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s/quantitative-bestimmung/Quantitative Bestimmung/gi

Quantifizierung der Gerinnespeicherung von kohäsiven Feinpartikeln im Verlauf von künstlich erzeugten Hochwasserwellen und stationären Trockenwetterrandbedingungen

Kohäsive Feinpartikel sind potentielle Träger von anorganischen und organischen Schadstoffen und spielen eine entscheidende Rolle beim Stoffaustausch zwischen Wasserkörper, Schwebstoff und Sediment. Daher ist die Kenntnis der Depositionsdynamik dieser Feinpartikel ein wichtiger Baustein für ein effizientes Sedimentmanagement und eine physikalisch basierte Modellierung des Schadstofftransfers in Fließgewässern. Es überrascht jedoch, dass sich Untersuchungen zum Transport- und Sedimentationsverhalten kohäsiver Partikel bisher häufig auf definierte stationäre Randbedingungen im Labormaßstab und Trockenwetterbedingungen im Gelände konzentrieren. Weitgehend ungeklärt ist hingegen das Verhalten von Feinpartikeln und deren Speicherung im Gerinnebett während der dynamischen Phase von Hochwasserereignissen. Um die im Gerinne ablaufenden Prozesse weitgehend unabhängig von den Einzugsgebietsprozessen zu untersuchen hat sich in unserer Arbeitsgruppe seit nunmehr über 10 Jahren ein Ansatz mit künstlich generierten Hochwasserwellen bewährt. Es ist ein genereller Vorteil von solchen Geländeexperimenten, dass einzelne steuernde Größen ausgeschlossen oder gezielt kontrolliert werden können. Außerdem ist ein solcher Ansatz eine Voraussetzung, um die Aussagekraft experimentell gewonnener Laborergebnisse zur potentiell hohen Feinpartikel-Retention in Sand- und Kiessedimenten in einem natürlichen System zu validieren. Das übergeordnete Ziel des hier beantragten Projekts ist es, die Gerinnespeicherung kohäsiver Feinpartikel in einem natürlichen System bei variierenden hydrologisch-hydraulischen Randbedingungen zu quantifizieren. Zu diesem Zweck werden standardisierte Feinpartikeltracer (Kaolinit, d50 = 2ìm, ñ = 2,6 g/cm3) sowohl im Verlauf von künstlich generierten Hochwasserwellen als auch während stationärer Trockenwetterbedingungen in einen Mittelgebirgsbach induziert. Die Retention und Sedimentation der eingegebenen Feinpartikel wird gezielt in kleinräumig variierenden Flussbettstrukturen (Hyporheische Zone, Stillwasserzonen, Gerinnerandbereiche, Riffle-Pool-Sequenzen) und für einzelne Gerinneabschnitte erfasst. Die Quantifizierung der Speicherung erfolgt mit bereits erprobten Resuspensionstechniken und Sedimentfallen sowie einer in Pilotprojekten erfolgreich getesteten Tracerfrachtberechnung mittels FTIR-DRIFT Spektroskopie an mehreren Basismessstationen im Längsprofil. In einem interdisziplinären Forscherverbund mit Kollegen des 'Hydraulics Laboratory' und des 'Dept. of Civil Engineering' der Universität Gent, der 'Ecosystem Management Research Group, Dept. of Biology' der Universität Antwerpen und des 'Dept. of Hydrology and Hydraulic Engineering' der Freien Universität Brüssel in Belgien wird darüber hinaus die Transport- und Speicherdynamik der Feinpartikel mit der neuen, FORTRAN basierten Modellierungssoftware 'FEMME' ('Flexible Environment for Mathematically Modelling the Environment') abgebildet.

Wasserwirtschaftliche Unterhaltung, Forschung in der quantitativen Gewässerkunde

Entwicklung von Verfahren zur Bestimmung und Analyse quantitativ gesicherter gewässerkundlicher Parameter mit Methoden der moderner Statistik.

Sonderforschungsbereich Transregio 172 (SFB TRR): Arktische Verstärkung: Klimarelevante Atmosphären- und Oberflächenprozesse und Rückkopplungsmechanismen (AC)3, Teilprojekt C01: Einfluss von Bodenheterogenität auf den Strahlungsantrieb und Ableitung von Aerosol- und Wolkeneigenschaften in der Arktis

Für die Arktis ist ein diskontinuierlicher Albedo Unterschied zwischen hoch reflektierenden Schnee/Eisoberfächen und meist stark absorbierenden Meeresoberflächen typisch. In diesem Teilprojekt wird quantifiziert inwiefern diese Heterogenität der Reflektionseigenschaften der Erdoberfläche (i) den Strahlungsantrieb von Wolken (Erwärmung/Abkühlung), und (ii) die Fernerkundungsprodukte von Wolken und Aerosolpartikeln beeinflussen. Aus diesem Grund werden flugzeuggetragene Messungen und Strahlungstransfermodellierungen vorgeschlagen.

Pyrrolizidinalkaloide (PA) in Lebens- und Futtermitteln - Entwicklung von Analysenmethoden sowie Statuserhebung mit Expositions- und Risikoabschätzung

Entwicklung einer validen Methode zur qualitativen und quantitativen Bestimmung toxikologisch relevanter Pyrrolizidinalkaloide (PA).

Salzflüsse im Weserästuar 2019/2020

Dieser Datensatz umfasst Monitoringdaten und Modellergebnisse (Hydronumerisches Modell) für das Weserästuar, Nordsee. Die Daten wurden für quantitative Analysen in dem Manuskript „Surges control Salt Flux Variability in a partially-mixed Estuary“ verwendet, das im Journal of Geophysical Research: Oceans zur Veröffentlichung eingereicht wurde. Die Modellergebnisse, wie im Manuskript beschrieben, umfassen Salzflüsse, die aus den simulierten Strömungsgeschwindigkeiten und Salzgehalten abgeleitet wurden. Die vier Salzflusskomponenten [kg s-1] enthalten ein barotrope Komponente (barotropic flux, Fbt), Tidal Pumping (tidal oscillatory salt flux, Fto), den Beitrag durch die ästuarine Austauschströmung (exchange flow contribution, Fex) und eine weitere Komponente, die durch intratidal veränderliche Scherraten (tidal oscillatory shear, Ftos) bestimmt wird. Die Salzflüsse wurden jeweils, entlang der Zeitreihe, für die Dauer eines Tidetages bestimmt. Jeder Schritt beginnt mit einem Stauwasser. Die zeitliche Auflösung beträgt daher eine Halbtide. Die Zeitreihe umfasst ein hydrologisches Jahr. Die Auflösung entlang des Ästuars beträgt 1 km. Zusätzlich zu den Salzflüssen wurden fünf weitere Parameter abgeleitet: die Tideasymmetrie (Strömungsgeschwindigkeit), der gezeitengemittelte Salzgehalt, der Tidenhub [m] sowie die gezeitengemittelte Schichtung (potenzielle Energieanomalie) [J m-3]. Diese Parameter legen auf dem Gitter der Salzflusskomponenten vor. Die Salzintrusion ist in Flusskilometern angegeben und entspricht der Lage der Isohaline der Salinität von 2 PSU (gezeitengemittelt, bestimmt aus Modellergebnissen). Die übrigen Parameter im Datensatz wurden aus Monitoringdaten ermittelt. Hierzu zählen Zeitreihen der Windkomponente des Wasserstands [m], der Windgeschwindigkeit [m s-1] sowie der Windrichtung [°], abgeleitet von Messungen am Leuchtturm Alte Weser. Die spezifischen Methoden für jeden Monitoringparameter sind im Manuskript beschrieben. Dazu kommt noch der Abfluss (Intschede) [m3 s-1]. Alle Daten liegen als selbsterklärende Textdateien mit Kopfzeile vor. This dataset contains monitoring data and numerical model results for the Weser estuary, North Sea, used for quantitative analyses in the paper “Surges control Salt Flux Variability in a partially-mixed Estuary”, which was submitted to the Journal of Geophysical Research: Oceans. Model results comprise salt fluxes, derived from simulated velocity and salinity, as described in the paper. The four salt flux contributions [kg s-1] are the barotropic flux (Fbt), the tidal oscillatory salt flux (Fto), the exchange flow contribution (Fex) and the flux due to tidal oscillatory shear (Ftos). Salt fluxes were determined for the duration of one tidal day, moving stepwise through the timeseries. Each step starts with one slack water. Therefore, the temporal resolution is one value per tidal phase, as described in detail in the manuscript. The time series covers one hydrological year. The along-channel resolution is 1 km. Five additional parameters are derived from model results: the tidal velocity asymmetry, tidally averaged salinity, tidal range [m], and tidally averaged stratification (potential energy anomaly [J m-3]), all stored on the same spatiotemporal grid as the salt flux contributions. The salt intrusion is obtained from subtidal salinity using the location of the isohaline 2 (PSU). The salt intrusion is stored in terms of river km. The remaining parameters in the dataset are derived from monitoring data. These are time series of discharge [m3 s-1], surge [m], tidal range [m], wind speed [m s-1] and wind direction [°], all provided on the same temporal grid as the salt fluxes. The specific methods are described in the paper, for each of the monitoring parameters. All data are stored as self-explanatory, character-delimited text files with header lines.

Energieeffiziente Herstellung von PEEK-Beschichtungen auf schweren Gleitlagern für Windkraftanlagen, Teilvorhaben: Zerstörungsarme Methoden der Kunststoffprüfung zur quantitativen Analyse von Beschichtungen auf gekrümmten Bauteilen

Windenergieanlagen sind zentral für die Energiewende. Wirtschaftlich betrachtet, müssen die Stromgestehungskosten minimiert werden, was kosteneffiziente, hochproduktive und wartungsarme Anlagen voraussetzt. Heutige Komponenten sind auf eine Betriebsdauer von 20 Jahren ausgelegt. Neben der Energieeffizienz in der Anwendung ist auch die energieeffiziente Herstellung der Anlagenkomponenten entscheidend. Beispielsweise werden schwere Gleitlager (bis zu einer Tonne) mit reibmindernden Beschichtungen versehen. Um gesundheitsschädliche Blei-Bronze-Legierungen zu ersetzen, werden Beschichtungen aus Polyetheretherketon (PEEK) verwendet. PEEK hat hervorragende reibmindernde Eigenschaften, hohe Dauergebrauchstemperatur (250 °C), große chemische Beständigkeit und mechanische Festigkeit (smax = 105 MPa) und ist daher für hochbeanspruchende Anwendungen geeignet. Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Verfahrens zur laserbasierten Herstellung von 1 mm dicken PEEK-Schichten auf großen Gleitlagern für die Windenergietechnik. Aktuell gibt es schwere Gleitlager aus PEEK, die in Form von 2 mm dicken Platten auflaminiert und danach abgefräst werden. Diese Technik ist für nicht-plane und komplexere Geometrien ungeeignet. Ein neuer Ansatz sieht vor, PEEK in Form einer Dispersion auf das Bauteil zu applizieren und es anschließend im Ofen auf ca. 400 °C zu erhitzen, bis das PEEK eine geschlossene Schicht bildet. Diese Methode erfordert enorme Energiemengen, da die schweren Bauteile mehrfach auf 400 °C erhitzt werden müssen. Die Öfen werden meist mit Gas beheizt, was aufgrund der aktuellen Gasknappheit zusätzliche hohe Kosten verursacht. Durch das, in diesem Projekt entwickelte Verfahren sollen deutliche Energie- und Zeitersparnisse realisiert und für die wirtschaftliche Verwertung nutzbar gemacht werden.

Processes of reef diversification during the Ordovician Radiation

During the Ordovician a massive diversification occurred within reef structures and habitats. In this time interval microbial bioherms were generally replaced by more complex metazoan-dominated structures. These changes were accompanied by a dramatic diversification of the entire reef-fauna. Here I will test the hypothesis, that ecosystem-inherent factors prompted the diversification and the expansion of Ordovician reefs. Hypothetically, new types of organisms massively, and largely independent from climatic and physicochemical changes, influenced the susceptibility, and the structural differentiation of Ordovician reefs. In order to test this hypothesis, a detailed characterization of the evolution of fossil communities within Ordovician reef-systems is necessary. A sedimentological microfacies analysis, and a taxon-quantitative analysis of specific Ordovician reef structures is intended, which will identify crucial diversification drivers. A comparison of changes in the fossil communities of Ordovician reefs with known physicochemical changes will identify the role of organisms itself during the course of the diversification.

Gibt es eine neue Attraktivität der Städte?

Seit Anfang dieses Jahrzehnts zeigt sich für eine Reihe von deutschen Großstädten wieder eine positive Bevölkerungsentwicklung. Zugleich zeigt sich, dass die Suburbanisierungsprozesse rückläufig sind. Diese Entwicklung wird in Fachkreisen begrüßt, hat es doch den Anschein, als käme die Stadtentwicklung dem Ideal einer kompakten, Ressourcen sparenden Entwicklung näher. Im Rahmen dieses Projektes sollen die Effekte überprüft werden. Außerdem werden die lokalen Ausprägungen eines weiteren Städtewachstums als Forschungsthema in den Blick gerückt. Bedeutet eine positive Bevölkerungsentwicklung automatisch eine neue Attraktivität der Städte? Welche Prozesse und Strategien stecken hinter den Zahlen, wie schlagen sie sich in den Stadtquartieren nieder und wie sind sie zu bewerten? Es soll herausgefunden werden, inwieweit die steigenden Bevölkerungszahlen geplant sind, d.h. ob sie Resultat gezielter Strategien sind und unter welchen Bedingungen kommunale Strategien greifen. Bringt das statisch feststellbare Städtewachstum auf der einen und die gebremste Suburbanisierung auf der anderen Seite die Stadtentwicklung einer kompakten, ausgewogenen, sozialverträglichen und Ressourcen sparenden Entwicklung näher? Ausgangslage: Die Städtelandschaft ist in Deutschland durch gleichzeitig stattfindende Wachstums- und Schrumpfungsprozesse auf der Ebene der Stadtbevölkerung gekennzeichnet. Auch wenn nur die wachsenden oder nur die schrumpfenden Städte betrachtet werden, weisen sie untereinander recht heterogene Entwicklungen auf. Im Vorfeld des Forschungsprojektes hat das Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) ein Arbeitspapier erstellt, in dem die quantitativen Prozesse in deutschen Städten mit Bevölkerungsgewinnen näher unter die Lupe genommen werden. Die Bevölkerungsentwicklung wurde über die vergangenen zehn Jahre betrachtet, Städte wurden mit ihrem Umland verglichen und die Bevölkerungsentwicklung in Relation zur Beschäftigtenentwicklung gesetzt (Rubrik 'Ergebnisse'). Die Ergebnisse führen zur Auswahl von zehn Städten, für die vertiefende Analysen angestellt werden. Die Auswahl wurde erstens geleitet durch die Anforderung eines (geringfügigen) repräsentativen Charakters der ausgewählten Städte. Zweites galt die Bedingung, dass die Städte Mitglied im Netzwerk 'Innenstädtische Raumbeobachtung des BBSR' sind, weil dadurch eine Reihe von Daten unmittelbar verfügbar und Ansprechpartner bekannt sind. Als elfte Stadt hat sich Frankfurt am Main als assoziiertes Mitglied dem aus BBSR und Kommunen bestehenden Forschungskonsortium angeschlossen. Die BBSR-Website Werkstatt-Stadt gibt zum Einstieg und zur Illustration Hinweise auf Projekte, die in den zehn Städten in ihrer 'Wachstumsperiode' umgesetzt wurden und die Kriterien einer nachhaltigen Stadtentwicklung erfüllen.

Validierung der Produkte des GMES-Kerndienstes 'Land' (sog. 'High Resolution Layer') über deutschem Staatsgebiet

Im Rahmen der GMES Initial Operation Phase 2011-2013 (GIO) werden basierend auf multispektralen und teilweise multitemporalen Satellitenbilddaten von ganz Europa ('IMAGE2012') fünf sog. High Resolution Layer (HRL) im Rasterformat zu den fünf Themen Bodenversiegelung, Waldflächen, Ackerland/Grünland, Feuchtgebiete, Gewässerflächen erzeugt. Dies geschieht im Rahmen einer seitens der Europäischen Umweltagentur (EEA) getätigten Ausschreibung. Die HRL sollen von den davon betroffenen EU-Mitgliedstaaten über ihrem jeweiligen Staatsgebiet einem Validierungsverfahren unterzogen werden und systematisch auf qualitative Mängel hin bewertet werden. Als Referenz sollen dabei national verfügbare Georeferenzdaten (z.B. ATKIS® Basis-DLM) und andere bundesweit verfügbare Landbedeckungsinformationen (z.B. Digitales Landbedeckungsmodell DLM-DE) herangezogen werden. Die Ergebnisse dieser Validierung sollen wiederum als Grundlage herangezogen werden, um die Rasterdaten der HRL im Rahmen des darauffolgenden separaten 'Enhancements' inhaltlich quantitativ und qualitativ zu verbessern.

Forschergruppe (FOR) 409: Systemverständnis: Wasser- und Stoffdynamik urbaner Standorte; System Comprehension: Dynamics of Water and Materials at Urban Locations, Teilprojekt FAUNA: Einfluß der Bodenfauna auf die Transformation der organischen Bodensubstanz und auf ausgewählte Strukturparameter urbaner Böden

Das Projekt hat zum Ziel, den Einfluss der Aktivität von Bodentieren auf Umsetzungsprozesse in urbanen Böden zu untersuchen. Neben der Quantifizierung des Beitrages, den die Bodentiere bei der Dekomposition von organischem Material und der Verlagerung von Nähr- und Fremdstoffen leisten, soll insbesondere auf die Wechselwirkungen mit der mikrobiellen Flora eingegangen werden. Da anthropogen geprägte Böden eine in ihrer Vielfalt - gegenüber natürlichen Systemen - reduzierte Bodentiergemeinschaft aufweisen, möchte das Projekt zugleich einen Beitrag zu der Frage leisten, welchen Einfluss jeweils funktionelle Zusammensetzung und Artendiversität der Biozönose auf die bodenbiologisch gesteuerten Prozesse diese Standorte ausüben. Ein weiteres Ziel des Projektes ist die Charakterisierung von Veränderungen in den strukturellen Eigenschaften der untersuchten Böden, die auf Ausscheidungen und auf die Vermengungs- und Grabaktivität der Bodentiere zurückzuführen sind. In der ersten Projektphase wird die Steuerungsfunktion der Bodentiere bei Umsetzungsprozessen, die maßgeblich durch die Aktivität von Mikroorganismen getragen werden, in Mikrokosmen unterschiedlicher Komplexität untersucht. Diese sollen mit standorttypischen Tierarten und Substraten bestückt werden und dynamische, bodenbiologische Prozesse modellhaft beschreiben. Die Übertragung der im Labor gewonnenen Erkenntnisse auf das Freiland erfolgt in einer späteren Projektphase. Zusammenhänge zwischen Besatz von speziellen Tierarten und ... (Text gekürzt)

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