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Schwerpunktprogramm (SPP) 1294: Bereich Infrastruktur - Atmospheric and Earth system research with the 'High Altitude and Long Range Research Aircraft' (HALO), Bestimmung der zwei- und drei- dimensionalen Verteilung von Spurengasen mit dem Heidelberger Abbildendes Flugzeug-DOAS Instrument (HAIDI) auf HALO, in der Phase II Mission EMerGe

Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1294: Bereich Infrastruktur - Atmospheric and Earth system research with the 'High Altitude and Long Range Research Aircraft' (HALO), Bestimmung der zwei- und drei- dimensionalen Verteilung von Spurengasen mit dem Heidelberger Abbildendes Flugzeug-DOAS Instrument (HAIDI) auf HALO, in der Phase II Mission EMerGe" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik.Ziel des Projektes ist die Untersuchung der chemischen Zusammensetzung von Abgasfahnen großer urbaner Flächenquellen (Millionenstädte) in Europa und Asien mittels eines neuartigen 2D bzw. 3D DOAS-Fernerkundungsinstruments. Die Arbeiten sind Teil der für das deutsche Forschungsflugzeug HALO geplanten EMerGe Mission, eine zusätzliche Beteiligung an der CAFE Mission wird gegenwärtig noch untersucht. Flugzeuggebundene Beobachtungen des HAIDI-Instruments ermöglichen die Messungen von Schlüsselparametern der von Flächenquellen ausgehenden Fahnen, wie z.B. der Spurengase NO2, HCHO, SO2, CHOCHO, BrO, IO, OClO, H2O, O4 und O3 sowie von optischen Eigenschaften des Aerosols. Die räumliche Auflösung der resultierenden 2D-Karten der Spurenstoffverteilungen ist besser als 100m, die Breite des Abtaststreifens etwa 10 km, so dass in kurzer Zeit eine große Fläche erfasst wird. Tomographischen Methoden ermöglicht die Rekonstruktion von 3D-Bildern, die auch die Vertikalverteilung von Spurengasen beinhalten. Somit quantifiziert HAIDI die wichtigsten Spezies zur Analyse der chemischen Zusammensetzung und Umwandlung in der Abluft von Flächenquellen. Unsere Studien zielen auf die Untersuchung topographischer und meteorologischer Einflüsse auf Ausdehnung, Verteilung und Ausbreitung derartiger Abgasfahnen. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf Emission, Umwandlung und Abbau der Schlüsselkomponente NO2. Die chemische Evolution von Spurengasen und des Aerosols, die sich auch unseren Daten zusammen mit weiteren auf HALO gemessenen Verbindungen ergibt, ermöglicht dann die Beantwortung von Fragen bezüglich der lokalen, regionalen und globalen Auswirkungen von großflächigen Emissionen. Insbesondere dienen die Bestimmungen der optischen Parameter des Aerosols, wie sie von HAIDI vorgenommen wird, auch der Quantifizierung des Einflusses solcher Fahnen auf den Strahlungshaushalt. Die genannten Ergebnisse dienen des Weiteren zur Validierung und Verbesserung von Modellen im Rahmen des EMerGe Projekts sowie zur Validierung von Satellitendaten. Damit wird erstmals ein System operationell, das mit einer Kombination von drei abbildenden Spektrometern 3D-Informationen über Spurengasverteilungen und Aerosol liefern kann. Im Rahmen des Projektes werden - basierend auf unseren Vorarbeiten - die notwendigen tomographischen Algorithmen entwickelt. Da dies der erstmalige Betrieb von HAIDI auf HALO ist muss das Instrument im Rahmen des Projektes auch zugelassen und ggf. adaptiert werden.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1294: Bereich Infrastruktur - Atmospheric and Earth system research with the 'High Altitude and Long Range Research Aircraft' (HALO), Entwicklungen zur physikalischen und chemischen Charakterisierung eisnukleierender Aerosolpartikel mit HALO: Hochvolumenstrom-Sammler, automatisiertes 'Freezing Array' und analytische Methoden

Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1294: Bereich Infrastruktur - Atmospheric and Earth system research with the 'High Altitude and Long Range Research Aircraft' (HALO), Entwicklungen zur physikalischen und chemischen Charakterisierung eisnukleierender Aerosolpartikel mit HALO: Hochvolumenstrom-Sammler, automatisiertes 'Freezing Array' und analytische Methoden" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e.V..Das hier vorgeschlagene Projekt basiert auf und ergänzt Untersuchungen die im Rahmen des DFG-Transregios 172 'Arktische Klimaveränderungen', und hier speziell dem Projekt B04 'Ship-based physical and chemical characteristics and sources of Arctic ice nucleating particles and cloud condensation nuclei', durchgeführt werden. Im Rahmen von TR 172, B04, ist es u.a. das Ziel, über schiffbasierte Messungen detaillierte Informationen hinsichtlich arktischer eisnukleierender Partikel (Anzahlkonzentration; chemische Natur, mineralisch und/oder organisch; Herkunft, lokal oder Ferntransport) zu erlangen. Diese schiffsbasierten Messungen können allerdings nur ein erster Schritt auf dem Weg zu einem besseren Verständnis von Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen in der Arktis im allgemeinen, und der Vereisung Arktischer Wolken im Besonderen, sein. Hierzu sind u.a. Informationen aus unterschiedlichen Höhen (innerhalb der planetaren Grenzschicht und in der freien Troposphäre) erforderlich. Daher sollen die in TR 172, B04, geplanten Aktivitäten u.a. durch INP-bezogene Messungen an Bord des Forschungsflugzeuges HALO ergänzt werden. Spezifisch zielen wir auf die Bestimmung von INP-Anzahlkonzentrationen, und über Analyse der chemischen Partikelzusammensetzung auf Hinweise bzgl. der INP Herkunft / Quellen. Im Rahmen des vorliegenden Antrages werden wir uns daher auf die Entwicklung, den Test und die Zulassung eines Hochvolumenstrom-Aerosolpartikelsammlers für sub- und supermikrone Aerosolpartikel für das Forschungsflugzeug HALO konzentrieren. Das Sammlersystem wird im Wesentlichen aus einer adaptierten Version des schon existierenden (aber noch zuzulassenden) 'Micrometre Aerosol Inlet' (MAI) und einem noch zu entwickelnden Hochvolumenstrom-Filtersammler, bestehen. Die Berücksichtigung hoher Volumenströmen (Größenordnung 100 l/min) ist aufgrund der zu erwartenden niedrigen Aerosolpartikel- und INP-Konzentrationen, und dem daraus resultierenden Bedarf nach der Sammlung großer Luftvolumina erforderlich. Der erste wissenschaftliche Einsatz des entwickelten Systems soll im Rahmen der ARCTIC-HALO-Kampagne erfolgen, welche für die zweite Phase des TR 172 (2020-2023) geplant ist. Nach seiner Entwicklung, steht das Sammlersystem (Einlass und/oder Filtersammler) für sub- und supermikrone Aerosolpartikel für weitere HALO-Missionen zur Verfügung. Zur Durchführung der notwendigen Arbeiten beantragen wir Mittel für eine 75 % und eine 50% PostDoc-Stelle für jeweils 3 Jahre. Ferner beantragen wir Mittel für die Adaptierung und die Zulassung des Hochvolumenstrom-Aerosolpartikelsammlers. Alle anderen direkten Kosten werden aus dem Haushalt des TROPOS übernommen.

Messung von Schiffsabgasen in der marinen Troposphäre (MeSMarT)

Das Projekt "Messung von Schiffsabgasen in der marinen Troposphäre (MeSMarT)" wird/wurde gefördert durch: Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bremen, Institut für Umweltphysik.Das Projekt MeSMarT ist eine 2012 geschlossene Kooperation zwischen dem Institut für Umweltphysik (IUP) der Universität Bremen und dem Bundesamt für Seeschiff-fahrt und Hydrographie (BSH), die von dem Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG) und dem Institut für Umwelt-physik der Universität Heidelberg unterstützt wird, um den Einfluss von Schiffsemissionen auf die Chemie in der marinen Troposphäre zu untersuchen. Ziel der ersten Phase des Projektes (2012-2015) war die Erprobung verschiedener Messtechniken zur Bestimmung der zeitlichen und räumlichen Variabilität von gasförmigen und partikulären Luftschadstoffen aus Schiffsabgasen. Dabei wurden die Spurengaskonzentrationen von Schwefeldioxid (SO2), Stickstoffmonoxid (NO), Stickstoffdioxid (NO2), Kohlendioxid (CO2) und Ozon (O3) mit verschiedenen in-situ Messtechniken an ortsfesten Landstationen (Wedel, Neuwerk) und auf einem Forschungsschiff (Celtic Explorer) gemessen. Weiterhin wurden an diesen Messorten und von einem Flugzeug aus SO2 und NO2 mit Fernerkundungsmethoden unter Anwendung der DOAS-Technik (engl. differential optical absorption spectroscopy) gemessen. Aerosole in der marinen Troposphäre wurden auf Filtern gesammelt und auf Sulfat, Nitrat und organische Komponenten untersucht. Der gewonnene Datensatz diente als Basis für die Modellierung von physikalischen und chemischen Ausbreitungs- und Umwandlungsprozessen in der Troposphäre, um den Einfluss von Schiffsemissionen auf die Küstengebiete und die marine Troposphäre zu verstehen. Bei der Erprobung der ver-chiedenen Messtechniken stellte sich heraus, dass einige Methoden dazu geeignet sind, die Abgasfahnen einzelner Schiffe zu messen und individuell zuzuordnen. Dies kann für eine Unterstützung der Verfolgung von Regelverstößen nach der seit 01.01.2015 verschärften EU-Schwefelrichtlinie für Schiffskraftstoffe und Verstößen nach MARPOL Anlage VI genutzt werden. Aus diesem Grund wird in Phase 2 des MeSMarT Projektes (2015-2018) der Fokus auf die Weiterentwicklung und Automatisierung der in-situ und DOAS Mess- und Analysemethode gelegt. Außerdem wurde an der Messstation Wedel ein aktives Langpfad-DOAS Messsystem installiert, um auch bei schlechten Lichtverhältnissen und ungünstigen Windbedingungen präzise Messungen durchführen zu können.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1294: Bereich Infrastruktur - Atmospheric and Earth system research with the 'High Altitude and Long Range Research Aircraft' (HALO), Solar Radiation Measurements on HALO

Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1294: Bereich Infrastruktur - Atmospheric and Earth system research with the 'High Altitude and Long Range Research Aircraft' (HALO), Solar Radiation Measurements on HALO" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Forschungszentrum Jülich GmbH, Institute of Climate and Energy Systems (ICE), Troposphäre (ICE-3).New instruments for spectral measurements of solar radiation on HALO will be developed and applied in two demonstration missions (OMO, ML-CIRRUS). The target quantities are (i) spectral irradiance which determines the solar radiation budget of the atmosphere, and (ii) spectral actinic flux density which controls atmospheric photochemistry through photo-dissociation processes. Solar spectral radiance from the nadir direction will be measured simultaneously for remote sensing purposes. For the irradiance measurements it is of great importance to accurately distinguish between up-welling and down-welling flux density incident on cosine receivers on top and underneath the airplane. It is therefore planned to apply stabilizing platforms which track the movements of the airplane and correct the position of the receivers with sufficient time response. For the actinic flux density the main challenge is to establish measurements with both high time resolution and high accuracy in the UV-B range by using suitable combinations of spectral monochromators and detectors. This is crucial to quantify ozone photolysis besides other processes. Setup, tests and operations of the instruments will be made by two PhD students requested within this proposal. The measurements will provide (i) spectral cloud radiative forcings and (ii) photolysis frequencies which are essential objectives of the two demonstration missions ML-CIRRUS and OMO and possibly further missions within the application period.

H2020-EU.2.1. - Industrial Leadership - Leadership in enabling and industrial technologies - (H2020-EU.2.1. - Führende Rolle der Industrie - Führende Rolle bei grundlegenden und industriellen Technologien), Bathymetry Service Platform (BASE-platform)

Das Projekt "H2020-EU.2.1. - Industrial Leadership - Leadership in enabling and industrial technologies - (H2020-EU.2.1. - Führende Rolle der Industrie - Führende Rolle bei grundlegenden und industriellen Technologien), Bathymetry Service Platform (BASE-platform)" wird/wurde ausgeführt durch: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V..

H2020-EU.3.5. - Societal Challenges - Climate action, Environment, Resource Efficiency and Raw Materials - (H2020-EU.3.5. - Gesellschaftliche Herausforderungen - Klimaschutz, Umwelt, Ressourceneffizienz und Rohstoffe), Green Automatic Waste Compactor (Waste Compactor)

Das Projekt "H2020-EU.3.5. - Societal Challenges - Climate action, Environment, Resource Efficiency and Raw Materials - (H2020-EU.3.5. - Gesellschaftliche Herausforderungen - Klimaschutz, Umwelt, Ressourceneffizienz und Rohstoffe), Green Automatic Waste Compactor (Waste Compactor)" wird/wurde ausgeführt durch: Dukin, Razvoj Ekoloske Opreme Doo.

Transition Location Effect on Shock Wave Boundary Layer Interaction (TFAST)

Das Projekt "Transition Location Effect on Shock Wave Boundary Layer Interaction (TFAST)" wird/wurde gefördert durch: Kommission der Europäischen Gemeinschaften Brüssel. Es wird/wurde ausgeführt durch: Polskiej Akademii Nauk, Instytut Maszyn Przeptywowych.Vision-2020, whose objectives include the reduction of emissions and a more effective transport systems, puts severe demands on aircraft velocity and weight. These require an increased load on wings and aero-engine components. The greening of air transport systems means a reduction of drag and losses, which can be obtained by keeping laminar boundary layers on external and internal airplane parts. Increased loads make supersonic flow velocities more prevalent and are inherently connected to the appearance of shock waves, which in turn may interact with a laminar boundary layer. Such an interaction can quickly cause flow separation, which is highly detrimental to aircraft performance, and poses a threat to safety. In order to diminish the shock induced separation, the boundary layer at the point of interaction should be turbulent. The main objective of the TFAST project is to study the effect of transition location on the structure of interaction. The main question is how close the induced transition may be to the shock wave while still maintaining a typical turbulent character of interaction. The main study cases - shock waves on wings/profiles, turbine and compressor blades and supersonic intake flows - will help to answer open questions posed by the aeronautics industry and to tackle more complex applications. In addition to basic flow configurations, transition control methods (stream-wise vortex generators and electro-hydrodynamic actuators) will be investigated for controlling transition location, interaction induced separation and inherent flow unsteadiness. TFAST for the first time will provide a characterization and selection of appropriate flow control methods for transition induction as well as physical models of these devices. Emphasis will be placed on closely coupled experiments and numerical investigations to overcome weaknesses in both approaches.

Klimaverträgliches Lufttransportsystem

Das Projekt "Klimaverträgliches Lufttransportsystem" wird/wurde gefördert durch: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.. Es wird/wurde ausgeführt durch: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Lufttransportsysteme.Das Hauptziel des DLR-Projekts 'Klimaverträgliches Lufttransportsystem' (Climate-compatible Air Transport System, CATS) ist die Entwicklung einer Methodik zur Quantifizierung und Minimierung der Klimawirkungen des Luftverkehrs auf Basis einer genaueren Bewertung der durch den Luftverkehr verursachten Strahlungsantriebe und globalen Temperaturänderungen. Hierfür werden repräsentative Missionsszenarienund Emissionsszenarien sowie ausgewählte Technologien, Flugzeugkonzepte und Antriebskonzepte mit Potenzial zur Minderung der Klimawirkung, mittels einer neuentwickelten multidisziplinären Simulationsplattform in Zusammenarbeit mit den beteiligten DLR Fachinstituten untersucht. Die CATS Simulationsplattform enthält neben Modellen zur Bewertung des Klimaeinflusses ebenfalls detaillierte Modelle für Flugzeugentwurf, Antriebskonzepte, Flugbetrieb, Höhenstrahlung und Betriebskosten. Die technologischen und operativen Maßnahmen werden als Kosten/Nutzen Analyse in einer ganzheitlichen Betrachtung des Lufttransportsystems dargestellt. Hieraus sind erfolgversprechende Technologien zu identifizieren und neue Betriebsszenarien zu entwickeln, die zusammenwirkend zu einer Verminderung der Klimawirkung des Luftverkehrs beitragen können. Ein weiteres Ziel des Projekts ist die Reduktion der bestehenden Unsicherheiten in der Bewertung der Klimawirkung des Luftverkehrs. Dies betrifft vor allem die Klimabewertung von Kondensstreifen-Zirren, für die es bis zum Projektstart keine allgemein akzeptierte Schätzung gibt. Unsicher ist auch noch die Wirkung von Stickoxiden aus dem Luftverkehr auf die Bildung oder den Abbau von Ozon und auf die Reduktion der Lebensdauer von Methan.

Water and its role in atmospheric processes

Das Projekt "Water and its role in atmospheric processes" wird/wurde gefördert durch: Schweizerischer Nationalfonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bern, Institut für Angewandte Physik.Water in its different forms as vapor, liquid and ice plays a multiple role in atmospheric physics and chemistry and in the regulation of the Earth's climate. Water vapor is by far the dominant form of atmospheric water; it is the most important natural greenhouse gas and provides the largest known feedback mechanism for climate change. The research groups at the Institute of Applied Physics (IAP), University of Bern, developed several microwave radiometers in the past. These instruments allow determining the water vapor content of the atmosphere either by providing the columnar amount or the altitude-resolved profile. Instruments are operated from the ground, from airplane and - in the past - also from the Space Shuttle. The scientific objectives that are addressed in this research project are aimed at understanding the significance of the variability in middle atmospheric H2O at mid-latitudes and in polar regions, to assess water vapor changes at northern latitudes over the last decade and to investigate the links between ozone and water vapor. A further topic is to compare data from our ground based instruments with satellite data and to participate in campaigns and validation experiments. Further insight into the atmospheric processes shall be obtained by combining our data with atmospheric models in cooperation with other research teams. Water vapor profiles in the middle atmosphere (stratosphere and mesosphere) will be measured on a routine basis with a highly sensitive microwave receiver from the new observatory at Zimmerwald near Bern over the whole project period. Observations are performed within the Network for the Detection of Atmospheric Composition Change, NDACC. Ozone profiles will be available from Bern and from Payerne. These observations allow investigating the temporal variability of middle atmospheric water vapor and ozone over many different time scales. The latitudinal variability of water vapor will be investigated by analyzing the data from our aircraft campaigns in cooperation with the Swiss Air Force that allowed us to fly one of our instruments on a Lear jet for campaigns to the tropics and to polar regions in recent years. These data shall be complemented with data obtained within a joint project with the Sookmyung Women's University in Seoul, South Korea, where we operate a new water vapor instrument. Research of water in the troposphere (0 - 15 km altitude) addresses different questions that are also linked to climate issues. During the next two years the program will continue to be focused on clouds and water vapor and on the development of an integrated tool to determine tropospheric profiles of relevant meteorological parameters.

Ultralight Photovoltaic Structures

Das Projekt "Ultralight Photovoltaic Structures" wird/wurde gefördert durch: Innosuisse - Schweizerische Agentur für Innovationsförderung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL), Laboratory de technologie des composites et polymeres (LTC).The objective is to develop lightweight, efficient and enduring prototype photovoltaic (PV) devices based on novel composite sandwich structures. The first application of these PV devices will be the Solar Impulse airplane. Two technologies will be considered: monocrystalline Si-based cells for the upper airplane skins, and dye-sensitized photovoltaic cell (DSC) for the bottom skins. The proposed research will focus on the key materials and reliability issues needed to adapt this lightweight photovoltaic device for the project. The key innovation lies in the functional integration of the solar generator within a lightweight structure. Such functional structure does not exist, and the project aims at determining its potential, in terms of cost/performance criteria.

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