Die Nukleation von Eispartikeln spielt eine wichtige Rolle bei der Wolken- und Niederschlagsbildung, mit Konsequenten für die atmosphärische Chemie, die Wolkenphysik und das Erdklima. Für eine Quantifizierung und Vorhersage des Einflusses von Wolken in Wettervorhersage- und Klimamodellen muss die Bildung von Eispartikeln daher in einer realistischen Art und Weise beschrieben werden. Einer der wichtigen Bildungsmechanismen ist dabei die heterogene Eisnukleation im Immersionsmodus, bei dem Eis an der Oberfläche eines in einem wässrigen Tröpfchen suspendierten Eiskeims - zum Beispiel eines Mineralstaub- Partikels - gebildet wird. Wir werden im Rahmen dieses Forschungsprojekts zahlreiche Gefrierexperimente im Immersionsmodus durchführen. So werden eine Reihe verschiedener, als Aerosolpartikel in der Atmosphäre vorkommende Materialien auf ihre Eisnukleationseigenschaften hin untersucht werden. Insbesondere sollen hier die Temperatur- und Zeitabhängigkeit der von diesen Materialien ausgelösten Eisnukleation quantifiziert werden. Dabei werden wir spezielles Augenmerk auf die systematische Untersuchung der von porösen Materialien ausgelösten Eisnukleation legen. Es sollen sowohl synthetische Materialien wie beispielsweise mesoporöse Silikate untersucht werden, als auch natürlich vorkommende Materialien wie etwa mikroporöse Zeolithe.
Eine zentrale Herausforderung zukünftiger Energiesysteme besteht darin, die verfügbare Energie mit der Nachfrage örtlich, zeitlich und quantitativ abzustimmen. Dieser Übergang zu nachhaltigen Systemen setzt Politik, Stadtplaner, Energielieferanten und Netzbetreiber zunehmend unter Druck. In den letzten Jahrzehnten hat die Forschung und Entwicklung (F&E) im Bereich von Gebäudestandards und Gebäudeeffizienz sowie im Bereich von Heizung, Lüftung und Klimatechnik (HLK) Systemen große Fortschritte erzielt; es ist mit keinen Breakthroughs mehr zu rechnen. Die Partizipation der NutzerInnen sowie die Nutzbarmachung von neuen Daten- und Informationsquellen zeigt jedoch noch ein großes Potential für die Energieoptimierung und Planung von Gebäuden, Quartieren und übergeordneten Energiesystemen. Zentrales Ziel des Projektes GameOpSys ist die Entwicklung einer mobilen Anwendung, welche durch Partizipation des Nutzers und der Nutzerin via Gamification nutzbare Daten und Informationen zur eigenen Kosten- und Energieoptimierung (Strom und Wärme) generiert. Die Kombination von diesen Daten mit Smart-Home Anwendungen und Internet of Things ermöglicht das übergeordnete Ziel zu erreichen: die sektorübergreifende Energieoptimierung und verbesserte Planung von Gebäuden, Quartieren und übergeordneten Energiesystemen. Der transdisziplinäre Ansatz des Projektes hat folgenden Innovationsgehalt gegenüber bestehenden Konzepten und Dienstleistungen: (i) Das Potential der Nutzerpartizipation durch Gamification sowie die Nutzbarmachung von Daten und Informationen wird durch die Integration von mathematischen und computational Methoden in die mobile Anwendung signifikant erhöht. Während relevante Technologien und Entwicklungen (z.B. PEAKapp) auf vereinfachten Modellen (z.B. auf ökonomischen Zeitreihenanalysen) basieren, hat die Integration von detaillierten physikalischen und datengetriebenen Modellen (maschinelles Lernen) in Kombination mit ausgefeilten Optimierungsmethoden signifikante Vorteile: Der Energieverbrauch, Kosten oder Emissionen können basierend auf der Lösung eines dynamischen Optimierungsproblems für die nächsten Stunden und Tage minimiert werden. Dabei können dynamische Effekte und Trägheiten wie die Bauteilaktivierung für Heizung und Kühlung berücksichtigt werden. Der User kann - optional in Verbindung mit Smart-Home Anwendungen - beispielsweise Setpoints für Raumtemperaturen oder Einsatzzeiträume für Haushaltsgeräte definieren. Der Energieversorger hat die Möglichkeit durch Incentives und Reward-Systeme den Prozess der Optimierung zu beeinflussen. (ii) Sozialpsychologische Erkenntnisse des Nutzerverhaltens sind integraler Bestandteil der Entwicklung und (iii) innovative Marktkonzepte (Blockchain etc.) werden berücksichtigt. Die Anwendung wird hinsichtlich ihrer kommerziellen Weiterentwicklung auf maximale Flexibilität hin implementiert (App-ready, basierend auf Rapid Prototyping Methoden). (Text gekürzt)
Ziel des Verbundprojektes ist es, die Stoffeinträge von hydrothermalen Systemen des Kermadec-Vulkanbogens in den Ozean zu charakterisieren und deren Bedeutung für den globalen Stoffhaushalt der Meere sowie die lokalen chemischen und biologischen Prozesse in der Wassersäule und am Meeresboden zu verstehen. Insbesondere sollen folgende Schwerpunkte untersucht werden: - Geochemische Charakterisierung der hydrothermalen Fluide als Ausgangspunkt für hydrothermale Stoffeinträge in die Wassersäule. - Verfolgen und Quantifizieren des Materialexports von der hydrothermalen Quelle zum Ozean. - Erforschung der Energie- und Materialtransportpfade zwischen Fluiden und Vent-Gemeinschaften in den Hydrothermalfeldern des Kermadec-Bogens. Während der Ausfahrt sollen hydrothermale Fluide, Festphasen, Plumes und biologische Gemeinschaften von verschiedenartigen Hydrothermalquellen im südlichen und mittleren Kermadec-Bogen mit Hilfe des ROV Quest, CTD/Wasserschöpfern und Multicorern interdisziplinär untersucht werden. Das Teilprojekt der Universität Bremen (MARUM) trägt mit seiner Expertise im Bereich Wasser-Gesteins-Wechselwirkungen und der Untersuchung geochemischer Prozesse in submarinen Hydrothermalsystemen sowie der Analyse von Strömungsmessungen hydrothermaler Plumes und der Quantifizierung vertikaler Austauschprozesse im Ozean zum Verbundprojekt bei. Die Untersuchungen zielen auf ein besseres Verständnis der Rolle der Magmenentgasung im Metalltransport zum Meeresboden als auch des Flusses von Metallen in der Wassersäule in hydrothermalen Systemen ab. Auf längerer Sicht werden die daraus resultierenden Erkenntnisse zu bessere Prozessverständnisse des hydrothermalen Massentransfers führen, die sich auf die Exploration mariner Massivsulfidvorkommen und fossiler Analogsysteme auswirken können.
Das Forschungsvorhaben L7515001 befasst sich mit einem Hebungs- und Schadensereignis im Stadtgebiet Böblingen, das vermutlich durch unzureichend abgedichtete Bohrungen für Erdwärmesonden in den Jahren 2006 und 2008 hervorgerufen wurde. Um die zeitlichen Zusammenhänge zwischen den Bohrzeitpunkten und dem Beginn der Hebungen zu quantifizieren wurden 62 Szenen des C-Band Radarsatelliten Envisat aus den Jahren 2003 bis 2010, aufgenommen von zwei benachbarten, einander überschneidenden Beobachtungsstreifen, nach der Methode der Persistent-Scatterer SAR-Interferometrie (PSI) prozessiert. Die erhaltene Bewegungskarte weist erhöhte Verschiebungsraten in den zwei bekannten Schadensgebieten im Ostteil der Stadt Böblingen aus, die als Hebungssignal interpretiert werden. Im südlicheren der beiden Hebungsgebiete können drei Bewegungsphasen dokumentiert werden: 1. 03/2003 bis 10/2006: ein schwaches Hintergrundsignal von ca. 0.5 mm/Jahr 2. 11/2006 (1.Bohrphase) bis 11/2008: erhöhte Verschiebungsraten von 2.6 mm/Jahr bis 7.3 mm/Jahr im westlichen Teil des Hebungsgebietes (Achalmstaße bis Kniebisstraße), etwas geringere Raten zwischen 0.9 mm/Jahr und 4.6 mm/Jahr im östlichen Teil 3. 12/2008 (2.Bohrphase) bis 10/2010: Anstieg der Hebungsraten auf 17.5 mm/Jahr (Kniebisstraße) bis 20.3 mm/Jahr (nördliche Sudetenstraße, Wilhelm-Ganzhorn-Weg). Die akkumulierten Hebungsbeträge zwischen Oktober 2006 und Oktober 2010 erreichen Werte von über 40 mm. Die Ergebnisse einer unabhängigen Auswertung des zweiten zur Verfügung stehenden Beobachtungsstreifen bestätigen diese Befunde; da sich die Qualität der beiden Datenstapel jedoch deutlich unterscheidet, kann aus der Kombination der Zeitreihen kein zusätzlicher Gewinn gezogen werden. Die spezifischen Fragestellungen der Studie wurden mittels einer Anpassung physikalisch sinnvoller Bewegungsmodelle an die Beobachtungsreihen einzelner PS-Punkte adressiert. Dabei wurde die Matlab-Toolbox Shape Language Modeling (SLM) (©John D?Errico) eingesetzt. Dieses Programmpaket ermöglicht unter anderem die Suche nach Trendänderungen in Zeitreihen. Die Modellbildung ist flexibel gestaltet, sodass sich auch a-priori Wissen, wie beispielsweise die Zeitpunkte der Bohrungen oder bekannte Eigenschaften des Hebungssignales, integrieren lässt. Wesentliche statistische Kenngrößen der abgeleiteten Modellparameter als Funktion von Signalrauschen, Akquisitionsintervall, Hebungsrate sowie verschiedenen Satellitenkonstellationen wurden auf Basis simulierter Daten evaluiert, und es wurde ein Bootstrapping-Verfahren zur Ableitung aussagkräftiger Streuungsmaße aus einzelnen Datenreihen entwickelt. Für die realen Messreihen der Fallstudie Böblingen liegt die Präzision, mit der der Beginn des Hebungsereignisses angegeben werden kann, zwischen 40 und 183 Tagen. Sie verbessert sich auf 19.7 Tage für das gewichtete Mittel über PS-Datenreihen in einem Abstand von bis zu 430 m von den Bohrungen. Text gekürzt
Kürzestfristvorhersagen der Wind- und Photovoltaik(PV)-Leistung sind wichtige Parameter für die optimale Betriebsführung von Kombikraftwerken (KB). Im Rahmen des Vorhabens sollen die notwendigen Kürzestfristvorhersagen für den Zeitbereich von 0 bis 60 Minuten mit hoher zeitlicher Auslösung entwickelt werden. Nach Entwicklung und Erprobung der neuen Verfahren wird ein mehrmonatiger Onlinetest mit realen Wind- und PV-Anlagen in einem Testgebiet durchgeführt, in dem Anlagenbetreiber und regionale Energieversorger eingebunden sind. Für die Windleistungsvorhersagen wird ein Long-Range-LiDAR (Light-Detection-and-Ranging) mit einer Reichweite von bis zu 10 Kilometern eingesetzt und erprobt. Windleistungs-Vorhersagen über den Zeithorizont hinaus werden mit Maschinellen-Lernen-Verfahren erstellt.
Für das Verbundprojekt BEMU (battery electric multiple unit) mit Bombardier Transportation soll ein Talent-Elektrotriebwagen mit Traktionsbatterien ausgestattet werden. Das umgerüstete Fahrzeug wird dann intensiven Labortests unterzogen und anschließend 12 Monate im laufenden Betrieb eines Eisenbahnverkehrsunternehmens getestet, um die Praxis- und Alltagstauglichkeit nachzuweisen. Mit dem Batterietriebzug können dann nichtelektrifizierte Abschnitte überbrückt oder Stichstrecken befahren werden. Zu diesem Zweck werden Einsatzszenarien für den Batterietriebzug entwickelt sowie Fahrzeit- und Energieverbrauchssimulationen durchgeführt, die im späteren Einsatz validiert werden. Zusätzlich wird eine Umweltbilanz erstellt und eine Lebenszykluskostenbetrachtung durchgeführt. Dem wichtigen Aspekt der Technologieakzeptanz wird durch eine Akzeptanzstudie unter betroffenen Personen (Triebfahrzeugführer, Fahrgäste und weitere Stakeholder) Rechnung getragen.
Erstmalig soll in Deutschland ein genetisches Monitoring für Buche und Fichte etabliert werden. Ziel ist es, die genetische Variation und den Zustand des genetischen Systems sowie deren räumliche und zeitliche Veränderung anhand von Kriterien, Indikatoren und Verifikatoren zu erfassen, um so die Wirkung von Einflussfaktoren, wie z.B. den Klimawandel die Anpassungsfähigkeit von Baumpopulationen abzuschätzen und zu bewerten. Für die Buche soll das Monitoringnetz 14, für Fichte 10 Flächen umfassen. Die Methodik orientiert sich an dem 'Konzept zum genetischen Monitoring für Waldbaumarten in der Bundesrepublik Deutschland' und berücksichtigt auch die Erfahrungen bereits durchgeführter punktueller Pilotstudien. Auf jeder Monitoringfläche werden jährlich Klimaparameter erhoben und phänologische Beobachtungen durchgeführt. Genetische Erhebungen mittels neutraler DNA-Marker erfolgen einmalig an Altbäumen, Naturverjüngung und Samen. Gleichzeitig werden neue Marker entwickelt (SNP), die mit adaptiven phänotypischen Merkmalen korreliert sind. Aus den erhobenen Genotypen werden z.B. genetische Vielfalt, Diversität und Allelverteilungen berechnet. Durch Modellierungsstudien werden neben den Folgen der Klimaänderung Eingriffe des Menschen in das Ökosystem hinsichtlich ihres Einflusses auf die Anpassungsfähigkeit bewertet. Für das Projekt sind insgesamt sieben Arbeitspakete (AP) vorgesehen: AP1 - Koordination und Datenbankmanagement, AP2 - Fortsetzung des Monitorings bei Buche auf bereits eingerichteten Flächen, AP3 - Neuanlage von Flächen zum genetischen Monitoring bei Buche, AP4 - Neuanlage von Flächen zum genetischen Monitoring bei Fichte, AP5 - Genetische Analysen (Buche und Fichte), AP6 - Datenauswertung und Simulationsstudien, AP7 - Methodische Weiterentwicklungen.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 38 |
| Land | 7 |
| Wissenschaft | 16 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 38 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 38 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 37 |
| Englisch | 3 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 16 |
| Webseite | 22 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 26 |
| Lebewesen und Lebensräume | 29 |
| Luft | 24 |
| Mensch und Umwelt | 38 |
| Wasser | 17 |
| Weitere | 38 |