Im Rahmen dieses Projekts soll das Wolkenpartikelinstrument PHIPS-HALO des KIT um die Messung der winkelabhängigen Polarisation von einzelnen Eispartikeln im rückwärtigen Streuwinkelbereich erweitert werden. Diese Messung ergänzt die bestehenden PHIPS-HALO-Messmethoden zur Erfassung der Partikelform sowie der winkelabhängigen Streufunktion. Die neuen Messmöglichkeiten des PHIPS-HALO/SID-3 Instrumentpakets des KIT werden in der Wolkensimulationskammer AIDA umfangreich getestet und charakterisiert, um diese am Ende der ersten Förderperiode für Messungen auf HALO zur Verfügung zu haben. Dadurch werden schon im Vorfeld der nächsten, für den Winter 2018/2019 geplanten Zirrusmission neuartige relevante Datensätze gewonnen, die von großem Nutzen für die Atmosphärenwissenschaft sein werden. Zusätzlich zu den Labormessungen, soll das verbesserte PHIPS-HALO Instrument sowie das PHIPS-HALO/SID-3 Instrumentpaket im Rahmen des Projekts auch auf anderen Messflugzeugen betrieben und getestet werden. Mit den erweiterten Messmöglichkeiten des PHIPS-HALO/SID-3 Instrumentpakets können in zukünftigen HALO-Missionen Validierungen von Satellitenbeobachtungen durchgeführt werden, die sich auf Polarisationsmessmethoden stützen. Da diese Messmethoden sehr empfindlich auf die Komplexität der Form sowie der Oberflächenrauheit der Eispartikel sind, könnte auf Basis solcher Validierungsmissionen die Frage geklärt werden, ob die Eispartikelkomplexität eine dominante mikrophysikalische Eigenschaft von Zirren ist. Sollte dies der Fall sein, würden Wolkeneispartikel einen deutlich anderen Strahlungseinfluss auf den Wärmehaushalt der Erde haben als bisher angenommen.
Im Rahmen des Projektes werden die Gestehungskosten fuer die Gasdruckregelung ueber den gesamten Lebenszyklus der GDRA bilanziert und auf der Basis von Messwerten der EVG mbH verifiziert. Das vorgeschlagene Rechenverfahren integriert explizit die Kosten fuer die Gasvorwaermung und greift die Struktur der VDI 2067 bzw. VDI 6025 auf. Neben der Kostenbetrachtung wurde parallel der Bezug zum Primaerenergiebedarf und den Treibhausgasemissionen, bewertet im CO2-Massstab hergestellt. Das Problem der Erdgasvorwaermung wird separat behandelt. Optimierungsmoeglichkeiten im Bereich der Waermebereitstellung werden abgeleitet.
Der Waermehaushalt der trockenfallenden Wattflaechen und der Wasserflaechen wird untersucht. Waermestroeme im Boden und Temperaturaenderungen des Wassers werden zusammen mit den meteorologischen Einflussgroessen an 4 Stationen registriert. Daraus laesst sich die Reichweite der Auswirkungen von Kuehlwassereinleitungen angeben, als Grundlage fuer biologische und klimatische Untersuchungen. Veraenderung der Temperaturverhaeltnisse im Wasser und Wattboden durch Kuehlwassereinleitungen. Die Arbeiten laufen im Rahmen des Umweltprogramms - Ueberwachung der Kuestengewaesser - der Bundesregierung. Profilmessungen unter verschiedenen Tide- und Witterungsbedingungen werden vom Schiff aus durchgefuehrt um die Dauerregistrierungen zu unterstuetzen bzw. zu ergaenzen.
Die Wechselwirkungen von solaren Strahlungsflüssen und biologischen Prozessen haben fundamentale Auswirkungen auf physikalische Prozesse, Verfügbarkeit von Nährstoffen und Primärproduktion in den oberen Ozeanschichten, sowie den Austausch von Gasen mit der atmosphärischen Grenzschicht. Durch die Absorption solarer Strahlung tragen optisch aktive Wasserinhaltsstoffe zur Erwärmung der oberflächennahen Ozeanschichten bei und beeinflussen so über die Temperaturabhängigkeit der Stoffwechselraten von marinem Phytoplankton Primärproduktion und Export von Biomasse. Aufgrund der im Vergleich mit dem offenen Ozean stärker variablen Konzentrationen von anorganischen Schwebstoffen und CDOM (coloured dissolved organic matter, im Folgenden als Gelbstoff bezeichnet) ist die Zusammensetzung der Wasserinhaltsstoffe in Küstengewässern und Schelfmeeren oftmals durch eine hohe Heterogenität gekennzeichnet. Die Bildung von Gelbstoff und Änderungen in dessen Zusammensetzung aufgrund nicht-konservativer Prozesse hängen dabei in hohem Maße von der Lichtverfügbarkeit, weiterer Umweltbedingungen sowie der Zusammensetzung des Phytoplanktons ab. Darüber hinaus haben heterogene Verteilungen von Phytoplanktonpigmenten und anderen Wasserinhaltsstoffen Auswirkungen auf sub-mesoskalige vertikale Mischungsprozesse und advektive Flüsse, und damit auch auf Wassertemperatur und dichte, sowie das oberflächennahe Nährstoffangebot. Ein gutes Verständnis der Energieflüsse an der Ozeanoberfläche und in den oberen Ozeanschichten sowie deren Auswirkungen auf den Wärmehaushalt in Küstengewässern und Schelfmeeren ist von großer Bedeutung für die Modellierung des regionalen ozeanischen Klimas. Das vorgeschlagene Projekt hat zum Ziel, den Beitrag von optisch aktiven Wasserinhaltsstoffen (einschließlich Phytoplankton, Gelbstoff und anorganischen Schwebstoffen) zu den Energieflüssen in den oberen Ozeanschichten und durch die Ozeanoberfläche hindurch zu quantifizieren. Es soll untersucht werden, inwieweit die heterogene Verteilung von Wasserinhaltsstoffen die sub-mesoskaligen vertikalen turbulenten Austauschvorgänge und advektiven Flüsse beeinflusst, und inwieweit die Lichtattenuation durch Gelbstoff Auswirkungen auf die Zusammensetzung des Phytoplanktons hat. Zu diesem Zweck soll ein gekoppeltes Atmosphäre Ozean Zirkulationsmodell mit integriertem bio-optischem Modul synchron mit einem Atmosphäre Ozean Strahlungstransportmodell betrieben werden, so dass Erwärmungsraten aufgrund hochvariabler Konzentrationen von optisch aktiven Inhaltsstoffen mit hoher Genauigkeit berechnet, und so deren Auswirkungen auf die biophysikalischen Prozesse im Ozean analysiert werden können.
Der Weddellwirbel transportiert Wärme zu den Schelfeisen der Antarktis und reguliert die Dichte der Wassermassen, die den untersten Ast der globalen Umwälzzirkulation versorgen. Er stellt somit einen fundmentalen Bestandteil des globalen Klimasystems dar. Jedoch ist sehr wenig darüber bekannt, wie der Weddellwirbel auf langfristige Änderungen des atmosphärischen Antriebs reagieren wird. Der Auftrieb stellt eine wichtige Komponente im Klimasystem dar, da er Quellwassermassen durch Wärmeverluste und durch von Eisschmelze hervorgerufene Süßwassereinträge modifiziert. Während die beobachteten positiven Langzeittrends von Nährstoffkonzentrationen und Salzgehalten auf einen verstärkten Auftrieb hindeuten, könnte die im gleichen Zeitraum beobachtete Reduktion der Aufnahme von anthropogenem Kohlenstoff auf einen verringerten Auftrieb schließen lassen. Zusätzlich zum Auftrieb ist auch die Rolle der turbulenten wirbelbedingten Diffusion von Wärme kaum verstanden, aber möglicherweise von großer Bedeutung. Sie könnte einen wichtigen Mechanismus darstellen, um Wärme vom südlichen Ast des Weddellwirbels sowohl hin zum Zentrum maximaler Auftriebs zu befördern, als auch zu den Schelfeisen der Antarktis, wo die Wärme deren Abschmelzen und somit auch den Meeresspiegelanstieg vorantreiben könnte.Meine Vorarbeiten zeigen, dass Maud Rise eine wichtige Rolle für den Wärmehaushalt des Weddellwirbels spielt, dass aber gleichzeitig die kritischen Prozesse lokal bislang kaum in Feldstudien aufgelöst worden sind. Die Erforschung der Bedeutung von Maud Rise bezüglich des Wärmehaushalts ist von aktueller Bedeutung, da die Weddell-Polynya in 2017 nach vier Dekaden der Abwesenheit direkt über Maud Rise zurückgekehrt ist.Das Ziel von WedUP ist es, die langzeitlichen, großräumigen Änderungen der Zirkulation und des Auftriebs im Weddellwirbel zu bestimmen und deren Auswirkungen auf den Wärmehaushalt des Ozeans zu erforschen. Verbesserte Abschätzungen der räumlich und saisonal schwankenden Eddy-Diffusion sollen Analysen zum Beitrag von wirbelbedingten Wärmetransporten sowohl vom Zentrum des Weddellwirbels als auch zu den Schelfeisen ermöglichen. Abschließend soll eine Fallstudie basierend auf den zuvor erfolgten Auswertungen mit dem Ziel durchgeführt werden, die Rolle des Ozeans für das Auftreten der Weddell-Polynya in 2017 zu erforschen. WedUP wird den umfangreichen Datensatz des Argo-Float Observatoriums nutzen, das eine Abdeckung des Weddellwirbels seit 2002 zu allen Jahreszeiten und auch in von Meereis bedeckten Gebieten gewährleistet. Diese Daten sollen mit seehundgebundenen, schiffsgebundenen, und verankerungsgebundenen Messungen kombiniert werden, um die raumzeitlichen Änderungen des Salzgehalts und der Schichtung in Oberflächennähe zu erfassen. Die Erfassung von Langzeittrends in den Nährstoffkonzentrationen, oberflächennahen Salzgehalten und Radionukliden soll mich in die Lage versetzen, Änderungen der Rate des Auftriebs im Inneren des Weddellwirbels zu bestimmen.
Das globale Netz von Fließgewässern erstreckt sich über 80 Millionen Kilometer. Es ist der Schlüssel für menschliche Besiedlung, unterstützt die vielfältigen Gewässerökosysteme und transportiert Sedimente & Kohlenstoff in die Ozeane. Die Verdunstungsverluste dieser Wasseradern wirken sich auf die Wasservorräte aus und können durch Veränderungen des Energiehaushalts und der Wassertemperatur auch chemische und biologische Prozesse in Flussökosystemen beeinflussen. Derzeit sind die Schätzungen zur Verdunstung aus Flüssen weitgehend lokal und empirisch. Es mangelt ihnen auf verschiedenen Ebenen an Vorhersagbarkeit für unterschiedliche Fluss- & Klimabedingungen. Besonders die Auswirkungen von Turbulenzen und Durchmischung dieser dynamischen Verdunstungsflächen, die aerodynamischen Wechselwirkungen mit der darüber liegenden Luft, die unterschiedliche Strahlung und die Strömungseigenschaften wurden bisher nicht systematisch in skalenübergreifende Verdunstungsmodelle integriert. Im Gegensatz zu Penman-basierten Methoden, die sich auf empirische Oberflächenaustauschkoeffizienten stützen, wird in diesem Projekt ein physikalisch basierter Rahmen für die Verdunstungsbegrenzung in Fließgewässern unter Berücksichtigung eines skalengerechten Energieverteilungsschemas entwickelt. Es wird ein Modell eines charakteristischen Fließgewässerprofils (1-D) entwickelt, das die wesentlichen Aspekte der Durchmischung und Turbulenz sowie unterschiedliche Strahlungsenergiezufuhren und Strömungseigenschaften berücksichtigt. Mit dieser vereinfachten Darstellung werden die Hauptprozesse, die Verdunstungsverluste & Wassertemperaturen beeinflussen, in skalierbarer Weise erfasst und unsere Abhängigkeit von der Empirie verringert. Unsere Ziele sind: - Die Entwicklung eines mechanistischen Ansatzes, der hydro-aerodynamische Merkmale mit der Verteilung der Strahlungsenergie und der Wärmebilanz charakteristischer Flussprofile verbindet, um Verdunstungsverluste für Flussabschnitte zu quantifizieren - Systematische Labor- und Feldexperimente zur Bestimmung dominanter Flussmerkmale und Umweltfaktoren, die die Verdunstungsdynamik bestimmen, um die Modellevaluierung und das Upscaling zu ermöglich. - Die Klassifizierung räumlich-zeitlicher Merkmale des globalen Flussnetzes, um die Skalierung des theoretischen Ansatzes zu unterstützen. Für das Projekt werden Labor- und Feldgeräte sowie Fachwissen des Desert Research Institute (USA), des Forschungszentrums Jülich (Deutschland), der Universität Utrecht (Niederlande) und der Boston University (USA) genutzt. Die quantitativen Rahmenbedingungen ermöglichen es, künftige Klimaauswirkungen auf die Fließgewässereigenschaften und deren ökologischen Folgen zu bewerten. Die besseren Schätzungen der Verdunstungsverluste des globalen Flussnetzes werden Wissenslücken bezüglich der Wasserbilanz & -verfügbarkeit in Trockengebieten schließen und unser Wissen für den regionalen & grenzüberschreitenden Wassertransfer und die Wasserrechte verbessern.
Gewinnung langjaehriger Messreihen ueber die Schwankungen des Wasser- und Eishaushaltes an Testgletschern. Erfassung und Begruendung der jaehrlichen Aenderungen des Wasserkreislaufes in den natuerlichen hochalpinen Einzugsgebieten und in den kuenstlich veraenderten. Wasserbilanz eines groesseren alpinen Einzugsgebietes im Zusammenhang mit den jahreszeitlichen Schwankungen der Schneedecke, Begruendung der jahreszeitlichen sowie laengerfristigen Aenderungen aufgrund jaehrlich unterschiedlicher Witterungsverhaeltnisse und klimatischer Schwankungen. Bestandsaufnahme und Erfassung der Aenderungen des Naturraumpotentials im Hochgebirge am Beispiel eines typischen hochalpinen bzw. alpinen Einzugsgebietes. Angewandte Aspekte bez. der rationellen Wasserkraftnutzung (E-Wirtschaft als potentieller Nutzer). Aenderung des Wasserdargebotes infolge von Klima- und Gletscherschwankungen. Beziehungen zum Problem der kuenstlichen Beeinflussung der Naturlandschaft durch den Menschen und zur Frage des Naturschutzes (Abgrenzung Nationalpark Hohe Tauern, Nutzung des Naturraumpotentials innerhalb des Parks). Praktische Auswirkungen des sich anbahnenden Gletschervorstosses. Durch die Einbindung des Projekts in die Projektziele der UNESCO und in die langfristigen Programme der Intern. Kommission fuer Schnee und Eis 'Eis-, Wasser- und Waermehaushalt vergletscherter Einzugsgebiete', wobei mehrere Testgebiete in Profilen ueber die ganze Erde angeordnet sind, erlangt das Projekt ueberreg. Bedeutung und kommt der intern. Verpflichtung nach Zusammenarbeit auf dem Gebiet der globalen Erforschung des Wasserkreislaufes u. seiner klimatischen Gegebenheiten und seiner Schwankungen nach.
Was ist Infrarot-Strahlung? Infrarotstrahlung ( IR - Strahlung ) - auch als Wärmestrahlung bezeichnet - ist Teil der optischen Strahlung und damit Teil des elektromagnetischen Spektrums (siehe Abbildung). Sie schließt sich in Richtung größerer Wellenlängen an das sichtbare Licht an. Ihr Wellenlängenbereich reicht von 780 Nanometer bis 1 Millimeter. Unterteilung in IR -A-, IR -B- und IR -C- Strahlung Infrarotstrahlung wird unterteilt in die kurzwellige IR -A- Strahlung mit einem Wellenlängenbereich von 780 bis 1400 Nanometer, die IR -B- Strahlung (1400 bis 3000 Nanometer) und den langwelligen Teilbereich, die IR -C- Strahlung (3000 Nanometer bis 1 Millimeter). Elektromagnetisches Spektrum Sonne als wichtigste Quelle für Infrarot- Strahlung Die wichtigste natürliche Quelle für Infrarot- Strahlung ist die Sonne. Infrarot- Strahlung hat einen Anteil von ca. 50 Prozent an der Sonnenstrahlung, die den Erdboden erreicht. Außerdem gibt die durch die Sonneneinstrahlung erwärmte Erde Infrarot- Strahlung ab. Wärmehaushalt der Erde Durch die in der Atmosphäre enthaltenen natürlichen und künstlichen Gase wie Wasser, Kohlendioxid, Ozon, Methan und Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) wird die von der Erde abgegebene Infrarot- Strahlung absorbiert. Dies führt zu einer zusätzlichen Erwärmung der Erde. Dieser Prozess ist für den Wärmehaushalt der Erde und damit auch für die globale Erwärmung (Klimawandel) von entscheidender Bedeutung. Entdeckung durch William Herschel im Jahr 1800 Die Entdeckung beziehungsweise der Nachweis der Infrarot- Strahlung gelang dem deutschen Astronomen William Herschel erstmalig im Jahre 1800. Er zerlegte das Sonnenlicht mit einem Prisma in seine spektralen Teile und fand dabei jenseits des roten, das heißt langwelligsten Bereichs des sichtbaren Lichts eine nicht sichtbare aber wärmende Strahlung . Die Fähigkeit zur Erwärmung von Stoffen dient auch heute noch zum Nachweis der Infrarotstrahlung. "Warme" Körper geben Infrarot- Strahlung ab Jeder "warme" Körper (Körpertemperatur oberhalb des absoluten Nullpunkts von circa -273 °C ) gibt Infrarotstrahlung ab. Die abgestrahlte Energiemenge und die Wellenlängenverteilung der Strahlung hängen von der Temperatur des Körpers ab. Je wärmer ein Körper ist, umso mehr Energie in Form von IR - Strahlung gibt er ab und umso kürzer ist die Wellenlänge der Strahlung . Stand: 14.03.2024
Das inter- und transdisziplinäre Verbundprojekt IWAES verfolgt das Ziel, durch einen innovativen ganzheitlichen Ansatz Infrastruktursysteme der Siedlungswasserwirtschaft zur Ein- und Ausspeicherung von Wärme- und Kälteenergie innerhalb eines Stadtquartiers unter integrativer Betrachtung von Stadtentwicklungsprozessen zu adaptieren, um so die Grundlage für einen ausgeglichenen Wärmehaushalt im urbanen Umfeld zu schaffen. Das Verbundvorhaben IWAES stellt die zentralen Themen der Richtlinie 'Ressourcen-effiziente Stadtquartiere für die Zukunft' Wasserwirtschaft und Flächennutzung in den Fokus der Bearbeitung. Hierbei sind folgende Fragestellungen zu beantworten: - Kann durch eine technische und stadtplanerische Optimierung ein ausgeglichener Wärme-/Kältehaushalt innerhalb eines Stadtquartiers erreicht werden? - Wie sieht eine effiziente und technisch realisierbare Infrastruktur zur Verteilung und Speicherung der Wärmeenergie unter Nutzung der Konstruktionen des Siedlungswasserbaus aus?
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 248 |
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| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 241 |
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| License | Count |
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| Topic | Count |
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| Boden | 172 |
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