Das Projekt "Evaluierung des gekoppelten COSMO-CLM/NEMO-Nordic-Modells mit Focus auf Nord- und Ostsee" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutscher Wetterdienst (DWD), Geschäftsbereich Klima und Umwelt, Abteilung Klima- und Umweltberatung - Zentrales Klimabüro durchgeführt. Das regionale Klimamodell COSMO-CLM ist mit dem Ozeanmodell NEMO für die Nord- und Ostsee gekoppelt wurden. COSMO-CLM basiert auf dem numerischen operationell eingesetzten Wettervorhersagemodell COSMO (consortium for small-scale modelling) des DWD. NEMO (nucleus for european modelling of the ocean) ist ein globales Ozeanmodell, welches sowohl die Ozeandynamik als auch das Meereis und die Biogeochemie des Ozeans modelliert. Zur Kopplung des Atmosphärenmodells COSMO-CLM mit NEMO wird die vorhandene Kopplungssoftware OASIS verwendet, die im FP5 EU-Projekt PRISM (Program for Integrated Earth System Modelling) entwickelt wurde. Es ermöglicht den synchronen Austausch gekoppelter Informationen von Daten aus verschiedenen Modellen. Derzeit wird im regionalen Klimamodell COSMO-CLM die Meeresoberflächentemperatur des antreibenden Globalmodells bei jeder Randwertaktualisierung übernommen. Dadurch werden dynamische Prozesse im Ozean und die Gezeiten in COSMO-CLM vollständig vernachlässigt. Durch die Kopplung der Atmosphäre mit dem Ozean können folgende Prozesse in den Simulationen verbessert werden: - Wechselwirkung zwischen Atmosphäre und Ozean - Transport von Klimasignalen vom Nordatlantik in die Nordsee - regionale Dynamik der Nordsee, welche stark vom vorherrschenden Windfeld, den Wärmeflüssen zwischen Ozean und Atmosphäre und dem Austausch zwischen Schelfmeer und tiefem Ozean geprägt ist - Gezeiten - thermische Ausdehnung des Wassers im Nordseeküstenbereich - Wärmeflüsse zwischen Ozean und Atmosphäre und damit verbunden auch der Wärmeinhalt des Ozeans sowie die Tiefe und Stärke der Thermokline.
Das Projekt "Heat recovery from corrosive dryer exhaust air" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Süd-Chemie AG durchgeführt. Objective: To save energy by recovering the heat contained in the acidic fumes at temperatures below their dew-point and emanating from the drying operation of a bleaching powder plant. The air heated by the recovered heat will be fed back into the drying oven, saving an estimated 327 TOE/yr of primary energy. The novelty in this process consists in the use of ''Teflon'' as a corrosion-resistant coated on the heat exchanger. A 3 years payback is to be expected at project level. General Information: In the Moosburg plant, bleaching powder is produced by treating aluminium ore with hot HCl (hydrochloric acid). The hydrochloric residues are then air-dried in ovens, from which air exists at a rate of 200,000 m3/hr and at a temperature of 110 degree C, close to the dew-point. Part of this chlorine-containing (60,000 m3/hr or 48,000 kg/hr with 21 per cent of steam) is fed into a heat-exchanger built of glass-tubes in stainless steel casings (tubes and plates), coated internally with PTFE (Teflon). The air tightness between the tubes and plates will be provided by metallic gaskets coated with PFA, a highly thermal and chemical resistant material. The two airflows will move in counter-current, with the air to be preheated flowing inside the tubes. The primary air, cooled to 70 degree C, will flow to a humidifier for washing and then be released in the atmosphere. For a 38,000 kg/hr flow of air preheated from 20 degree C to 76 degree C during an annual 6,500 hours operation, a saving of 13 970GJ/year of natural gas can be achieved. From this, the electricity to operate two additional fans i.e. 130,000 Kwh/year must be substracted, leaving a net saving of 13 500 GJ/year, equivalent to 327 TOE/year. The heat recovery will be measured in 12 monthly recordings of temperature and flow. The pressures, dew-points and water consumptions will be equally monitored by the 30st June 1987. Achievements: During the preliminary start-up, several deficiencies were found in connection to the PFTE lining of the heat exchanger, the optimum function of the mist eliminator and the increased discharges of drips from the chimney due to condensate formation in the chimney waste-gas-stack. To avoid these defects, several actions were taken including repairs, coupling of dust eliminator and modification leading a partial quantity of the produced warm air into the waste-gas-stack. These modifications caused a 29 per cent cost increased and a 25 per cent decrease in actual energy economy measured. The equipment reliability is still to be proved during the measurement campaign.
Das Projekt "Upscale Error Growth - A2: Structure formation on cloud scale and impact on larger scales" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Institut für Physik der Atmosphäre durchgeführt. Cloud particles are determined by microscopic processes, such as nucleation/condensation, growth, aggregation and sedimentation. These processes can feedback on dynamics or organize themselves and form macroscopic cloud structures on the order of tens of kilometers. At particles scales (order of micrometers) only little energy is transferred in the system. However through forming structures on cloud scales, diabatic heat sources are confined and concentrated on this scale and can interact with atmospheric flows. In this project the formation of cloud structures and structures in clouds will be investigated. We will identify and determine possible structures in clouds containing ice crystals, i.e., mixed-phase clouds and pure ice clouds. In addition, we will identify the governing processes leading to structure formation and investigate the impact of cloud structures on processes on larger scales than cloud scale. Our approach is two-fold, using high-resolution modeling of clouds and mathematical analysis of cloud physics equations. For consistency, we start with a common analytical cloud model, which will be used in both parts of the project. In the modeling part of the project we will carry out high-resolution numerical simulation of clouds, represented by the cloud model coupled to equations of atmospheric motion (sound-proof models of compressible viscous flows). We will concentrate on convective situations, starting with moist Rayleigh-Benard convection, extended to multiphase systems, but proceed to more realistic convective scenarios. The output of the simulations will be evaluated in terms of temporal and/or spatial structures of clouds. Complementary, we will investigate the underlying equation of cloud physics combined with atmospheric dynamics using mathematical analysis. We will use different methods in order to identify possible structure formation. For direct analysis we will use techniques from dynamical system theory in order to analyze the equations in terms of equilibrium states, limit cycles, Lyapunov exponents, bifurcations due to parameters and attractors, respectively. On the other hand, we will use reduction techniques (e.g., as used for Landau-Ginzburg equations or reduced order methods) in order to simplify the underlying equations towards the governing processes determining structure formation. In a synthesis of these methods (structures in numerical modeling vs. mathematical analysis) we will finally derive some minimal models describing structure formation on cloud scale. These models will allow us to determine the impact of cloud scale structures on larger scales. Finally, we will carry out first numerical investigations on the impact of structured heat sources on atmospheric flows. Here, minimal models as derived during the project will be used for describing the structured heat sources, embedded into an atmospheric flow for certain idealized flow conditions. (abridged text).
Das Projekt "Teilprojekt 2, (Modul B)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Bio-und Geowissenschaften (IBG), IBG-3 Agrosphäre durchgeführt. Das Ziel des MCRA Verbundes ist die Entwicklung eines Modellreduktionsverfahrens, das es erlaubt, den Einfluss der Hydrodynamik und des Energietransports des tieferen Untergrundes in MiKlip Klimasimulationen im dekadischen Zeitmaßstab zu berücksichtigen. Vorarbeiten haben gezeigt, dass beide Prozesse die Massen- und Energiebilanz der Landoberfläche und der Atmosphäre über Zeiträume von 10 Jahren aufgrund des starken Gedächtniseffekts des Untergrundes beeinflussen. Das Ziel des Teilprojektes ist die Validierung des Modellsystems und der komplexen Parametrisierung (Landcplx). Ein spezieller Fokus bei der Validierung des kompletten Modellsystems wird auf die Vorhersage der Variabilität und Trends des Klimas während der vergangenen Dekaden gelegt. Die Validierung von Landcplx wird durch die enge Kooperation mit dem TERENO Programm (finanziert durch die Helmholtz-Gemeinschaft) ermöglicht. Die vier mesoskaligen TERENO Einzugsgebiete repräsentieren typische Bedingungen hinsichtlich geo-physikalischer, klimatologischer and hydrologischer Bedingungen Zentraleuropas. Für die Validierung werden diese umfangreichen Daten aus den TERENO Observatorien zusammengestellt und aufgearbeitet. Um zu überprüfen ob das Modellsystem in der Lage ist, dass Klima der nächsten Dekaden zu vorhersagen, wird das komplette Modellsystem dahingehend getestet, inwieweit der Klimawandel und die Variabilität der vergangenen Dekaden simuliert werden kann. Für die Validierung werden insbesondere Daten zu Abflüssen, Grundwasserstände und Bodentemperaturen Messdaten, sowie Messungen des latenten und sensiblen Wärmeflusses und Daten zur Vegetation (LAI, Biomasse) über Fernerkundungsdaten (z.B. MODIS, Landsat) aus den vier TERENO Observatorien genutzt. Des Weiteren werden integrale Wasserspeicheränderungsraten aus GRACE-Daten (MODUL E) für die Validierung über das gesamte Modellgebiet und die hoch aufgelösten Einzugsgebiete verwendet.
Das Projekt "Bildung und Abbau von Schadstoffen in der Naehe einer kalten Wand waehrend eines Verbrennungsprozesses" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Technische Strömungslehre durchgeführt. Das Forschungsvorhaben beschaeftigt sich mit der Entstehung von NO und CO waehrend der Expansion in einem Kolbenmotor, und zwar speziell mit dem Einfluss der - im Vergleich zum brennenden Gas - 'kalten' Zylinderwand. Der Verbrennungsvorgang wird mit einem Stossrohr simuliert, wobei die Rueckwand des Stossrohres die Wand des Hubraumes darstellt. Der an der Rueckwand reflektierte Stoss zuendet das Gemisch. Folgende Messungen werden in der Naehe der Stossrohrrueckwand ausgefuehrt: Messung des Brechnungsindexes in Schichten parallel zur reflektierten Wand; nach Raum und Zeit aufgeloeste Spektroskopie der Reaktionskontinua von CO+O-CO2+HV und NO+O-NO2+HV.
Das Projekt "Waerme- und Stoffaustausch in Kuehltuermen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Darmstadt, Fachgebiet Thermische Verfahrenstechnik und Heizungstechnik durchgeführt. Kuehltuerme haben die Aufgabe, die in einem Kuehlwasserstrom enthaltene Abwaerme eines Prozesses, insbesondere das der elektrischen Energieerzeugung, an die Atmosphaere abzufuehren. Dies geschieht in Nasskuehltuermen durch eine gekoppelte Waerme- und Stoffuebertragung. Dabei wird die durch den Turm stroemende Luft sowohl erwaermt als auch befeuchtet. Die Berechnungen des Waerme- und Stoffaustausches konnten so verfeinert werden, dass auch der Zustand der austretenden Luft bestimmt werden konnte. Dieser Zustand war frueher ohne Interesse, heute ist er aber fuer Massnahmen, die eine Reduzierung der Nebelbildung anstreben, die Ausgangsgroesse. Fuer die Abnahmeversuche an Kuehltuermen ergaben sich aus diesen Untersuchungen Hinweise, die in das Reglerwerk eingearbeitet werden sollen. Fuer die messtechnische Erfassung der Austrittsluft wurde ein einfach zu handhabendes Verfahren entwickelt, das auf der Ueberhitzung der gesaettigten oder uebersaettigten Luft beruht.
Das Projekt "Sub project: Timing and magnitude of C02 uptake by ocean crust through seawater interaction and carbonate veining" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Fachgebiet Petrologie der Ozeankruste durchgeführt. Fluid flow within the flanks of mid-ocean ridges is now recognized as one of the principal processes that control the budgets of many elements in the oceans and the aging ocean crust on long time scales. This includes CO2 for which carbonate veins in basalt crust impose an important sink, yet little is known about the respective global flux. In over thirty years of ocean drilling, ocean crust of all ages has been sampled to depths that allow an assessment of CO2 uptake in the uppermost crust, but flux estimates exisit only for a few sites. Old crust indicates global oceanic uptake fluxes of 2-4-1012 moles CO2/yr, whereas young crustal sections indicate uptake rates that are an order of magnitude smaller. These observations can only be reconciled if the crust takes up CO2 continuously throughout much of its life time, which is at odds with seismic and heat flow evidence suggesting progressive sealing of permeability and virtual shut down of circulation in crust older than 20-50 Myrs. We propose that this major conundrum in ocean floor research can be resolved by comprehensive and systematic analyses of carbonate veins from crustal sections that cover a range of ages of both slow and fast spread crust. Our approach is fourfold:(1) Logging of core archives to establish carbonate vein crustal inventories, (2) determination of trace element abundances in carbonate veins by laser ablation ICP-MS to determine the maturity of fluids from which the carbonate precipitated, (3) Sr isotope dating by laser ablation MC-ICP-MS analyses of suitable carbonate veins, and (4) determination of geochemical changes in vein halos. The expected results will lead to better estimates of the global CO2 flux between ocean crust and oceans and to a more comprehensive understanding of the timing and processes involved in setting this flux. The data will be merged with isotopic data (Ca, Sr, O, C) to be obtained within the framework of a companion proposal.
Das Projekt "Cloud-scale Uncertainties - B4: Radiative heating and cooling at cloud scale and its impact on dynamics" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ludwig-Maxililians-Universität München, Meteorologisches Institut, Lehrstuhl für Experimentelle Meteorologie durchgeführt. Clouds are important sources and sinks of diabatic heat, not only in terms of latent heat release but also with respect to absorption of solar radiation as well as absorption and emission of thermal radiation. Additionally, cloud shadows on the ground modify surface heating and thus sensible and latent heat fluxes. Although it has been demonstrated that cloud top cooling may reach values of several 100 K/day and that this may have a strong impact on cloud microphysics and local cloud evolution, it has not been demonstrated that there is actually an effect on weather, larger scale dynamics, and on atmospheric flow. This is even more true for radiative cooling from cloud sides which has been shown to reach values comparable to cloud top cooling but is completely neglected by any (one-dimensional) radiation scheme in current NWP or climate models. Radiation firstly affects the growth of cloud droplets, increasing (in case of thermal cooling) or decreasing (in case of solar heating) the rate by which they dissipate the energy released by latent heat. Secondly, the surrounding air is cooled or heated which directly feeds back on dynamics. The aim of the project is to study the question if realistic, three-dimensional radiative heating rates have an impact on cloud formation, and if there is an impact on atmospheric flow beyond cloud scale. To answer these questions, a reasonably fast but accurate representation of radiative heating rates in clouds will be developed for a cloud scale (EULAG) and an NWP model (COSMO). The project builds upon our previous work on three-dimensional heating and cooling rates and on development of reasonably fast approximations. A parameterization of heating rates depends strongly on the scale. For a cloud-resolving model like EULAG with a 100 m grid size and smaller, different approaches are needed compared to a numerical weather forecast model like COSMO: A cloud-resolving model allows properly resolving the radiation processes, but three-dimensional radiation transport requires interaction between many grid columns in the calculation which is a challenge for parallelization. The resolution of COSMO, on the other hand, requires parameterization of un-resolved cloud edge effects and sub-pixel cloudiness, but would need less interaction between individual grid columns. As a first step, we will study the impact of radiative heating and cooling in clouds on local circulation at cloud scale. For that purpose, an accurate yet fast approximation for 3D solar and thermal heating and cooling rates will be developed for the EULAG model in order to systematically study effects for a set of cloud-resolving simulations. (abridged text)
Das Projekt "Veränderungen im Süßwassergehalt des Arktischen Ozeans in den Jahren 2006-2008 im Vergleich zu 1992-1999" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung e.V. in der Helmholtz-Gemeinschaft (AWI) durchgeführt. Die Studie kommt zu dem Ergebnis, dass der Süßwassergehalt des oberen Arktischen Ozeans seit den 1990er Jahren um etwa 20 Prozent zugenommen hat. Das entspricht einem Anstieg von ca. 8.400 Kubikkilometern und hat dieselbe Größenordnung wie die Menge an Süßwasser, die im Mittel jährlich aus diesem Meeresgebiet in flüssiger oder gefrorener Form exportiert wird. Der Gehalt an Süßwasser im oberflächennahen Arktischen Ozean steuert, ob Wärme vom Ozean an die Atmosphäre oder an Eis abgegeben wird. Er wirkt sich auch auf die globale Ozeanzirkulation aus. Etwa zehn Prozent der globalen Festlandsabflüsse münden über die sibirischen und nordamerikanischen Flüsse in die Arktis, dazu kommt relativ salzarmes Wasser aus dem Pazifik. Dieses Süßwasser legt sich als leichte Schicht auf die tieferen salzreichen Ozeanschichten und koppelt damit auch deren Wärme von Eis und Atmosphäre weitgehend ab. Veränderungen dieser Schicht sind daher wichtige Steuergrößen für den sensiblen Wärmehaushalt der Arktis. Es ist zu erwarten, dass die zusätzliche Süßwassermenge im oberflächennahen Arktischen Ozean in den kommenden Jahren in den Nordatlantik ausströmen wird. Die Menge des aus der Arktis strömenden Süßwassers beeinflusst die Tiefenwasserbildung in der Grönlandsee und der Labradorsee, und hat damit Auswirkungen auf die globale Umwälzzirkulation des Ozeans. Insgesamt über 5.000 gemessene Salzgehaltsprofile wurden ausgewertet. Um die Tiefenverteilung des Salzgehalts zu messen, wurden Sonden von Schiffen aus eingesetzt oder an großen Eisschollen angebracht, so dass die Daten während der Eisdrift aufgezeichnet wurden. Auch Messwerte von U-Booten gingen in die Analysen ein. Ein Großteil der Daten stammt aus Expeditionen während des Internationalen Polarjahres 2007/08.Die starken Veränderungen in den oberen Wasserschichten bestehen in erster Linie aus einer Abnahme des Salzgehalts. Ein weiterer aber geringerer Effekt ist, dass die salzarmen Schichten mächtiger sind als früher. Der Süßwassergehalt des Arktischen Ozeans kann durch vermehrte Meereis- oder Gletscherschmelze, Niederschläge, oder über Flusseinträge zunehmen. Ein geringerer Export von Süßwasser aus der Arktis - in Form von Meereis oder flüssig - führt ebenfalls dazu, dass der Süßwassergehalt steigt. Die Autoren der Studie nennen veränderten Export von Süßwasser und veränderte Einträge aus den küstennahen Bereichen Sibiriens in den zentralen Arktischen Ozean als wahrscheinlichste Gründe. Mit Hilfe des gekoppelten Ozean-Meereis-Modells NAOSIM wurden die beobachteten Vorgänge simuliert. Die Modellexperimente erlauben, längere Zeiträume zu untersuchen, also auch Zeiten abzubilden, für die keine Messdaten vorliegen. Das Modell liefert auch wichtige Einblicke in die Ursachen des an- und abschwellenden Süßwassergehaltes und zeigt die große Bedeutung des lokalen Windfeldes. Messungen und Modell zeigen darüber hinaus, dass die Veränderungen des arktischen Süßwassergehaltes weit größere Gebiete umfassen als bisher angenommen.
Das Projekt "SO240 - FLUM: Fluidfluss und Manganknollen - Vorhaben: Wärmefluss" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Fachgebiet Meerestechnik / Umweltforschung durchgeführt. Der ozeanischen Lithosphäre wird durch die Zirkulation hydrothermaler Fluide signifikante Wärmemengen entzogen. An Ausbissen permeabler basaltischer Kruste zwischen impermeablen pelagischen Sedimenten kommt es zum Fluidein- und -austritt. Hinweise auf einen Eintrittsbereich von Meerwasser in den permeablen Basalt wurden am Fuß eines der zahlreichen Seamounts im Arbeitsgebiet im äquatorialen Ostpazifik gefunden. Perlschnurartig aufgereihte kleine Becken, wie sie für fossile Fluid-Austritte typisch sind, treten ebenfalls auf. Es ist das Ziel des Projektes, die Lokationen von Fluidein- und -austrittstellen mittels Wärmestrommessungen zu ermitteln und durch Porenwasseranalysen zu untersuchen. Im Umfeld von Fluideintrittsstellen kommt es zu einer nach oben gerichteten Sauerstoffdiffusion in die überlagernden Sedimente. Die dadurch bedingten oxischen Verhältnisse beeinflussen die biogeochemischen Prozesse in den Sedimenten und das Elementinventar von Manganknollen. Die Erfassung dieser Prozesse und deren Reichweite um die Eintrittsstellen ist eine weitere Aufgabe des Projektes.
| Origin | Count |
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| Bund | 189 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 189 |
| License | Count |
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| offen | 189 |
| Language | Count |
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| Deutsch | 189 |
| Englisch | 42 |
| Resource type | Count |
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| Keine | 121 |
| Webseite | 68 |
| Topic | Count |
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| Boden | 124 |
| Lebewesen & Lebensräume | 128 |
| Luft | 110 |
| Mensch & Umwelt | 188 |
| Wasser | 117 |
| Weitere | 189 |