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Computergestützter Ansatz zur Kalibrierung und Validierung mathematischer Modelle für Strömungen im Untergrund - COMPU-FLOW

Das Projekt "Computergestützter Ansatz zur Kalibrierung und Validierung mathematischer Modelle für Strömungen im Untergrund - COMPU-FLOW" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Bio-und Geowissenschaften (IBG), IBG-3 Agrosphäre.Vorhersagen im Untergrund (z.B. Grundwasserströmung oder Schadstofftransport) leiden unter hohen Unsicherheiten. Diese entstehen vor allem durch die Heterogenität von geologischen Materialien, die unmöglich im Detail erfasst werden kann. Die Auflösung der Struktur kann jedoch durch neue Arten von Daten verbessert und die verbleibende Unsicherheit verringert werden, indem Strömungs- und Transportmodelle auf gemessene Werte von Zustandsvariablen kalibriert werden. Um die verbleibende Unsicherheit zu quantifizieren, müssen stochastisch-inverse Techniken anstelle konventioneller Kalibrierungsmethoden verwendet werden. Tatsächlich gibt es viele verschiedene (stochastisch-)inverse Methoden in der Literatur. Jedoch fehlt bislang eine schlüssige und überzeugende Gegenüberstellung ihrer gegenseitigen Vor- und Nachteile, und dies behindert massiv die aktuelle Forschung an verbesserten inversen Methoden. Vor Allem fehlen wohldefinierte Benchmark-Szenarios für Vergleiche unter standardisierten, kontrollierten und reproduzierbaren Bedingungen. Das beantragte Projekt wird dieses Problem lösen indem eine Auswahl an Benchmarks mit hochakkuraten Referenzlösungen erstellt wird. Darauf aufbauend wird eine gemeinschaftliche Vergleichsstudie durchgeführt. Die Benchmarks, Referenzlösungen und Vergleichslösungen werden öffentlich langfristig zur Verfügung gestellt, um auch jenseits des beantragten Projekts eingesetzt zu werden. Die Benchmarks erstrecken sich auf vollgesättigte, transiente Grundwasserströmung, schwache und starke Heterogenität sowie multi-Gauß'sche und nicht-multi-Gauß'sche Strukturtypen. Besonderes Augenmerk liegt auf der Genauigkeit der Referenzlösungen. Diese werden mit spezialisiert weiterentwickelten Versionen des 'preconditioned Crank-Nicholson Markov Chain Monte Carlo' erstellt, ausgerüstet mit adaptiven Sprungverteilungen, multi-temperierten parallelen Ketten, stochastischen Gradientensuchen und Erweiterungen für nicht-multi-Gauß'sche Fälle. Die Algorithmen werden zum hochparallelisierten Einsatz auf den Großrechenanlagen in Jülich angepasst. Die Community der inversen Modellierung wird über einen Workshop eingebunden, in dem die genaue Strategie, Kriterien und Logistik für die Vergleichsstudie festgesetzt werden. Weltweit haben bereits 12 namhafte Forschungsgruppen zugesagt, am Workshop und an der Vergleichsstudie teilzunehmen. Insgesamt ist dieser Antrag eine einzigartige Initiative, um die internationale Community der inversen Grundwassermodellierung zusammenzubringen, wichtige Erkenntnisse zu gewinnen und inverse Methoden weiter zu verbessern.

WarmWorld - Modul 1 Better, Teilprojekt 5: Partikelmodell und Landmodell

Das Projekt "WarmWorld - Modul 1 Better, Teilprojekt 5: Partikelmodell und Landmodell" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK), Stratosphäre (IEK-7).

Einfluss der Großflughäfen auf zeitliche und räumliche Verteilungen von Ultrafeinstaub kleiner als 100 nm im Großraum Berlin

Das Projekt "Einfluss der Großflughäfen auf zeitliche und räumliche Verteilungen von Ultrafeinstaub kleiner als 100 nm im Großraum Berlin" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) , Umweltbundesamt (UBA). Es wird/wurde ausgeführt durch: Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e.V..Großflughäfen sind eine relevante Quelle kurzlebiger Luftschadstoffe. Ihr quantitativer Beitrag zur gesundheitlichen Belastung der Anwohner ist besonders dort mit Unsicherheiten behaftet, wo auch andere Verursacher existieren, bspw. in Großstädten. Feldmessungen und Modellierungen sollen den Einfluss der Emissionen des Großflughafens Berlin Tegel (TXL) und BER auf die räumliche Verteilung folgender Schadstoffe vor und nach Schließung im Herbst 2020 untersuchen: Ultrafeinstaub (UFP) und Black Carbon (Ruß) sowie PM10, PM2,5 und NO2. Es werden drei stationäre Messstationen über ca. 2 Jahre im Umfeld von BER betrieben. In Bezug auf UFP (Partikelanzahlkonzentration und -verteilung) werden der Gesamtanteil und der nichtflüchtige Anteil gemessen. Zusätzlich werden mobile Messsysteme in mehrwöchigen Messkampagnen die räumliche Verteilung der Schadstoffe in der Abluftfahne von BER bestimmen. Die Ausbreitungsmodellierung wird mit einem Raster von 500 m für den Großraum Berlin sowie feiner aufgelöst (ca. 200 m) im Umfeld TXL und zum Teil für Schönefeld (SXF) bzw. den geplanten Berliner Großflughafen BER durchgeführt werden. Bereits entwickelte modulare Modellansätze (u.a. mittels LASPORT) sollen genutzt werden: Ausbreitung von nichtflüchtigen UFP im Umfeld von Flughäfen aufgrund Straßenverkehrs- und Flughafenaktivitätsdaten mit Lagrange Modellen. Hintergrundbelastung: Chemietransportmodelle inkl. Partikelklassen bzw. -moden. Für jedes Rasterquadrat wird ein Jahresmittelwert (1 h Basis) erstellt inkl. Herkunftsanteile. Für die Standorte der Messstationen und für Messorte der Kohorten in der BEAR-Studie werden 1h-Zeitreihen bereitgestellt. Zur Validierung des Hintergrundes werden Daten der UBA Station Neuglobsow herangezogen. Außerdem beteiligt: Senatsverwaltung für Umwelt, Verkehr und Klimaschutz: für Umgebung Flughafen, Flughafen Berlin Brandenburg (FBB) für SXF Ein Begleitkreis wird gebildet.

Joint interpretation of two tracer tests with reversed flow fields

Das Projekt "Joint interpretation of two tracer tests with reversed flow fields" wird/wurde ausgeführt durch: Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik.Two dipole tracer experiments were performed in a fractured rock at the Grimsel Test Site in February/March 1993. In both experiments NaCl was used as a tracer. The extraction rate was twice the injection rate. In the second experiment injection and extraction were interchanged (Reverse-Experiment). Long tailing was characteristic of the breakthrough curves in both experiments. The tests were interpreted using a single facture allowing for diffusion into an immobile matrix. We were able to interpet the breakthrough curves for both experiments by one unique set of parameters, describing transport and baseflow. Uniqueness could only be achieved when using the information of both experiments. We conclude that performing a Reverse-Experiment is an indispensable tool for parameter identification in dipole tracer tests. A sensitivity analysis proved that not only matrix diffusion is responsible for the tailing in the breakthrough curves but also transversal dispersivity. Further, the typical exchange time between mobile and immobile media was too small to be attributed to matrix diffusion in the strict sense which will causetailing even at large spatial and temporal scales. Analysis of the covariance matrices showed that the parameters have small errors but high correlation. Methods and techniques used: Glaerkin-Finite-Elemente Method, Newton-Raphson, Levenberg-Marquardt, Preconditioned Conjugate Gradient Method, Maximum-Likelihood-Theorie, Confidence Ellipses.

Flugstaubeintrag und seine Wirkung auf die Bodenbildung im waldfreien Karst der Nördlichen Kalkalpen

Das Projekt "Flugstaubeintrag und seine Wirkung auf die Bodenbildung im waldfreien Karst der Nördlichen Kalkalpen" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität München, Institut für Geographie.Die Untersuchungsgebiete liegen in den alpinen bis nivalen Höhenstufen der Nördlichen Kalkalpen. Dort existieren auf verkarsteten Kalken (CaCO3-Gehalte größer 96 Prozent) unterschiedliche Entwicklungsstufen der humusreichen Rendzina (A-C-bzw. O-C Profile) sowie verbraunte und braune Bodentypen (A-B-C-Profile). Alle Böden, besonders die braunen Varianten, weisen allochthone Glimmer, Silikate und Schwerminerale auf. So wird der Einfluß von Flugstäuben auf die Solumbildung evident. Aus diesem Sachverhalt resultieren als Forschungsschwerpunkte die rezente Flugstaubdynamik und die dadurch beeinflußte Bodengenese auf Kalkstein. Im Rahmen des geplanten Projekts ergeben sich folgende Kernfragen: 1. Wie sind die Flugstäube durch die beeinflußten Böden in den einzelnen Höhenstufen verbreitet? Welche Geofaktoren steuern die räumliche Verteilung? 2. Wieviel Flugstaub wird rezent (Größenordnung, (mm/a) eingetragen? Welche Hauptliefergebiete gibt es? Wie korrelieren Staubmenge und Solummächtigkeit? 3. Wie verändern die Stäube die Böden? Welchen Anteil haben autochthone Terrae fuscae, allochthone Braunerden und Mischformen? Welche Divergenzen und Konvergenzen der Bodenbildung gibt es in den einzelnen Untersuchungsgebieten? Gibt es Anhaltspunkte für mögliche Bildungszeiträume eine Alterseinstufung der Böden?

REST - Resistenz gegen Nickel bei Streptomyceten

Das Projekt "REST - Resistenz gegen Nickel bei Streptomyceten" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Jena, Institut für Mikrobiologie.Im musterhaften Kontext der ehemaligen Uranmine Wismut SDAG in Ostthüringen soll das Projekt einen Beitrag zur Erfassung der Rolle von Bodenmikroben für Mobilisierung und Transfer von Schwermetallen unter Berücksichtigung von Radionukliden im aeroben Bereich leisten. Die Untersuchungen werden an den bodentypischen Leitorganismen Streptomyceten und Mykorrhizapilzen erfolgen. Dabei nimmt Nickel zunächst eine zentrale Stellung ein, da dieses Begleitelement des Urans für die Wismut-Region standorttypisch ist und für biologische Systeme als Schadstoff und gleichzeitig als Spurenelement von Bedeutung ist. An nickelresistenten Isolaten der Gattung Streptomyces aus dem Gelände soll insbesondere die intrazelluläre Nickelhomöostase durch Identifizierung hochaffiner Nickeltransportgene studiert sowie die Auswirkungen auf Regulationsprinzipien betrachtet werden. In Mykorrhiza, den symbiontischen Assoziationen von Pilzen mit Pflanzenwurzeln, kann der Pilzpartner als Biofilter wirken. Gleichzeitig mit der Charakterisierung und Identifizierung standorttypischer Pilzpartner werden daher der Transport und die Verteilungsmuster relevanter Schwermetalle in mykorrhizalen Pflanzen des Freilands sowie aus Gefäßversuchen analysiert.

Tritium in Fluessen

Das Projekt "Tritium in Fluessen" wird/wurde ausgeführt durch: Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik.Bei der Messung des Tritiumgehalts in deutschen Fluessen stehen zwei Aspekte im Vordergrund: zum einen sollen Basiswerte erarbeitet werden fuer die Tritium-Belastung durch die Kernenergie, zum anderen sollen die Laufzeitspektren fuer das Wasser zwischen Ausregnen und Auftreten im Flusswasser untersucht werden.

Wärmespeicherung in Zechen des Ruhrgebiets

Das Projekt "Wärmespeicherung in Zechen des Ruhrgebiets" wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geothermie IEG.

Versuche zur Ermittlung und zum Verhalten von Bioindikatoren in mit Schadstoffen kontaminierter Luft

Das Projekt "Versuche zur Ermittlung und zum Verhalten von Bioindikatoren in mit Schadstoffen kontaminierter Luft" wird/wurde ausgeführt durch: Institut für Baubiologie Rosenheim GmbH.Die Raumluft ist haeufig mit toxischen Stoffen (besonders chlorierte Kohlenwasserstoffe wie PCP, Lindan sowie mit Formaldehyd) angereichert. Die ueblichen Analysen sind kompliziert, kostspielig und nicht lebensbezogen. Mit Pflanzen, Samen und pflanzlichem Plasma koennte der Nachweis verbessert werden, so dass ihn auch der Laie anwenden kann (was wegen der ubiquitaeren Verbreitung der Schadstoffe noetig waere).

Stroemungs- und Transportuntersuchungen in der Ostsee

Das Projekt "Stroemungs- und Transportuntersuchungen in der Ostsee" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Verkehr. Es wird/wurde ausgeführt durch: Deutsches Hydrographisches Institut.Sammlung statistischer Stroemungsdaten in der westlichen Ostsee fuer Umweltfragen (Schadstoffausbreitung u.ae.)

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