Das aktuelle Klima der Erde verändert sich schneller, als von den meisten wissenschaftlichen Prognosen vorhergesagt wurde. Dabei erwärmen sich die Polargebiete schnellsten von allen Regionen der Erde. Die Polargebiete haben auch starke globale Auswirkungen auf das Erdklima und beeinflussen daher das Leben und die Lebensgrundlagen auf der ganzen Welt. Trotz der großen Fortschritte der Polarforschung der letzten Jahre gibt es nach wie vor schlecht verstandene Prozesse; einer davon ist die Aerosol-Wolke-Klima-Wechselwirkung, die daher auch nicht zufriedenstellend modelliert werden können. Wolken und deren Wechselwirkungen im Klimasystem sind eine der schwierigsten Komponenten bei der Modellierung, insbesondere in den Polarregionen, da es dort besonders schwierig ist, qualitativ hochwertige Messungen zu erhalten. Die Verfügbarkeit hochwertiger Messungen ist daher von entscheidender Bedeutung, um die zugrunde liegenden Prozesse zu verstehen und in Modelle integrieren zu können. Im ersten Teil des hier vorgeschlagenen Projekts schlagen wir, d.h. TROPOS, vor, die bestehenden Aerosolmessungen an der Neumayer III-Station um in-situ Wolkenkondensationskern- (CCN) und Eiskeim- (INP) Messungen zu erweitern für einen Zeitraum von fast zwei Jahren. Die erfassten Daten wie Anzahl der Konzentrationen, Hygroskopizität, INP-Gefrierspektren usw. werden mit meteorologischen Informationen (z.B. Rückwärtstrajektorien) und Informationen über die chemische Zusammensetzung der vorherrschenden Aerosolpartikel verknüpft, um Quellen für INP und CCN über den gesamten Jahreszyklus zu identifizieren. In einem optionalen dritten Jahr wollen wir die Ergebnisse der südlichen Hemisphäre mit den TROPOS-Langzeitmessungen des CCN und INP aus der Arktis (Villum Research Station) vergleichen, welche uns im Rahmen dieses Projekts von DFG-finanzierten TR 172, AC3, Projekt B04 zur Verfügung stehen werden. Ein Ergebnis des beantragten Projekts wird ein tieferes Verständnis dafür sein, welche Prozesse die CCN- und INP-Population in hohen Breiten dominieren. Die im Rahmen des vorliegenden Projekts gesammelten quantitativen Informationen über CCN und INP in hohen Breiten werden öffentlich zugänglich veröffentlicht, z.B. für die Evaluierung globaler Modelle und Satellitenretrievals.
Das Ziel dieses Projektes ist die Untersuchung der zeitlichen Variabilität in der Energie von internen Wellen und der Stärke von vertikaler Vermischung in Abhängigkeit des Nordatlantikstroms und dem damit verbundenen Wirbelfeld. Hierfür werden 5-6 Jahre von Strömungsmesserdaten und Temperatur/Leitfähigkeitsmessungen von drei Verankerungen entlang eines Schnittes westlich des Mittelatlantischen Rückens (MAR) sowie LADCP/CTD Daten von fünf Schifffahrten genutzt. Konkrete wissenschaftliche Ziele dabei sind:- Erstellung von Zeitserien der Energie in internen Wellen unter Benutzung der Verankerungszeitreihen von Strömung und Schichtung- Untersuchung der Zeitskalen auf denen Veränderungen in der Energie interner Wellen stattfinden. Mögliche Ursachen für Variabilität sind der Windeintrag, Position des Nordatlantikstroms und Wirbel- Identifizierung von Prozessen, welche die beobachteten internen Wellen generieren, wie z.B. Gezeiten, Stürme, Jahresgang, Wirbel, die Arme des Nordatlanikstroms (Verhältnis von lokalen zu großräumigen Erzeugungsmechanismen)- Bestimmung der Vermischungsraten (Temperaturinversionen, Thorpe Skalen, Feinstrukturparameterisierung) in Abhängigkeit der variablen Hintergrundbedingungen Hierfür werden zunächst Spektren potentieller und kinetischer Energy der internen Wellen auf ihre Abhängigkeit von veränderlichen Hintergrundbedingungen wie z.B. Wind, Gezeiten, Wirbel, Schichtung und Variabilität im Nordatlantikstrom sowieso des Einflusses der Topographie untersucht. Die instrumentelle Ausstattung der Verankerungen seit Sommer 2012 erlaubt zusätzlich die Approximation der internen Wellen durch vertikale Moden und damit verbunden die Berechnung von Energieflüssen, welche wichtige Informationen über die Menge und die Variabilität in der Energie, die in internen Wellen im Nordatlantik transportiert wird, liefern. Außerdem geben diese so gewonnenen Energieflüsse in Kombination mit der Berechnung von Ausbreitungspfaden von internen Wellen, welche am mittelatlantischen Rücken erzeugt wurden, Aufschluss über die relative Bedeutung der Topographie des MAR für die Erzeugung von internen Wellen. Beginnend vom Sommer 2015 werden die Analysen erweitert, indem Temperatur- und Druckdaten mit hoher Tiefenauflösung für die Berechnung von Thorpe Skalen und Dissipationsraten und deren zeitlichen Variabilität genutzt werden. Weitere Informationen über die zeitliche und räumliche Variabilität der Vermischungsraten im Nordatlantik werden durch die Analyse von Diffusionsraten, die anhand von LADCP/CTD Daten und einer Feinstrukturparameterisierung berechnet werden, erlangt. Dies liefert weitere Aufschlüsse über die dominanten Prozesse in der Erzeugung von internen Wellen und vertikaler Vermischung im Nordatlantik, sowie deren zeitlicher und räumlicher Variabilität.
Eine sichere Wasserversorgung ist eines der Nachhaltigkeitsziele der Vereinten Nationen in der Agenda 2030. In Mitteleuropa und Deutschland sind hohe Nährstoffeinträge in Grund- und Oberflächenwässer und schließlich auch in die marinen Systeme nach wie vor einem Problem für aquatische Ökosysteme und die Sicherung der Wasserversorgung. Auf der räumlichen Skala von Flusseinzugsgebieten interagieren dabei eine Vielzahl von Eintragspfaden und Prozessen, die ein mechanistisches Verständnis und klare Ursache-Wirkungs-Beziehungen erschweren. In den letzten Dekaden wurden große Anstrengungen unternommen, Kläranlage zu ertüchtigen und damit Einträge von Phosphor und Stickstoff deutlich zu reduzieren. Andererseits sind diffuse Einträge aus der Landwirtschaft immer noch bedeutend und aufgrund der langen Transportzeiten von der Quelle zur Vorflut schwer zu managen. Es ist momentan schwer abzuschätzen, wie schnell sich Maßnahmen zur Verringerung von Stickstoffüberschüssen in der Landwirtschaft auf die Wasserqualität und ihre zeitlich-räumliche Variabilität in der Vorflut auswirken. In diesem Antrag wird ein einzigartiger Datensatz von Wasserqualität und -quantität über ganz Deutschland hinweg verwendet und einer systematischen Daten-getriebenen Analyse unterzogen. Der Datensatz basiert auf dem langjährigen Monitoring von Wasserqualität der einzelnen Bundesländer und wurde vom UFZ zusammengestellt. In der Analyse dieser Daten werden Muster in der Konzentrationsvariabilität aber auch den Beziehungen zwischen Konzentration und Abfluss verwendet, um Rückschlüsse auf dominante Prozesse und Eintragspfade im Einzugsgebiet zu schließen. Die Arbeit ist dabei auf drei Ziele fokussiert: (a) Die Klassifikation der Einzugsgebiete hinsichtlich ihres Nährstoff-Exportregimes für Daten ab dem Jahr 2010. (b) Die zeitliche Entwicklung der Stickstoff:Phosphor-Stöchiometrie für längere Zeitreihen im Wechselspiel von Punkt- und diffusen Quellen. (c) Die Langzeit-Trajektorien des Nährstoffexports aus Einzugsgebieten und einer möglichen Entwicklung zu chemostatischen Verhältnissen mit geringer Konzentrationsvariabilität aufgrund flächiger landwirtschaftlicher Einträge. Dabei ermöglichen innovative daten-getriebene Methoden und der einzigartige Datensatz einen neuen Blick auf die Steuergrößen von Nährstoffexporten im mitteleuropäischen anthropogen überprägten Landschaftsbild. Die Ergebnisse ebnen zum einen den Weg für komplexitätsreduzierte Wasserqualitäts-Modelle auf der Skala von Einzugsgebieten. Zum anderen haben die Ergebnisse Relevanz für weitere Fachgebiete, wie der aquatischen Ökologie und des Umweltmanagements.
The report concludes with a global cumulative GHG emission cap for the period from 2010 till 2050. It outlines mid-term and long-term cumulative emission allowances for key countries under the three equity approaches and trajectories for these countries to keep global warming below 2 degrees Celsius. The objective of the report is to initiate a constructive debate among and foster long-term commitments of the parties while moving towards a fair, ambitious and binding Copenhagen agreement. The report was written on request of WWF.
Vorwärtstrajektorien der regionalen Kaltluftströmungssysteme. Die Daten sind Teil der landesweiten Planungshinweiskarte und zeigen gemeinsam mit den regionalen Kaltluftströmungssystemen die Bedeutung der überregionalen Betrachtung von Kaltluft. Die Trajektorien beschreiben den Pfad bestimmter kühler Luftpakete im Laufe der modellierten Nacht vom Entstehungsort bis hin zum Siedlungsraum.
Cloud samples for the isotopic analysis were collected in the framework of the Hill Cap Cloud Thuringia 2010 (HCCT-2010) campaign on Schmücke (50° 39'N/ 10° 46'E, 937 m a.s.l.; Germany) in September and October 2010 with a three-stage Caltech Active Strand Cloudwater Collector (CASCC) during 13 different cloud events with a temporal resolution of 1 to 3 hours. In a first step, we ensured that no additional fractionation occurred during sampling with the CASCC. The d values of the three sizes classes of the CASCC (4 µm to 16 µm, 16 µm to 22 µm and >22 µm) did not differ significantly, revealing that the cloud droplets of different sizes quickly equilibrate their delta value with the one of the surrounding vapor. delta values in the cloud droplets varied from -77 per mil to -15 per mil in d2H and from -12.1 per mil to -3.9 per mil in d18O and were fitted by d2H =7.8*d18O +13*10**-3. delta values decreased with temperature as well as towards the end of the campaign, representing a seasonal trend which is known from d values in precipitation. The deuterium excess of the cloud samples was generally higher than the Local Meteoric Water Line of the closest GNIP (Global Network of Isotopes in Precipitation) station. Rain decreases its deuterium excess during falling through an unsaturated air column, while the cloud droplets conserve the deuterium excess of the initial evaporation and thus have been found to be a good indicator for the airmass source region: higher deuterium excess was measured for polar air masses and lower deuterium excess for Mediterranean air masses. Changes in d values during one cloud event were up to 3.6 per mil (d2H) and 0.23 per mil (d18O), except for frontal passages, which were associated with increases of ~6 per mil per hour (d2H) and ~0.6 per mil per hour (d18O). Using a box model, we showed that the influence of condensation only was able to explain the variation in the isotope signal of two cloud passages. Consequently, we deduced that the water vapor "feeding" the cloud advected the measured changes. A trajectory analysis and moisture source diagnostic revealed that it is very likely that the variations were either related to rain out along the trajectories or to meteorological changes in the moisture source region. This was the first study using stable water isotopologues in cloud water manifesting their potential in the context of atmospheric water vapor circulation.
Im Projekt 'Circulation and Climate of the Indian Ocean' (CICIO) wird beantragt, die Zirkulation des westlichen Südindischen Ozeans mit profilierenden Tiefendriftern (Typ APEX) zu untersuchen, die auf flachen Trajektorien (200 m und 400 m) mit den Wassermassen mittreiben und alle 10 Tage Profile von Temperatur und Salzgehalt bis 2000 m messen und über Satelliten (ARGOS) absetzen. ... Die Arbeiten haben folgende Zielsetzungen: - Verbesserte Kenntnis der mittleren Zirkulation; Verfolgung des durch die Indonesischen Passagen eindringenden Pazifik-Wassers sowie des in der Südhemisphäre im Winter bei Abkühlung in die Sprungschicht eingetragenen (subduzierten) Wassers mit dem Südäquatorialstrom nach Westen, anteilige Aufspaltung in Somalistrom bzw. Verlassen des subtropischen Indischen Ozeans nach Süden und damit auch ein Beitrag zur Bestimmung der Ankopplung des Indischen Ozeans an das Weltmeer. - Untersuchung der Zusammenhänge zwischen Sprungschichtvariabilität im Auftrieb in der Auftriebszone bei 5-10 Grad S und deren Relevanz für die atmosphärische Variabilität. Diese Zone nimmt nach neuen Erkenntnissen eine Schlüsselrolle für die Niederschlagsvariabilität über Ostafrika ein. - Beitrag zu ARGO: Das Vorhaben soll auch ein deutscher Beitrag zum internationalen Programm ARGO ('Array for Real-time Geostrophic Oceanography') sein, mit dem in den kommenden drei Jahren derartige Floats alle Ozeane (mit einer geplanten Gesamtzahl von ca. 3000) abdecken sollen, um die Rolle des Ozeans für Klimaschwankungen besser verstehen zu können. Die Auswertung der Beobachtungen wird großteils in internationaler Absprache mit anderen ARGO-Gruppen des Indischen Ozeans (besonders USA und Frankreich) erfolgen.
Ziel dieses Projektes ist es, ein teilchenbasiertes numerisches Modell für die Simulation der Staubemission im Rahmen des äolischen Sandtransports zu entwickeln. Die Quantifizierung dieser Emission ist für die zuverlässige Repräsentation des Staubzykluses in Klimamodellen wesentlich, da die Aufnahme von Staubpartikeln in die Atmosphäre hauptsächlich durch den Beschuss des Sedimentbettes mit Sandpartikeln verursacht wird. Um den vertikalen Fluss emittierter Staubteilchen als Funktion der Boden- und Windbedingungen vorherzusagen, wurden verschiedene empirische Staubparametrisierungsschemata erarbeitet. Die Physik interpartikulärer Wechselwirkungen ist jedoch durch weitgehend unverstandene stochastische Kräfte gekennzeichnet, was die Entwicklung eines zuverlässigen theoretischen Staubemissionsmodells erschwert. Deshalb soll im vorliegenden Projekt ein numerisches Simulationswerkzeug, welches numerische Strömungsmechanik mit einem auf der Diskrete-Elemente-Methode basierenden Modell für granulare Dynamik koppelt, entwickelt werden, um die Trajektorien äolischer Sand- sowie emittierter Staubpartikel zu berechnen. Dabei werden die Trajektorien aller Teilchen in Luft und im Sedimentbett aus der Wirkung der Schwerkraft sowie interpartikulärer bzw. Teilchen-Wind-Wechselwirkungen berechnet, sodass auf die Annahme einer Splash-Funktion verzichtet wird. Zunächst soll ein physikalisches Modell für die interpartikulären Wechselwirkungen --- welche sowohl Kontakt- als auch van-der-Waals-Kräfte einbeziehen --- unter Berücksichtigung deren stochastischer Natur entwickelt werden. Um die Parameter dieses Modells zu bestimmen, werden Windkanalmessungen von Staubemissionsraten aus einem Sedimentbett unter gegebenen Partikelgrößenverteilungen und Windgeschwindigkeiten mit Vorhersagen der Simulationen verglichen. Daraufhin soll die Staubemission unter verschiedenen Verfügbarkeitsbedingungen mobilisierbarer Sedimente untersucht werden. Dies ist wichtig, um ein Parametrisierungsschema für die Staubemission aus schwer erodierbaren Böden (z.B. Böden mit biogener Kruste) aufstellen zu können.
Interdisziplinäre Bewertung unterschiedlicher waldbaulicher Eingriffe in Eichenbeständen, daraus Ableitung von Handlungsempfehlungen. 'Um mögliche gegenwärtige oder zukünftige Klimaänderungen beurteilen zu können, ist es unerlässlich, das Klima der Vergangenheit genau zu kennen und zu verstehen. Wertvolle Informationen über das vergangene Klima sind in Eiskernen von den beiden großen Eisschilden Grönlands und der Antarktis gespeichert. Insbesondere sind die Verhältnisse der stabilen Isotope des Schnees, 18-O und Deuterium, mit der Lufttemperatur korreliert und werden daher für die klimatische Interpretation von Eiskernen verwendet. Aber der Isotopengehalt hängt nicht nur von der Temperatur, sondern auch von anderen Faktoren ab, wie z.B. Saisonalität und Ursprungsgebiet des Niederschlags. Daher wird der Deuteriumexzess, eine Größe, die die Information von 18-O und Deuterium kombiniert, verwendet, um die Ursprungsgebiete des Niederschlags zu untersuchen. d hängt hauptsächlich von der Meeresoberflächentemperatur, der relativen Feuchte und der Windgeschwindigkeit im Ursprungs-gebiet ab. Indem man tested, unter welchen Annahmen für die im Ursprungsgebiet vorherrschenden Bedingungen die im Schnee gemessenen d-Werte mit Hilfe eines einfachen Isotopenmodells reproduziert werden können, erhält man Informationen über das Ursprungsgebiet. Der Spielraum für die möglichen Annahmen ist überraschend klein. Die meisten Deuteriumexzessuntersuchungen wurden für große Zeitmaßstäbe durchgeführt (Wechsel von Glazial zu Interglazial). In dieser Untersuchung werden Daten von der deutschen Antarktis-Überwinterungsstation ''Neumayer'' für eine Untersuchung in einem kleinen Zeitscale verwendet. Dort werden seit 20 Jahren Neuschneeproben unmittelbar nach dem Schneefall genommen. Durch die vorherrschenden hohen Windgeschwindigkeit wird der Schnee in einem gewissen Ausmaß verfrachtet, was zu Fehlern führen kann. Daher werden zunächst mit Hilfe eines Trajektorienmodells die Transportwege der Luftmassen, die Niederschlag nach Neumayer bringen, berechnet. Verschiedene Trajektorienklassen werden definiert, für die der mittlere Deuteriumexzess der Schneeproben bestimmt wird. Dann wird ein Isotopenmodell verwendet, um den beobachteten Deuteriumexzess zu modellieren. Da dieser stark von der relativen Luftfeuchte im Ursprungsgebiet des Niederschlags, die meist nicht bekannt ist, abhängt, soll ferner die Phasendifferenz zwischen Deuterium und Deuteriumexzess untersucht werden. Dazu werden Daten von einem Firnkern verwendet, der den Zeitraum von 1892-1981 abdeckt. Diese Phasendifferenz ist weniger stark von den Sättigungsbedingungen im Ursprungsgebiet abhängig und ist daher eine unabhängigere Bedingung, um Information über die Wasserdampfquelle abzuleiten. usw.
Der Webservice INSEL ist eine webbasierte Anwendung zur Bereitstellung hochwertiger Fachdaten sowie spezialisierter Algorithmen für die Binnenschifffahrt. Die Plattform wird seit 2021 im Rahmen mehrerer Forschungsprojekte entwickelt. Ziel von INSEL ist es, Infrastruktur-, Gewässer- und Verkehrsdaten zentral verfügbar zu machen und ergänzend fachliche Dienste zur Datenverarbeitung bereitzustellen. Damit soll die Digitalisierung und Automatisierung in der Binnenschifffahrt gezielt unterstützt werden. Der Dienst richtet sich an Forschungspartner, Entwickler datengetriebener Anwendungen und an die interessierte Öffentlichkeit. INSEL stellt seine Daten und Dienste über eine standardisierte REST-API zur Verfügung. Anwendungen können dabei automatisiert auf aufbereitete Fachdaten und Dienste zugreifen. Derzeit stehen die folgenden Dienste zur Verfügung: Stationierung, Rückstationierung, RIVER-ETA (Regression based Intelligent Vessel ETA Refinement), Routenplanung und Strömungsinterpolation. Über eine integrierte Swagger-UI lassen sich die API-Endpunkte direkt auf der Webseite interaktiv erkunden und ausprobieren. Ergänzend dazu bietet die Webseite eine Dokumentation und weiterführende Hilfestellungen. Mit diesem Ansatz schafft INSEL die Grundlage für innovative Anwendungen, etwa im Bereich der intelligenten Routenplanung, der adaptiven Fahrverhaltenssteuerung oder der Integration (teil-)autonomer Technologien in der Binnenschifffahrt. Der Webservice ist modular, erweiterbar und serviceorientiert konzipiert. Bei der Entwicklung stehen Wartbarkeit, Betriebssicherheit sowie ein stabiler und leistungsfähiger Einsatz im Vordergrund. Der Zugang zu INSEL ist grundsätzlich öffentlich. Aktuell erfolgt die Freischaltung noch per E-Mail-Anfrage, perspektivisch soll der Dienst jedoch ohne Registrierung nutzbar sein. Derzeit werden weitere Modelle, insbesondere für Prognosen, entwickelt. Zudem sollen in Zukunft zusätzliche Infrastrukturdaten wie Verkehrszeichen, Verbotszonen und Brückendurchfahrtshöhen über den Webservice abrufbar sein.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 277 |
| Europa | 3 |
| Land | 13 |
| Weitere | 2 |
| Wirtschaft | 2 |
| Wissenschaft | 361 |
| Zivilgesellschaft | 2 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 239 |
| Förderprogramm | 258 |
| Text | 14 |
| unbekannt | 25 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 17 |
| Offen | 348 |
| Unbekannt | 171 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 210 |
| Englisch | 355 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 12 |
| Datei | 60 |
| Dokument | 9 |
| Keine | 216 |
| Webseite | 244 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 277 |
| Lebewesen und Lebensräume | 480 |
| Luft | 256 |
| Mensch und Umwelt | 503 |
| Wasser | 455 |
| Weitere | 536 |