Das Projekt "Dynamics of soil structure and physical soil functions and their importance for the acquisition of nutrients from the subsoil" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Institut für Pflanzenernährung und Bodenkunde, Professur für Bodenkunde.Subsoils are an often neglected nutrient source for crops. The mobilisation and use of this potential nutrient source is an important factor in sustainable land use. Nutrient accessibility, release, and transport are strongly dependent on soil structure and its dynamics controlled by spatiotemporally variable physical functions of the pore network. A well structured soil, for example, with numerous interconnected continuous biopores will enhance root growth and oxygen availability and hence nutrient acquisition. In contrast to soils with a poorly developed structure nutrient acquisition is limited by restricted root growth and reduced aeration. The goal of this research project is to investigate different preceding crops and crop sequences in developing characteristic biopore systems in the subsoil and to elaborate their effect on the functional performance of pore networks with respect to nutrient acquisition. The main research question in this context is how soil structure evolves during cultivation of different plant species and how structure formation influences the interaction of physical (water and oxygen transport, shrinking-swelling) biological (microbial activity, root growth) and geochemical processes (e.g. by creating new accessible reaction interfaces). In order to study and quantify pore network architectures non-invasively and in three dimensions X-ray computed microtomography and 3D image analysis algorithms will be employed. The results will be correlated with small- and mesoscale physical/chemical properties obtained from in situ microsensor (oxygen partial pressure, redox potential, oxygen diffusion rate) and bulk soil measurements (transport functions, stress-strain relationships) of the same samples. This will further our process understanding regarding the ability of various crop sequences to form biopore systems which enhance nutrient acquisition from the subsoil by generating pore network architectures with an efficient interaction of physical, biological and geochemical processes.
Das Projekt "Entwicklung einer Mehrschichtanode fuer die SOFC" wird/wurde ausgeführt durch: Universität Karlsruhe (TH), Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik.Hochtemperaturbrennstoffzellen mit keramischem Festelektrolyt (SOFC: Solid Oxide Fuel Cell) sind aufgrund ihres hohen Wirkungsgrades und ihrer Umweltvertraeglichkeit eine zukunftsweisende Alternative gegenueber konventioneller Energieerzeugung. Die Leistungsfaehigkeit und Lebensdauer der Einzelzellen sind dabei entscheidende Kriterien fuer die wirtschaftliche Nutzung von Brennstoffzellen. Bisherige Untersuchungen haben ergeben, dass es bei Langzeitbetrieb zu irreversiblen Veraenderungen in der Mikrostruktur der Anode kommt, die zu einer Senkung der Leistungsfaehigkeit fuehren. Je nach Belastung der Einzelzellen treten unterschiedliche Degradationsmechanismen auf. Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung einer Anode, die aus mehreren Funktionsschichten besteht, um so die noetige Leistungsfaehigkeit und Langzeitstabilitaet zu liefern. Es soll ein Gradient in der Korngroesse, dem Nickelanteil und somit der Porositaet und der elektrischen Leitfaehigkeit erreicht werden, da die einzelnen Bereiche der Anodenstruktur unterschiedlichen Anforderungen genuegen muessen. So sind an der Grenzschicht Elektrolyt/Anode kleine Koerner erwuenscht, um eine moeglichst grosse Reaktionsflaeche zu erhalten. Wohingegen an der Grenzflaeche Anode/Interkonnektor ein hoher Anteil an grossen Nickelkoernern erforderlich ist, um einen guten elektrischen Kontakt und hohe Porositaet zu gewaehrleisten. Die optimale Zusammensetzung und Mikrostruktur der einzelnen Funktionsschichten soll durch systematische Belastungstests (elektrisch, chemisch, thermomechanisch) an verschiedenen homogenen Modellstrukturen, das sind Cermetproben aus Nickel- und YSZ-Teilchen mit definierter, homogener Zusammensetzung und Mikrostruktur, und durch die elektrochemische Charakterisierung von Einzelzellen mit entsprechenden homogenen Anodenstrukturen ermittelt werden. Vor und nach Durchfuehrung der Belastungstests ist eine umfassende Analyse der Zusammensetzung und Mikrostruktur der Modell- und Anodenstrukturen mittels Elektronenmikroskopie (REM, TEM, EDX, WDX) vorgesehen. Anhand der gewonnenen Ergebnisse soll ein Modell fuer die verschiedenen Verlust- und Degradationsmechanismen in der Anode entwickelt werden.
Das Projekt "Verteilungs- und Wirkungsmechanismen von Salzen in Naturstein" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität des Saarlandes, Zentrum für Umweltforschung.Es sollen Antworten auf folgende Fragen gefunden werden: - Welche Rolle spielen verschiedenartige Salze bei der Verwitterung von Gesteinen (vor allem Sandstein)? - Wie erfolgt ihr Eintrag und wie ihr Transport innerhalb des Gesteins? - Welche Mechanismen spielen sich bei der Kristallisation der Salze im Porenraum der Gesteine ab? - Welche schaedigenden Wirkungen ergeben sich daraus fuer das Gesteinsgefuege?
Das Projekt "Eignung von ziegelreichen Recycling-Baustoffen für Tragschichten ohne Bindemittel" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bochum, Institut für Straßenwesen und Eisenbahnbau.Der Anteil an Ziegel in einem RC-Baustoff ist nach den TL RC-ToB 95 begrenzt. Die Trennung in hart- und weichgebrannte Ziegel - auch in Mischung mit weiteren Baustoffkomponenten z. B. Mörtel und Putz - sowie auch die Höhe der Grenzwerte sind noch nicht ausreichend abgesichert. Mit dieser Forschungsarbeit soll geklärt werden, inwieweit sich höhere Anteile an Ziegelbruch auf die Qualität einer ToB auswirken. In Laborversuchen werden getrennt die Eigenschaften der hart- und weichgebrannten Ziegel und auch des Mörtels und Putzes im Hinblick auf den Frostwiderstand, die Schlagfestigkeit sowie die Porosität ermittelt. In RC-Gemischen werden die Auswirkungen unterschiedlicher Anteile der Ziegel bzw. des Mörtel/Putzes, insbesondere die Frostempfindlichkeit, das Tragverhalten sowie die Wasserdurchlässigkeit untersucht. Im Rahmen der Arbeit sollen auch die bisherigen praktischen Erfahrungen mit ziegelreichen RC-Baustoffen erfasst werden. Als Ergebnis sind ggf. Vorschläge für modifizierte Anforderungen an die stoffliche Zusammenstellung für RC-Baustoffe zu erarbeiten.
Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1803: EarthShape: Earth Surface Shaping by Biota, DeepEarthshape - Reaktionsfronten in tiefem Regolith und deren Bildungsmechanismen" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum.Die meisten Ökosysteme der Erde kommen in der 'tiefen Biosphäre' in permanenter Dunkelheit vor. Die Verwitterungszone - der unterirdische Teil der 'Critical Zone' - bildet einen aktiven Teil dieses Lebensraums. Wir werden die Formung dieser Zone mittels innovativer Isotopen- und geochemischer Methoden erforschen. Dieses Vorhaben ist Teil der 'DeepEarthshape' Projektgruppe, die Geochemie, Mikrobiologie, Geophysik, Geologie und Biogeochemie verbindet. 'DeepEarthshape' beruht auf den Erkenntnissen der ersten EarthShape Phase. An allen vier untersuchten Standorten ist die Verwitterungszone so tief, dass deren Basis in keinem der Bodenprofile angetroffen wurde. Jedoch wurden im gesamten Saprolith beträchtliche Mengen an mikrobieller Biomasse gefunden.Die Frage ist nun: wie trägt Niederschlag und Pflanzenbedeckung entlang des Earthshape-Transekts zur Formung der tiefen Verwitterungszone bei? Folgende Hypothesen werden geprüft: 1) die Verwitterungsfronten an den EarthShape-Standorten sind heute aktiv; 2) die Massenverluste durch Erosion und chemische Verwitterung werden durch die Abtiefung der Verwitterungsfront ausgeglichen; und 3) die Verwitterungszone umfasst eine Reihe von unterscheidbaren, komplexen Fronten, die unterschiedliche biogeochemische Prozesse widerspiegeln (z. B. Wasserinfiltration, Eisenoxidation, mikrobielle Aktivität und organischem Kohlenstoffkreislauf).Im Mittelpunkt aller DeepEarthshape Projekte steht eine Bohrkampagne, die durch geophysikalische Bildgebung der tiefen 'Critical Zone' ergänzt wird. An allen vier Standorten werden wir Bohrkerne entnehmen, die durch Boden und Saprolith hindurch bis in das unverwitterte Ausgangsgestein führen. Durch die innovative Kombination von Methoden der Uran-Zerfallsreihen (Bestimmung der Abtiefunggeschwindigkeit der Verwitterungsfront) mit in situ kosmogenem Beryllium-10 (Bestimmung der Abtragungsrate) werden wir das Gleichgewicht zwischen der Produktion von verwittertem Material in der Tiefe und dessen Verlust an der Oberfläche ermitteln. Zusätzlich werden wir die Tiefenverteilung von meteorischem kosmogenen 10Be als Proxy für die Wasserinfiltration und die des stabilen 9Be als Proxy für die silikatische Verwitterung in der Tiefe verwenden. Wir werden die mineralogische und chemische Zusammensetzung der Kerne beschreiben und Elementabreicherung, Dichte, Porosität, Öberfläche und den Redoxzustand von Eisen messen, um die Verwitterungsfronten zu lokalisieren. Mit den Ergebnissen können wir den Einfluss von Klima und Vegetation auf die Bildungsmechanismen der einzelnen Verwitterungsfronten bestimmen. Der relative Einfluss dieser zwei Faktoren wird anhand eines Massenbilanzmodells ermittelt, welches Verwitterungskinetik und Nährstoffbedarf der nachwachsenden Pflanzenmasse verknüpft. Dieses Vorhaben leitet somit einen Beitrag, mit dem der Einfluss der tiefen Biosphäre und der tiefen 'Critical Zone' auf den CO2-Entzug aus der Atmosphäre und damit das Klima der Erde bilanziert werden kann.
Das Projekt "Dreidimensionale Analyse der Porenraumgeometrie strukturierter Böden in Bezug auf die Verteilung von Wasser und Luft mit Hilfe der hochauflösenden myCT" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bremen, Zentrum für Umweltforschung und nachhaltige Technologien, Institut für Bodenkunde.Die Prozesse der Wasser- und Stoffbewegung sowie des Gasaustausches in Böden werdenmaßgeblich durch das an die Bodenstruktur gebundene Porensystem gesteuert. Die Funktionalität des Porensystems beruht hierbei sowohl auf den Anteilen unterschiedlicher Porengrößen als auch auf der Geometrie des Porenraumes. Während die Porengrößenverteilung mit bodenphysikalischen Standardmethoden unter der Annahme von Kapillarität quantifizierbar ist, lassen sich die realen Porenformen in ihrer räumlichen Anordnung (u.a. Kontinuität, Bottlenecks, Konnektivität, Tortuosität) nur durch optische Verfahren erschließen. Die präferentiellen Fließwege der Makro- und Grobporen (größer als 50 mym) wurden bereits in zahlreichen Studien in 2D und 3D analysiert. Für die mittleren Porengrößen (0,2 - 50 mym) mit hoher ökologischer Wirksamkeit in ungesättigten Böden liegen jedoch kaum morphologische Informationen vor. In diesem Projekt sollen die Verfahren der Kunstharzeinbettung und der Mikrofokus- Computertomographie (myCT) für eine qualitative und quantitative räumliche Analyse des Porensystems in verbesserter hoher Auflösung (bis zu 1 mym) eingesetzt werden. Die Darstellung der mittleren Porengrößen wird mit der neuesten hochauflösenden Technik der myCT bei gleichzeitiger Differenzierung von Matrix, Wasser und Luft realisiert. Die zu analysierenden Geometrieparameter unterschiedlicher Porengrößen werden mit den Funktionen der Wasser- und Luftleitfähigkeit korreliert. Die Darstellung der Wasserverteilung in realen Poren bei unterschiedlichem Entwässerungsgrad ermöglicht zudem eine Überprüfung der Kapillartheorie, die als allgemeine Grundlage für Wasserverteilung und Wasserfluss vorausgesetzt wird.
Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1803: EarthShape: Earth Surface Shaping by Biota, DeepEarthShape - Geophysikalische Sondierung: Abbildung der Verwitterungsfront im tiefen Regolith mit seismischen und elektromagnetischen Methoden (GIDES)" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum.Dieses Projekt ist Teil des interdisziplinären DeepEarthshape Verbunds zur Untersuchung der Verwitterungs- bzw. kritischen Zone (CZ) mit Bohrungen und geophysikalischen, geochemischen und mikrobiologischen Untersuchungen. Die CZ ist der oberste Teil der Erdkruste, wo Gesteine durch den Einfluss von Luft, Wasser oder biologischen Organismen mechanisch bzw. chemisch zersetzt werden. Die Mächtigkeit hängt vom Gleichgewicht zwischen Erosion und tiefen Verwitterungsprozessen ab. Die geochemische Charakterisierung der CZ hat gezeigt, dass sie viel tiefer ist als erwartet (ca. 30m). Obwohl in geringen Tiefen (1-2m) beachtliche Mengen an mikrobieller Biomasse und DNA gefunden wurden, die mit der Verwitterung zusammenhängen könnten, ist unser Verständnis der CZ und ihrer Prozesse immer noch begrenzt. Unklar sind die Tiefe der Verwitterung, die Prozesse und ihre jeweiligen Verursacher. Da die Eigenschaften der CZ mit dem Klima in Verbindung zu stehen scheinen, werden im Rahmen der DFG SPP 1803 vier Untersuchungsgebiete vorgeschlagen, die verschiedenen Klimazonen mit unterschiedlicher Vegetation, Niederschlagsmengen und Erosion angehören. Die langgestreckte Küste Chiles ist ein idealer Ort, um klimatische Abhängigkeiten im gleichen geologischen Komplex, der Küstenkordillere, zu untersuchen. Durch den Vergleich der Ergebnisse aus diesen vier Untersuchungsgebieten sollen schließlich Hypothesen für die CZ getestet werden, wie z.B. eine mögliche Verknüpfung der Verwitterungsfront mit rezenten klimagetriebenen Prozessen und der Erosion an der Oberfläche durch eine biogeochemische Rückkopplung oder mikrobielle Aktivität im tiefen Regolith durch organische Substanzen, die die Verwitterung vorantreiben. Die oberflächennahe Geophysik entwickelt sich zu einem wesentlichen Bestandteil der CZ-Untersuchungen, um hydro-geomorphologische und Verwitterungsfront-Modelle zu testen. Hier schlagen wir kombinierte geophysikalische Experimente mit P- und S-Wellen Seismik und flachen elektromagnetischen (Radiomagnetotellurischen) Messungen entlang von ca. 500m langen Profilen an allen vier Standorten vor. Die Hauptziele dieser geophysikalischen Experiment, sind a) die Abbildung der Tiefe der CZ und ihrer räumlichen Variation; b) der Zusammenhang von physikalischen Parametern mit denen, die in den Bohrkernen gefunden wurden; c) die Beurteilung, ob Bohrlochergebnisse für einen größeren Raum repräsentativ sind; d) der Vergleich von geophysikalischen Abbildern der CZ mit denen der hydro-geomorphologischen Modelle; e) das Bestimmen der Tiefe des Grundwasserspiegels und der Einfluss von Störungssystemen, die Wegsamkeiten für meteorische Wässer darstellen; f) die Kopplung seismischer Geschwindigkeiten mit elektrischen Leitfähigkeiten, um zuverlässige Schätzungen der Porosität zu erhalten und g) eine konsistente geologische Interpretation verschiedener geophysikalischer, geochemischer und mikrobiologischer Beobachtungen abzuleiten.
Das Projekt "Modellierung und Analyse von Erdbebenschwärmen" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Potsdam, Institut für Geowissenschaften.Seismizität kann regional und zeitlich in stark unterschiedlicher, komplexer Weise auftreten. Die dafür verantwortlichen Mechanismen und strukturellen Bedingungen sind zum großen Teil noch unbekannt. Insbesondere gilt dies für Erdbebenschwärme, über die in diesem Projekt durch vergleichende Analysen realer und modellierter Seismizitätsdaten neue Erkenntnisse gewonnen werden sollen. Die Modellbildung soll dabei auf dem kürzlich entwickelten Model von Hainzl et al. (1999a) basieren, welches sich zur Beschreibung typischer tektonischer Seismizitätsmuster bewährt hat. Im Rahmen dieses Projektes sollen die Bedingungen für episodisch auftretende Erdbebenschwärme erforscht werden. Alternativ zu diesen selbstorganisiert kritischen Modellsystemen soll auch die Hypothese einer regionalen Porendruckerhöhung als Ursache von Erdbebenschwärmen anhand numerischer Experimente untersucht werden. Parallel dazu ist die Analyse realer Daten vorgesehen. Spezielles Interesse gilt dabei den Erdbebenschwärmen aus der Vogtland-Region, aber auch Schwärmen aus anderen Regionen und induzierter Seismizität. Mit Hilfe neuer Analysemethoden der nichtlinearen Dynamik sollen sowohl die verschiedenen Modellannahmen verifiziert bzw. falsifiziert werden, als auch allgemein gültige und regional spezifische Gesetzmäßigkeiten extrahiert werden. Letztere sollen mit Hilfe von weiterentwickelten, an regionale Bedingungen angepassten Modellsystemen verstanden werden.
Das Projekt "Bioaccessibility of phosphorus in the subsoil (SubsoilP)" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz (INRES), Bereich Bodenwissenschaften, Allgemeine Bodenkunde und Bodenökologie.
Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Meereis-Typen in der Antarktis abgeleitet aus Beobachtungen von satellitengestützten Mikrowellensensoren (SITAnt)" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bremen, Institut für Umweltphysik.Meereis ist eine der Komponenten des Erdsystems, die die schnellsten Veränderungen während der letzten Dekaden zeigten. Zum Beispiel kontrolliert Meereis die Energie- und Gasflüsse zwischen Ozean und Atmosphäre in den Polargebieten. Aufgrund seines hohen Rückstrahlvermögens reflektiert es kurzwellige Strahlung effizient zurück in den Weltraum und beeinflusst das Ökosystem. Während die Meereisfläche in der Arktis mit etwa -4%/Dekade stark abnimmt, nimmt die Meereisfläche in der Antarktis leicht zu (etwa 1.5%/Dekade). Besonders ausgeprägt ist mit -13/Dekade die Abnahme von dickem, mehrjährigem Meereis in der Arktis. Die Fläche von mehrjährigem Eis in der Arktis kann mit Hilfe von satellitengestützten Mikrowellensensoren beobachtet werden. In der Antarktis ist die Fläche mehrjährigen Eises kleiner als in der Arktis aber mit 3 Millionen Quadratkilometern immer noch bedeutend. Zurzeit existiert keine Methode, um die Verteilung und zeitliche Entwicklung von mehrjährigem Eis in der Antarktis auf jahreszeitlichen oder dekadischen Zeitskalen zu beobachten. In diesem Projekt schlagen wir vor, eine Methode zur Bestimmung antarktischer Meereistypen, vor allem mehrjähriges Eis, zu entwickeln.Nach der Sommerschmelze nimmt der Salzgehalt von mehrjährigem Eis ab und damit ändern sich seine dielektrischen Eigenschaften und Porosität. Dadurch wird es möglich, es mit passiven und aktiven Mikrowellensensoren von anderen Eistypen zu unterscheiden. Die Bedingungen in der Antarktis, wie große Schneedicken, die Eis-Flutungen verursachen können, Schnee Schmelz-Gefrier-Zyklen und Meereisdynamik in der Eisrandzone (was zu verstärkter Rückenbildung, kleineren Schollen und Pfannkucheneis führt), erschweren die Unterscheidung von Meereistypen wie mehrjährigem von erstjährigem Eis. Für die Arktis wurden unlängst Methoden entwickelt, um solche Einflüsse, die zu falscher Eistyp-Klassifikation führen, zu verringern. Wir schlagen vor einen Algorithmus zur Bestimmung von Meereistypen inklusive zweier Korrekturmethoden, die schon an der Universität Bremen auf arktisches Meereis angewendet wurden, an die Bedingungen von antarktischem Meereis anzupassen und zu erweitern. Die vorgeschlagenen Methoden beruhen auf kombinierten Mikrowellen-Radiometer und -Scatterometer Beobachtungen für die Eistyp-Unterscheidung und auf Meereisdrift und atmosphärischen Reanalysedaten für die Korrekturmethoden. Das Ergebnis wir die erste zirkumpolare, langfristige Zeitserie von antarktischen Eistypen sein (mehrjähriges und erstjähriges Eis und potentiell auch junges Eis).
| Origin | Count |
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