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.
Experimentelle Modelluntersuchungen an Schubumkehreinrichtungen von Strahlflugzeugen zur Ermittlung der Laermursachen; Entwicklung von Modifikationen von laermgeminderten Schubumkehreinrichtungen.
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.
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.
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.
Pro Jahr werden im Luftraum der Bundesrepublik Deutschland ca. 100.000 Tieffluege mit militaerischen Strahlflugzeugen absolviert. Infolge der hohen Geraeuschemissionen der Kampfflugzeuge und der geringen Flughoehe ueber Grund, kann es in Tieffluggebieten mit hoher Ueberflugdichte zu einer Laermbelaestigung fuer die Anwohner kommen. Das Bestreben der Bundesregierung ist es, die bei Tieffluegen resultierende Laermbelastung auf das absolut erforderliche Mindestmass zu beschraenken. Dazu muss die Richtigkeit und Wirksamkeit der bestehenen Tieffluglaermminderungskonzeption ueberprueft werden. Zusaetzlich zu den bereits durchgefuehrten Geraeuschmessungen in ausgewaehlten Gebieten mit Tiefflugbetrieb sollen daher weitere Regionen bezueglich ihrer tatsaechlichen Laermbelastung untersucht werden. Die Erfassung der Laermbelastung dient der Entwicklung geeigneter Laermminderungsplaene durch die Bundesregierung.
Das Technologiepotential der neuartigen Antriebe mit niedrigem spezifischem SUCB ist nach heutigem Kenntnisstand so gross, dass die Zellenindustrie sich auf die Integration solcher Aggregate einstellen muss. Die neuen Anforderungen dieser Triebwerksloesungen hinsichtlich Gewicht und Platzbedarf, sowie Strahlinterferenz, Laermdaemmung und Schwingungsdaempfung fuehren Zwangsweise zu Konfigurationen, die diesen Randbedingungen Rechnung tragen. Hier wirtschaftliche Optima auf theoretischem Weg herauszuarbeiten und nach einem Meilenstein durch gezielte Windkanalversuche zu erhaerten oder auch zu modifizieren, ist Hauptanliegen dieses Vorlaufforschungpsrogramms. Es werden daher in Fortfuehrung der laufenden Studie weitere Konfigurationen betrachtet, die neben zusaetzlichen Loesungen auf der Triebwerksseite insbesondere auch Canardleitwerk und Hochdeckeranordnungen beruecksichtigen. Hieraus werden Standardkonfigurationen fuer Turbofan und Propfan definiert,.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 49 |
| Wissenschaft | 30 |
| Zivilgesellschaft | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 48 |
| Text | 1 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 1 |
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| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 42 |
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| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 1 |
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| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 28 |
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| Weitere | 48 |