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Sentinel-5P TROPOMI – Sulfur dioxide (SO2), Level 3 – Global

The TROPOMI instrument onboard the Copernicus SENTINEL-5 Precursor satellite is a nadir-viewing, imaging spectrometer that provides global measurements of atmospheric properties and constituents on a daily basis. It is contributing to monitoring air quality and climate, providing critical information to services and decision makers. The instrument uses passive remote sensing techniques by measuring the top of atmosphere solar radiation reflected by and radiated from the earth and its atmosphere. The four spectrometers of TROPOMI cover the ultraviolet (UV), visible (VIS), Near Infra-Red (NIR) and Short Wavelength Infra-Red (SWIR) domains of the electromagnetic spectrum. The operational trace gas products generated at DLR on behave ESA are: Ozone (O3), Nitrogen Dioxide (NO2), Sulfur Dioxide (SO2), Formaldehyde (HCHO), Carbon Monoxide (CO) and Methane (CH4), together with clouds and aerosol properties. This product displays the sulphur dioxide (SO2) concentration around the globe. Sulphur dioxide enters the atmosphere through volcanic eruptions and human-related activities. Daily observations are binned onto a regular latitude-longitude grid. This product is created in the scope of the project INPULS. The DLR INPULS project develops (a) innovative retrieval algorithms and processors for the generation of value-added products from the atmospheric Copernicus missions Sentinel-5 Precursor, Sentinel-4, and Sentinel-5, (b) cloud-based (re)processing systems, (c) improved data discovery and access technologies as well as server-side analytics for the users, and (d) data visualization services.

Sentinel-5P TROPOMI – Aerosol Layer Height (ALH), Level 3 – Global

Aerosols are an indicator for episodic aerosol plumes from dust outbreaks, volcanic ash, and biomass burning. Daily observations are binned onto a regular latitude-longitude grid. The Aerosol layer height is provided in kilometres. The TROPOMI instrument onboard the Copernicus SENTINEL-5 Precursor satellite is a nadir-viewing, imaging spectrometer that provides global measurements of atmospheric properties and constituents on a daily basis. It is contributing to monitoring air quality and climate, providing critical information to services and decision makers. The instrument uses passive remote sensing techniques by measuring the top of atmosphere solar radiation reflected by and radiated from the earth and its atmosphere. The four spectrometers of TROPOMI cover the ultraviolet (UV), visible (VIS), Near Infra-Red (NIR) and Short Wavelength Infra-Red (SWIR) domains of the electromagnetic spectrum. The operational trace gas products generated at DLR on behave ESA are: Ozone (O3), Nitrogen Dioxide (NO2), Sulfur Dioxide (SO2), Formaldehyde (HCHO), Carbon Monoxide (CO) and Methane (CH4), together with clouds and aerosol properties. This product is created in the scope of the project INPULS. It develops (a) innovative retrieval algorithms and processors for the generation of value-added products from the atmospheric Copernicus missions Sentinel-5 Precursor, Sentinel-4, and Sentinel-5, (b) cloud-based (re)processing systems, (c) improved data discovery and access technologies as well as server-side analytics for the users, and (d) data visualization services.

LURCH - NitratLurch: Stimulation von H2/CH4-oxidierenden Bakterien in Porengrundwasserleitern zur Reinigung von nitratbelastetem Trink- und Brauchwasser, Teilprojekt 1

Rooftop Scout, Teilprojekt B

Zum Verständnis der Entstehung und Trajektorien von großem Hagel (LIFT)

Derzeitige radar-basierte Nowcastingverfahren basieren auf der Annahme, dass die zeitliche Entwicklung von Hagelereignissen in erster Linie durch Advektionsvorgänge gesteuert ist; die relevanten physikalischen Prozesse, die für die Entstehung und das Größenwachstum von Hagel entscheidend sind, bleiben dabei unberücksichtigt. In Verbindung mit der komplexen internen Struktur und Dynamik von Hagelstürmen ergeben sich daraus große Unsicherheiten bei der Vorhersage der Hagelgrößenverteilung und der von Hagel betroffenen Fläche am Boden. Das Ziel des Projekts LIFT (Large Hail Formation and Trajectories) ist es, die Hagelentstehung und Hageltrajektorien besser zu verstehen, um daraus als wichtige Komponenten eines physikalisch-basierten Nowcastings erstmals ein radar-basiertes Verfahren für das Hagelwachstums zu entwickeln. Zu diesem Zweck wird im Rahmen von LIFT eine Messkampagne Süddeutschland durchgeführt, wo die größte Hagelwahrscheinlichkeit in Deutschland auf vielfältige Beobachtungssysteme trifft, die im Rahmen der Messkampagne Swabian MOSES mit einem dichten Netzwerk betrieben werden. Zum ersten Mal werden im Rahmen von LIFT moderne Radargeräte, In-situ Messgeräte, Fotogrammetrie und numerische Modellierung synergistisch kombiniert und ein umfassender Datensatz zur Rekonstruktion der zeitlichen Entwicklung des Hagelwachstums erstellt. Betroffene Bürger werden aktiv in die Messaktivitäten mit einbezogen und aufgerufen, Hagelkörnern einschließlich ihrer Haupteigenschaften in die WarnWetter App des DWD zu melden. Die Messkampagne mit ihrem mobilen und flexiblen Konzept beinhaltet die Anwendung neuer, innovativer Messtechniken, darunter Lagrangesche Trajektorien mittels kleiner Messsysteme, die in die Wolken eingebracht werden, und dronengesteuerte Luftbildaufnahmen zur Bestimmung der Hagelspektren. Aus Fernerkundungsdaten gewonnene Signaturen von Hagelereignissen liefern Informationen über die Charakteristika der Hagelereignisse und werden mittels numerischer Simulationen sorgfältig auf Messungenauigkeiten und Sensitivitäten bzgl. atmosphärischer Umgebungsvariablen evaluiert. Indikatoren für die Hagelentstehung und das Hagelwachstum werden aus Beobachtungsdaten und Simulationen identifiziert, und liefern die Grundlage für ein beobachtungs-basiertes Hagelwachstumsmodell. Schließlich wird dieses Multi-Parameter Hagelwachstumsmodell mit den bestimmten Hageltrajektorien und Schmelzprozessen kombiniert, um zu bestimmen, welche Prozesse am wichtigsten sind für das Nowcasting von Hagel. Das Projekt LIFT liefert damit einen wichtigen Betrag für zukünftige radar-basierte Hagelwarnsysteme mit einer verbesserten Vorhersagezeit und Vorhersagequalität.

Smarte Automatisierungssysteme und -services für den Obstanbau an der Niederelbe, Teilprojekt C

Das Ziel des Projektkonsortiums ist es die regional stark verankerte Obstbaulandwirtschaft nachhaltig zu unterstützen. Der Fokus des Vorhabens liegt dabei auf den Themen Bewässerung und Pflanzenschutz und hat zum Ziel durch den Einsatz smarter Messtechnik und intelligenter Auswertealgorithmen Einsparungen von Betriebsmitteln, wie Diesel, Pflanzenschutzmittel und Wasser zu ermöglichen. Erreicht werden soll dieses Ziel durch ein Neudenken der etablierten Bewirtschaftungsmethoden, die sich auf Expertenwissen und langjährige nicht quantifizierbare Erfahrungen beruhen. Die begrenzte Erfassbarkeit der komplexen Einflussfaktoren wie Klima, Vorjahresertrag, Blühverlauf uvm. auf die Erntemenge und -qualität lassen sich vom Erzeuger nicht im Detail überblicken und führen somit zu verallgemeinerten Behandlungen der gesamten Anbaufläche mit Pflanzenschutzmitteln anstatt punktuell zu agieren. Mit dem Ansatz eines multisensoriellen Bilderfassungssystems können alle Obstbäume und Anbauflächen automatisiert erfasst und katalogisiert werden. Die Bild- und Sensordaten können entlang der Saison Aufschluss über die Kenngrößen der Pflanzen (Wachstum, Frucht- und Blütenzahl, durchgeführte Behandlungen) liefern und über Jahre hinweg gesichert und mit Hilfe von KI-Algorithmen analysiert werden, wodurch relevantere Handlungsempfehlungen teilflächen- und baumspezifisch abgeleitet werden können. Mit Hilfe autonomer Robotik können die individuell abgestimmten Behandlungen der Bäume durchgeführt werden. Die Sammlung der Daten in einem zentralen interaktiven Hofmanagementsystem bietet zudem eine Schnittstelle, um hochaufgelöste Wetterdaten von verteilten Stationen zu integrieren, wodurch ein teilflächenspezifischer Einsatz der Frostschutzberegnung und somit eine Einsparung von Wasser erreicht werden kann. Durch die Vernetzung und Kooperation der Projektpartner mit lokalen Partnern und Obstbauern kann das erworbene Forschungswissen nachhaltig in der Region an Interessierte weitergegeben werden.

Was bestimmt die Konzentration von Aerosolpartikeln in der marinen Grenzschicht über dem atlantischen Ozean?

Aerosolpartikel spielen eine wichtige Rolle für das regionale und globale Klima. Weltweit gibt es deshalb zahlreiche Messstationen, von denen allerdings nur ein kleiner Teil die marine Grenzschicht (MBL) erfasst, obwohl etwa 70% der Erdoberfläche mit Wasser bedeckt sind. Dieses Projekt soll dazu beitragen, das Wissen über Quellen und Austauschprozesse von Aerosolpartikeln in der MBL mithilfe einer Messkampagne über den Azoren im Nordostatlantik, welche nahezu unbeeinflusst von lokalen Quellen sind, zu verbessern.Die zentrale Hypothese ist, dass sowohl Ferntransport aus Nordamerika, als auch Partikelneubildung in der freien Troposphäre (FT) und an Wolkenrändern mit anschließendem Vertikaltransport wesentlich zur Anzahlkonzentration der Aerosolpartikel in der MBL beitragen. Das Verständnis der Partikelquellen und Senken zusammen mit dem vertikalen Partikelaustausch zwischen MBL und FT ist daher eine Grundvoraussetzung für die Vorhersagbarkeit der Partikelanzahlkonzentration in den unteren Schichten der MBL wo sie z.B. für die Wolkenbildung von großer Bedeutung ist. Diese Prozesse sind bisher über dem offenen Ozean nur unzureichend quantifiziert. Zur Verifizierung der Hypothese sollen vertikale Austauschprozesse und Partikelquellen über den Azoren mit hoher räumlicher Auflösung untersucht werden. Dazu werden mit einer am TROPOS entwickelten hubschraubergetragenen Messplattform Partikelanzahlkonzentration und Vertikalwind mit einer zeitlichen Auflösung gemessen, die erstmalig eine direkte Bestimmung des vertikalen turbulenten Partikelflusses in verschiedenen Höhen ermöglicht. Die hierfür notwendigen schnellen Partikelmessungen von mind. 10 Hz werden durch den Einsatz eines schnellen Partikelzählers ermöglicht, welcher am TROPOS im Rahmen eines abgeschlossenen DFG-Projektes entwickelt und erfolgreich eingesetzt wurde. Durch dieses Gerät ist es ebenfalls möglich zu prüfen, ob auch in dieser Region regelmäßig die Neubildung von Aerosolpartikeln an Wolkenrändern stattfindet, wie es an Passatwolken auf Skalen von wenigen Dekametern beobachtet wurde. Weiterhin werden Anzahlgrößenverteilungen von Aerosolpartikeln sowie Absorptionskoeffizienten bei drei Wellenlängen bestimmt. Damit sind Rückschlüsse auf die Herkunft der untersuchten Aerosolpartikel möglich.Da die Hubschrauberflüge zeitlich begrenzt sind und damit nur Momentaufnahmen darstellen, werden zusätzlich kontinuierliche Messungen der Partikelanzahlgrößenverteilung an zwei bodengebundenen Stationen installiert. Eine dieser Stationen ist wenige Meter über Meeresniveau gelegen, die andere auf 2200 m und somit in der FT. Damit wird auf der Basis kontinuierlicher Messungen über einen Zeitraum von einem Monat die Untersuchung der Austauschprozesse zwischen MBL und FT ermöglicht. Mit Hilfe der gewonnen Datensätze können Einflüsse globaler Klimaänderungen auf das lokale Klima und mögliche Rückkopplungseffekte über den Einfluss von Aerosol auf Wolken in dieser Region besser eingeordnet werden.

Entwicklung einer innovativen Gassensensorik zur Erfassung des Wasserstoffgehaltes in Erdgas und zur Bestimmung der Gasqualität, Teilvorhaben DBI: Testung und Validierung der Gassensorik

Das Projekt HYDROgas zielt darauf ab, einen innovativen Gassensensor zur Messung verschiedener Gasqualitätsparameter in Wasserstoff/ Erdgas-Gemischen zu entwickeln und praktisch im Gasnetz zu testen und zu validieren. Dazu sind mehrere Prototypen erforderlich die dem späteren Serienprodukt, hinsichtlich der Messeigenschaften möglichst nahekommen. In einer Übergangsphase bis ca. 2040 wird nicht ausreichend H2 für eine komplette H2-Umstellung der Gasversorgung zur Verfügung stehen. Neben reinen, lokalen H2-Netzen werden H2/ Erdgas-Gemische hergestellt werden. Der Wasserstoff soll dem Erdgas zugemischt werden und kann somit auf die vorhandenen Gas-Infrastruktur zurückgreifen. Derzeitig werden Konzentrationen von bis zu 20 Vol.-% H2 im Erdgas diskutiert, die in den nächsten Jahren im Netz erreicht werden sollen. Das ist messtechnisch zu kontrollieren. Der Projektpartner Wi.Tec Sensorik GmbH entwickelt eine entsprechende Sensortechnik, die auf Basis der H2-Konzentrationsmessung weitere notwendige Gas-Beschaffenheitsparameter ermittelt (Brennwert, Dichte etc.). Die Aufgaben des DBI bestehen in der Prüfung des Gerätes im Labor, der Validierung der Messergebnisse und der Berechnungen sowie der Durchführung von Gerätetests im realen Feld, d.h. im Gasnetz und bei weiteren potenziellen Abnehmern, den Gaskunden. Der Vergleich erfolgt mittels, beim Antragsteller vorhandener, aufwändiger Messtechnik (Gaschromatographen) im eigenen Prüflabor, welches für Messungen von Gasgemischen akkreditiert ist.

BBD-V, Teilvorhaben: BASt

Messnetz Oberflächenwasser

Das Oberflächenwassermessnetz besteht aus Pegeln an denen die Wasserstände und Durchflussmengen der Flüsse ermittelt werden. Beobachtungsschwerpunkt sind die Hochwasserpegel. Die Leistungen umfassen: - Wasserstandsmessungen sowie Durchflussmessungen zur Kontrolle und Korrektur der Wasserstands-/Durchflussbeziehungen, - Erfassung, Prüfung und statistische Aufbereitung der hydrologischen Daten, - Bau und Instandhaltung von Pegelanlagen inkl. Ausrüstung mit neuer Messtechnik wie Datenfernübertragung (DFÜ), ggf. Rückbau nicht mehr benötigter Pegel, - Erfassung und Pflege der Pegelstammdaten, - Schulung und Betreuung der ehrenamtlichen Beobachter.

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