Im Projekt "Ein kostengünstiges mechanisch gesteuertes polarimetrisches Phased-Array Doppler Wetterradar, Phase 2" entwickelt das Fraunhofer FHR in Kooperation mit dem Institut für Geowissenschaften, Abteilung Meteorologie der Uni Bonn einen Prototyp eines Phased-Array-Radars (PAR) auf Basis einer AESA-Antennenapertur (Active Electronically Scanned Array), mit dem Ziel innerhalb einer Minute eine volumetrische Wetterkarte zu erstellen. Ein PAR-Wetterradar ist optimal geeignet, um die zeitliche Auflösung durch elektronische Strahlschwenkung zu verbessern. Aus Kostengründen konnte sich diese Technologie bisher aber nicht gegenüber Reflektorsystemen durchsetzen. In Phase I wird eine neuartige Antennenlösung zur Entkopplung von Strahlschwenkung und Fokussierung untersucht, um so Komplexität und Kosten zu minimieren. Anstatt wie üblich die Apertur sowohl für die Strahlschwenkung als auch für die Fokussierung zu verwenden, fokussiert ein Parabolzylinder im Azimut, während ein kompakter PAR in seiner Brennlinie die elektronische Schwenkung sowie die Fokussierung in der Höhe ermöglicht. Zur Erzeugung polarimetrischer Momente hoher Qualität wurde eine spezielle aktive Antennenansteuerung entwickelt, um eine Unterdrückung der Kreuzpolarisation von über 40 dB in Broadside und über 30 dB bei einer Strahlneigung von 45° zu erreichen.In Phase II wird die Implementierung der Strahlschwenkung zur Fertigstellung und operationalen Bewertung des Prototyps angestrebt. Im Wesentlichen sollen Strahlbeschleunigungstechniken zur schnellen Erzeugung volumetrischer Wetterkarten untersucht werden, da die einfache Verkürzung der Verweilzeit (Dwell Time) zu größeren statistischen Unsicherheiten bei den polarimetrischen Momenten führen würde. Mit Beam Multiplexing (BMX, sequentielle Übertragung von Impulspaaren entlang verschiedener Richtungen) sollen die Dekorrelation von Stichproben erhöht und schnellere Scans bei gleichbleibender Datenqualität erzielt werden. Darüber hinaus soll mit einem herkömmlichen Step-Scan-Verfahren das BMX für die unteren Elevationen in Abhängigkeit von der spezifischen Wetterereignisstatistik adaptiv ergänzt werden. Die sorgfältige Realisierung eines solchen adaptiven Scannens wird als wesentlicher Schritt angesehen, um das Scan-Beschleunigungspotential von PARs voll auszuschöpfen und ein automatisiertes priorisiertes Tracking potenziell gefährlicher Wetterereignisse zu erreichen.Die Universität Bonn wird die Messungen der überlappenden X-Band-Forschungsradare für eine eingehende Bewertung des neuen PAR und seiner polarimetrischen Fähigkeiten nutzen. Darüber hinaus ermöglicht die neue Technologie die Überwachung der vorkonvektiven Umgebung mit einer höheren zeitlichen Auflösung, was wiederum die Fähigkeit verbessert, Wasserdampffelder aus vom Radar erfassten Änderungen des Brechungsindex abzuleiten. Wir werden die neuen Fähigkeiten bewerten und somit zum fünften Ziel des SPP beitragen, d.h. zur radarbasierten Erfassung der Konvektionsinitiierung.
Cherry leaf roll virus (CLRV) is a plant pathogen of economic and ecologic importance. It is globally distributed in a wide range of forest, fruit, and ornamental trees and shrubs. In several areas of cherry and walnut production CLRV causes severe losses in yield and quality. With current reference to the rapid dissemination and strong symptom expression in Finnish birches and the Germany-wide distribution of CLRV in birches and elderberry, we continuously investigate and gradually reveal CLRV transmission pathways as by pollen, seeds or water. However, modes and interactions responsible for the wide intergeneric host transmission as well as for the exceptional CLRV epidemic in Fennoscandia still remain unknown. In this project systematic studies shall investigate biological vectors as a causal agent to finally derive control mechanisms and strategies to avoid new epidemics in different hosts and geographic regions. Detailed monitoring of the invertebrate fauna of birch stands/forests and elderberry plantations in Germany and Finland shall reveal potential vectors to subsequently study them in detail by approved virus detection methods and transmission experiments. Molecular analyses of the CLRV coat protein shall prove its role as a viral determinant for a virus/vector interaction. Consequently, this project essentially will contribute important answers on the CLRV epidemiology, and this will be a key element within the first network of research on plant viral pathogens in forest trees.
Bacteria of the genus Legionella cause waterborne infections resulting in severe pneumonia. In Europe, 70Prozent of the cases of the so-called Legionnaires disease (LD) originate from strains of L. pneumophila serogroup (Sg) 1, 20Prozent from other L. pneumophila serotypes and 10Prozent from other Legionella species. In contrast, in the Middle East most legionella infections are due to L. pneumophila Sg3. The overall objective of this project is to advance current knowledge on the ecology of legionella in freshwater systems, the environmental factors affecting their occurrence, virulence potential and infectivity and to understand their transmission to humans. We will analyze the major environmental factors regulating the abundance of legionella, such as grazing and assimable dissolved organic carbon, because the occurrence of these heterotrophic bacteria in aquatic habitats is highly dependent on these factors. We will use an integrated molecular approach based on highresolution diagnostics of environmental samples and clinical isolates to determine the abundance, activity and virulence potential of Legionella populations in-situ. Combining environmental and molecular epidemiological data, we aim at understanding the link between ecology and population dynamics of legionella and cases of LD. The project will result in a novel understanding of the molecular epidemiology of legionella and provide new surveillance tools and strategies to prevent LD.
Organisches Material (OM) tritt häufig in sedimentären Erzlagerstätten auf, wird aber zumeist nicht in einen direkten genetischen Zusammenhang gebracht. Aus diesem Grunde sind neue grundlegende Erklärungsansätze vonnöten, um organisch-anorganische Wechselwirkungen in einen direkten Zusammenhang zur Bildung von Erzlagerstätten zu bringen. Es ist das Ziel dieses Forschungsantrages, den Einfluß von OM auf erzbildende Prozesse des “Kupferschiefer-Systems” zu untersuchen. Derartige neue Erkenntnisse sollen es ermöglichen, ein solches Analog auf andere schichtgebundene Erzlagerstätten zu übertragen, indem Erkenntnisse aus unterschiedlichen und neuartigen analytischen Verfahren kombiniert werden. Das “Kupferschiefer-System” hat bereits seit dem Mittelalter ökonomische Bedeutung. Bergbau auf diese Lagerstätten wird noch heute in Polen betrieben während in Deutschland derartige Aktivitäten zum Erliegen gekommen sind. Allerdings werden zur Zeit Überlegungen angestellt, die Spremberg-Lagerstätte, die sich über die brandenburgisch-sächsische Landesgrenze erstreckt, auszubeuten. Darüberhinaus werden derzeitig Kupferschiefer-Bohrungen in Thüringen abgeteuft. Ein wesentliches Merkmal des "Kupferschiefer-Systems" in Deutschland und Polen sind die geringen thermischen Überprägungen, die es erlauben, das OM mit organisch-geochemischen und bildgebenden Verfahren aufzulösen. Und es ist genau diese geringe thermische Reife des OM (frühes Ölfenster) im südlichen Brandenburg, Sachsen-Anhalt und im nordwestlichen Bayern, die den Kupferschiefer zu einem geeigneten natürlichen Laboratorium machen, um Erkenntnisse auch auf geologisch ältere Systeme mit höherer thermischer Überprägung zu übertragen und somit die Aufsuchung, Bewertung und dann auch die Ausbeutung zu verbessern. Der hier vorgeschlagene Ansatz, unterschiedliche analytische Verfahren zu kombinieren, soll bislang fehlende Erkenntnisse liefern, um organisch-anorganische Wechselwirkungen auf kleinskaligen Dimensionen besser zu verstehen. Es ist daher das Konzept, etablierte organisch-geochemische (z.B. GC-MS) und bildgebende Verfahren (organische Petrographie, REM, TEM) zu kombinieren mit neuen Methoden. Eine dieser neuen Methoden ist die Fourier-Transform Ionenzyklotronresonanz-Massenspektrometrie (FT-ICR-MS), die es ermöglicht, organische NSO-Komponenten auf ihre Bedeutung für erzbildende Prozesse zu überprüfen. Darüberhinaus sollen weitere neue Technologien eingesetzt werden: die "Scanning transmission X-ray"-Mikroskopie (STXM) sowie die "Molecular imaging"-Massenspekrometrie (MALDI-MSI), die es ermöglichen, organische Bindungstypen zu charakterisieren und die räumliche Verteilung organischer Moleküle im Zusammenhang mit Erzmineralen darzustellen.
Unser Teilprojekt befasst sich mit der Bereitstellung von materiellen und nicht-materiellen Beiträgen für den Menschen durch die Natur, auch Naturbeiträge genannt. Ziel der ersten Phase war es, Tiere und Pflanzen zu identifizieren, die am Kilimandscharo solche Naturbeiträge leisten, diese Beiträge zu quantifizieren und den Einfluss von Landnutzungsintensität, Klima und Meereshöhe auf diese zu untersuchen. Für materielle Naturbeiträge konnten wir zeigen, dass die Baumartenvielfalt essenziell für die Bereitstellung von Holzprodukten ist und mit steigender Landnutzungsintensität und Meereshöhe abnimmt. Bei Ernteerträgen waren Biodiversität und menschliche Beiträge wie Dünger und Arbeit entscheidend. Für nicht-materielle Naturbeiträge waren die Vielfalt an Arten und Lebensräumen sowie abiotische Eigenschaften des Berges wichtig. Unsere Ergebnisse zeigen auch, dass Naturklänge vielfältige nicht-materielle Naturbeiträge, z.B. in Form von Reminiszenz, leisten. Unsere Studien deckten zudem wichtige Wissenslücken auf, denen wir uns in der zweiten Projektphase widmen möchten. Erstens ist unklar, wie Naturbeiträge durch biotische Interaktionen wie Bestäubung und Samenausbreitung reguliert werden. Daher werden wir mithilfe bestehender Daten und maschinellem Lernen ökologische Netzwerke zwischen Pflanzen und Tieren ableiten, um zu untersuchen, wie diese Interaktionen die Naturbeiträge von Pflanzen beeinflussen. Zweitens wurden Nachteile der Natur für den Menschen bisher wenig untersucht. Deshalb wollen wir durch Literaturrecherche und Interviews ein umfassendes Verzeichnis nachteiliger Naturbeiträge am Kilimandscharo erstellen. Einen besonders wichtigen Aspekt, die Krankheitsübertragung durch Tiere, möchten wir zudem genauer erforschen. Dazu werden wir das Darmmikrobiom von Fledermäusen und Nagetieren untersuchen und Bewegungsprofile von Fledermäusen erstellen. Wir werden auch quantifizieren, in welchem Verhältnis das Risiko der Krankheitsübertragung durch eine bestimmte Fledermausart zu deren Potenzial für nützliche Naturbeiträge in Form von Samenausbreitung steht. Drittens wurde bislang nicht untersucht, ob die von Menschen empfundenen Naturbeiträge von den tatsächlichen Naturbeiträgen abweichen und welche Konsequenzen daraus entstehen. Deshalb planen wir Interviews, um empfundene Naturbeiträge sowie Einstellungen und Verhaltensabsichten gegenüber der Natur zu untersuchen. So können wir empfundene mit tatsächlichen Naturbeiträgen vergleichen und entschlüsseln, welchen Einfluss die Wahrnehmung von nützlichen und nachteiligen Naturbeiträgen, sowie deren Verhältnis, auf Einstellungen und Verhalten gegenüber der Natur hat. Das Projekt kann zu einem besseren Verständnis der Mechanismen beitragen, die die Bereitstellung und das Zusammenspiel verschiedener Naturbeiträge bestimmen. Die geplante Forschung hilft zudem, wesentliche Faktoren zu identifizieren, die als Hebel dienen können, um die gegenseitigen Wechselwirkungen von Mensch und Natur zu verbessern.
Ziel des TP A01 (Reese/Simon) ist es, mit Hilfe eines sogenannten modularen Strukturgenerators möglichst viele in der Baupraxis umsetzbare Varianten von bioinspirierten Strukturen aus Carbonbeton zu generieren. Dafür werden die in TP A03 erhobenen Daten verwendet, um einzelne Module von Pflanzen zu definieren, nachzubilden, an bautechnische Anforderungen anzupassen und dann effizient zu berechnen. Basierend auf einer neuartigen Kombination von Substrukturtechnik, Modellreduktion und Kombinatorik wird damit ein Screening-Algorithmus entwickelt, der diese Elemente automatisiert zu biologisch inspirierten Strukturen zusammenstellt.
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