebnisse von MoRE-DE. UBA Texte | 142/2022. Umweltbundesamt. Online verfügbar unter: https://www.umwelt-bundesamt.de/publikationen/phosphoreintraege-in-die-gewaesser-bundesweit). Diese Kenngröße wird aktuell für die bundesweite Bodenabtragsmodellierung mit der Allgemeinen Bodenabtragsgleichung (ABAG) verwendet.

Past, present and future rainfall erosivity in Northwestern Europe

Past, present and future rainfall erosivity in Northwestern Europe calculated from convection-permitting climate simulations in CNRM-AROME (Lucas-Picher et al., 2022; https://doi.org/10.1007/s00382-022-06637-y) using emission scenario RCP 8.5. A description of the methodology is given in the article "Past, present and future rainfall erosivity in central Europe based on convection-permitting climate simulations" by Magdalena Uber et al. (2024) in Hydrology and Earth System Sciences (https://doi.org/10.5194/hess-28-87-2024).

Fische wandern im Modell

Das Projekt "Fische wandern im Modell" wird/wurde ausgeführt durch: Bundesanstalt für Wasserbau.Seit Jahrhunderten werden Stauanlagen zur Energieerzeugung, zur Schiffbarmachung von Flüssen, zur Verbesserung des Schutzes vor Hochwasser und zum Zweck der Speicherung von Trink- und Betriebswasser errichtet. Dies führte im Zusammenspiel mit der Zerstörung von Laichgewässern sowie Überfischung und Wasserverschmutzung zu einem dramatischen Rückgang der Fischbestände. Bei der Errichtung der meisten Stauanlagen an den Bundeswasserstraßen Main, Neckar und Mosel wurden Fischtreppen angelegt, um eine Wanderung flussaufwärts zu ermöglichen. Diese waren jedoch oftmals zu steil, zu klein oder zu weit von natürlichen Wanderrouten entfernt und wurden zudem nicht ausreichend gewartet, um einen bestandserhaltenden Fischaufstieg zu gewährleisten. Die Entwicklungen des internationalen und nationalen Umweltrechts, die einem breiten gesellschaftlichen Bewusstseinswandel Rechnung trugen, führten ab den 1970er-Jahren sukzessive zu einer Verbesserung der Wasserqualität. Ein umweltpolitischer Meilenstein war die Verabschiedung der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) durch das Europäische Parlament im Jahr 2000. Diese fordert die EU-Mitgliedstaaten auf, Maßnahmen zur Verbesserung der ökologischen Bedingungen in heimischen Fließgewässern zu ergreifen. Ziel ist es, einen 'guten ökologischen Zustand' oder bei erheblich veränderten Gewässern ein sogenanntes 'gutes ökologisches Potenzial' zu erreichen. Um die Ziele der WRRL in Bezug auf die ökologische Durchgängigkeit zu erfüllen, muss die Durchgängigkeit an den Bundeswasserstraßen an ca. 250 Stauanlagen sichergestellt werden. Dies erfordert in den meisten Fällen den Bau einer neuen Fischaufstiegsanlage. Deren Funktionsfähigkeit und Effizienz soll für mehr als 60 heimische Fischarten gewährleistet werden, obwohl sich Eigenschaften wie Leistungsfähigkeit, Migrationsverhalten und Schwarmverhalten von Art zu Art stark unterscheiden können. Feldstudien zur Gewinnung der notwendigen Daten werden durch die natürliche Variabilität der Fischbestände und weiterer variabler Einflussgrößen erschwert. Laboruntersuchungen sind in ihren Dimensionen begrenzt und werden durch die künstliche Umgebung beeinflusst. Eine alternative Möglichkeit für die Bewertung der Effizienz von Fischtreppen sind numerische Simulationsmethoden für die Hydraulik und das Verhalten von Fischen. Sie zielen auf eine quantitative Bewertung von baulichen Alternativen ab, wie sie in der Planungspraxis häufig benötigt wird. 2015 wurde in der BAW in enger Kooperation mit der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) ein Forschungsprojekt begonnen, um einen neuen Ansatz auf der Basis individuenbasierter Modellierung zu entwickeln.

ZABSES - Zinc-Air Battery for Stationary Electricity Storage

Das Projekt "ZABSES - Zinc-Air Battery for Stationary Electricity Storage" wird/wurde ausgeführt durch: Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg.

Verhalten von Fischen beim Fischabstieg und Klassifizierung der Abwanderwege bei Abflussaufteilung

Das Projekt "Verhalten von Fischen beim Fischabstieg und Klassifizierung der Abwanderwege bei Abflussaufteilung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Digitales und Verkehr. Es wird/wurde ausgeführt durch: Bundesanstalt für Gewässerkunde.Veranlassung Anders als beim Fischaufstieg (DWA-Merkblatt 509) gibt es für den Fischabstieg noch keinen allgemein anerkannten Stand der Technik. Vor allem Abstieg über Wehre, Verhalten bei Abflussaufteilung und Abstieg potamodromer Arten sind nur wenig untersucht. Grundlegende Fragen, die bei der Planung von Fischabstiegshilfen durch die WSV (z.B. bei Wehrersatzbauten) gestellt werden, müssen daher im Rahmen entsprechender Untersuchungen geklärt werden. Im Fokus steht vor allem zwei Aspekte des Verhaltens der Fische: 1. Welche Abflussarme wählen die Fische, um ein Querbauwerk abwärts zu überwinden? 2. Wie muss eine Abstiegshilfe gestaltet werden, damit sie von den Fischen genutzt wird? Ziele - Identifikation der wichtigsten Abwanderkorridore eines Standorts (Parameter anhand der Modellierung von Abfluss-Szenarien ermitteln und durch telemetrische Studien mit Fischen verifizieren) - Weiterentwicklung eines methodischen Ansatzes zur Klassifikation von Abstiegskorridoren an Stauanlagen in Bundeswasserstraßen unter Berücksichtigung biologischer Untersuchungen - Vorgaben zur Positionierung und Gestaltung der Abstiegshilfen aus Beobachtungen von Fischen direkt beim Abstieg (Anwendung unterschiedlicher Erfassungsmethoden) ableiten Die ökologische Durchgängigkeit muss sowohl für aufwandernde als auch für abwandernde Fische hergestellt werden, um die Ziele des Wasserhaushaltsgesetzes zu erreichen. An Standorten mit mehreren Querbauwerken teilt sich der Fluss in der Regel in mehrere Abflussarme auf, die theoretisch zur Abwanderung genutzt werden können. Hier müssen Korridore geschaffen werden, über die Fische schadlos abwärts gelangen. Um diese effizient planen und umsetzen zu können, sind Kenntnisse darüber notwendig, welche Abwanderwege die Fische wählen und wie sie sich beim Abstieg verhalten. Fische, die im Fluss abwärts wandern, müssen Querbauwerke überwinden. Wir finden heraus, welche Wege sie an diesen Wehr- und Kraftwerksstandorten nutzen, um sie dort effektiv schützen und stromab leiten zu können.

Stoffhaushalt des Bodensees (SFB 248 / Uni Konstanz), Teilprojekt A1: Wasserbewegung und Durchmischungsprozesse im Ueberlinger See

Das Projekt "Stoffhaushalt des Bodensees (SFB 248 / Uni Konstanz), Teilprojekt A1: Wasserbewegung und Durchmischungsprozesse im Ueberlinger See" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik.Eine wichtige Fragestellung des SFB 248 ist die integrierte Betrachtung von biologischen und physikalischen Prozessen. Die physikalischen Mischungsprozesse sind fuer die biologischen Vorgaenge von grosser Bedeutung. Sie beeinflussen zum einen die Horizontalverteilung von Organismen und sind zum anderen fuer den passiven Transport des Planktons und den Naehrstofftransport vom Hypolimnion in die euphotische Zone verantwortlich. Teilprojekt A1 befasst sich (a) mit den horizontalen und vertikalen Durchmischungsprozessen und (b) mit dem vom Wassertransport unabhaengigen Stofftransport in der Wassersaeule und speziell mit der Anlagerung geloester Spurenstoffe an Partikel. Fuer die Parametrisierung der Prozesse und deren Modellierung ist ein Verstaendnis des Stroemungsverhaltens des Sees notwendig.

Untersuchung mikrophysikalischer Prozesse bei der Schneefallformation in mittleren Breiten

Das Projekt "Untersuchung mikrophysikalischer Prozesse bei der Schneefallformation in mittleren Breiten" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft.Niederschlag ist eine wichtige, aber schlecht verstandene Komponente unseres Klimasystems. Die genauen Prozesse, durch die Eiskristalle, flüssiges Wasser, Wolkendynamik und Aerosolpartikel bei der Niederschlagsbildung zusammenwirken, sind nicht ausreichend verstanden. Da überall außer über den subtropischen Ozeanen der meiste Niederschlag in Wolken über die Eisphase gebildet wird, sind die Prozesse der Schneefallbildung nicht nur in den polaren, sondern auch in den mittleren Breiten von großer Bedeutung: Wachstum in übersättigter Luft führt zu unzähligen Kristallformen, die von Temperatur, Feuchtigkeit und deren turbulenten Schwankungen abhängen. Durch Aggregation verbinden sich einzelne Kristalle zu komplexen Schneeflocken. Bereifung beschreibt das Anfrieren kleiner Tröpfchen an den Eiskristallen, so dass diese schnell an Masse gewinnen. Dadurch ist die Form der Schneeteilchen - wenn sie beobachtet wird, bevor das Teilchen zu einem Regentropfen schmilzt - ein Fingerabdruck der vorherrschenden Prozesse während der Schneefallbildung. In EMPOS schlagen wir vor, diese Fingerabdrücke zu nutzen, um zu quantifizieren, wie die verschiedenen Prozesse der Schneefallbildung zu Masse oder Häufigkeit des Gesamtniederschlag beitragen. Zu diesem Zweck werden wir die Datenprodukte des innovativen Video In Situ Snowfall Sensors (VISSS) weiterentwickeln, um Riming und Aggregation während einer speziellen Messkampagne in Hyytiälä, Finnland, zu quantifizieren. Die Beobachtungen werden mit dem ICON-Modell verglichen, in welches das fortschrittliche P3 Mikrophysikschema (Predicted Particle Properties) mit einem neuartigen Ansatz zur Behandlung von bereiften Partikeln implementiert ist. Durch dieses kombinierte Beobachtungs- und Modellierungsprojekt wird es möglich zu quantifizieren, wie die einzelnen Wolkenprozesse an der Schneefallbildung beteiligt sind, und zwar in Bezug auf die Häufigkeit des Auftretens und die Gesamtschneemasse. Darüber hinaus werden wir diese Wolkenprozesse in Abhängigkeit von makrophysikalischen Wolkeneigenschaften wie Wolkentiefe und synoptischen Einflüssen analysieren. Auf der Grundlage von Vergleichen zwischen Modell und Beobachtungen, die sowohl mittels Fallstudien als auch für einen längeren Zeitraum durchgeführt werden, werden wir die Schneefallsimulation in ICON im Standard-Zweimomentenschema und im P3-Mikrophysikschema bewerten und verbessern.

Atmosphaerische Chemie

Das Projekt "Atmosphaerische Chemie" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Forschung und Technologie / Kernforschungsanlage Jülich GmbH. Es wird/wurde ausgeführt durch: Kernforschungsanlage Jülich GmbH, Institut für Chemie.Untersuchungen ueber die Verteilung von Spurenstoffen in der Atmosphaere werden im Institut fuer Chemie (ICH3) durchgefuehrt. Es erfolgt die Aufklaerung der Produktions- und Abbauprozesse und Modellrechnung zur Voraussage von Auswirkungen anthropogener Stoerungen. Folgende Themen werden schwerpunktmaessig bearbeitet: a) Entwicklung von Messverfahren fuer Radikale und Messungen in der Troposphaere und Stratosphaere mit folgenden Methoden: Laserresonanzfluoreszenz (fuer OH), vergleichende Absorptionsspektroskopie auf langen optischen Wegen (fuer OH), Matrix-Isolation und Elektronenspinresonanzspektroskopie (fuer HO2, NO2, RO2). b) Messung von langlebigen Spurengasen in der Atmosphaere mit gaschromatischen Methoden (z.B. CO, CH4, H2, N2O, CFCl3, CF2Cl2, CO2). c) Erarbeitung von chemischen und physikalisch-optischen Methoden zur Messung von kurzlebigen Spurengasen wie SO2, HNO3, NH4, CH2O, NO2 und Bestimmung ihrer Depositionsrate auf natuerliche bewachsene Boeden. d) Untersuchungen zum Isotopengehalt verschiedener Spurengase zur Aufklaerung ihres atmosphaerischen Kreislaufs (z.B. D in H2 und CH4, 13C in CO, CH4). Besondere Bedeutung hat die Messung von 14C im atmosphaerischen CO, weil sie Daten zur mitteleren globalen OH-Radikalkonzentration liefert. e) Entwicklung eines ein- und zweidimensionalen Modells zur Interpretation der Radikalmessungen, zur Untersuchung von Abbauprozessen in der Troposphaere und zur Voraussage der anthropogenen Stoerung der Ozonschicht.

THRESHOLDS: Klimatisch bedingte Prozesse auf die Heringsrekrutierng in der Nordsee anhand physiologischer Schwellenwerte

Das Projekt "THRESHOLDS: Klimatisch bedingte Prozesse auf die Heringsrekrutierng in der Nordsee anhand physiologischer Schwellenwerte" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Hamburg, Zentrum für Meeres- und Klimaforschung, Institut für Hydrobiologie und Fischereiwissenschaft, Abteilung für Hydrobiologie und Fischereiwissenschaft.Das fundierteste mechanistische Verständnis, wie sich klimatisch bedingte, physikalische Bottom up Prozesse auf Tiere auswirken, kann durch Untersuchung der physiologischen Grundlagen zentraler Mechanismen (Überleben, Wachstum, Reproduktion) auf Veränderungen in den Mittelwerten und Abweichungen von multiplen Schlüsselfaktoren erreicht werden. Klimatisch bedingte Veränderungen bei Fischen scheinen von einer Anzahl von Prozessen hervorgerufen zu werden, welche das Überleben der frühen Lebensstadien beeinflussen. Dieses Projekt (THRESHOLDS) nutzt drei getrennte aber zusammenagierende Ansätze um einen step change in unserem mechanistischen Verständnis darüber zu erbringen, wie Klimavariabilität die Struktur und Funktion niedriger trophischer Ebenen in marinen Systemen beeinflusst (mit Fokus auf Ichthyo und Zooplankton). THRESHOLDS untersucht die ersten Zwei Lebensmonate, während dieser, die Jahrgangsstärke des Atlantischen Herings (Clupea harengus) in der Nordsee festgelegt wird. In Laborexperimenten sollen zum einen die Auswirkungen von Beuteart und größe auf die Physiologie von Fischlarven in unterschiedlichen thermischen Umgebungen getestet und stellvertretende Messungen des Ernährungszustands auf im Feld gefangene Larven übertragen werden. Zum anderen sollen durch erstmalige Feldbeprobungen die in situ Plankton (Proto, Mikro und Mesozooplankton) und Heringslarvendynamiken während der Herbst und Winterzeit in der Nordsee gemessen werden. Diese Planktondaten werden mit bereits vorhandenen Datensätzen erweitert, um eine einzigartige, siebenjährige Zeitserie der Nordsee Heringslarven und ihrer Beute (15-2000 mym) zu erhalten. Schließlich werden mittels Generalized Additive Mixed Models und Simulationen eines physiologischen Individuen-basierten Modells Schlüsselfaktoren identifiziert, die das larvale Wachstum innerhalb der Zeitserie steuern. THRESHOLDS verbessert den state-of-the-art mit seinem ganzheitlichen Ansatz i) Auswirkungen des Klimawandels auf die Rekrutierung einer Schlüsselart, ii) den vernachlässigten Protozooplankton Ichtyoplankton Link, iii) die Theorie der Optimalen Nahrungssuche für marine Fischlarven, und iv) die Kalibrierung und Nutzung von physiologischen Proxies für Feldproben. Überwinternde Nordseeheringslarven eignen sich ideal als Fallstudie, da i) eine der längsten, räumlich abgegrenzten Zeitserien für frühe Lebensstadien einer marinen Fischart vorhanden ist, ii) erfolgreiche Vorarbeiten die physiologischen Techniken entwickelt und Feldproben gesammelt haben, die in dieser Studie verwendet werden, iii) ein physiologisch basiertes IBM mit einer nachgewiesenen Erfolgsgeschichte vorhanden ist, und iv) ein sehr starkes internationales Netzwerk besteht, welches Eigenleistungen wie Schiffszeit oder historische Proben bereitstellt und, gemeinsam mit den Projekt PIs, ein unübertroffenes Grundlagenwissen über die Ökologie des Zielorganismus bietet.

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