Die Oberflächen aller im Freien befindlichen Kulturgüter sind in mehr oder minder stark atmosphärischen Einflüssen ausgesetzt, die zu einer Beschädigung führen können, sofern keine Schutzmaßnahmen ergriffen werden oder diese nicht die gewünschte Wirkung entfalten. In Bezug auf Gesteinsoberflächen sind dabei hauptsächlich physische Beschädigungen zu beobachten, die zu einem Abtrag der Gesteinssubstanz führen. Eine frühzeitige Erkennung von Art, Verteilung und Umfang solcher Beschädigungen ist eine wichtige Voraussetzung zur gezielten und adäquaten Ergreifung von Gegenmaßnahmen, die den Erhalt der wertvollen Objektsubstanz erreichen sollen. Angesichts der schleichenden Charakteristik solcher Zerfallsprozesse ist eine qualitative wie quantitative Bewertung problematisch, da in kurzen Zeitabständen oftmals nur minimale Veränderungen auftreten. Andererseits besteht gerade für langsame Prozesse eine gute Chance die Oberflächen zu erhalten, wenn die ablaufenden Prozesse frühzeitig erkannt und bewertet werden können. Dies erfordert allerdings eine sehr detaillierte Analyse der Oberfläche und der sich darin abspielenden morphologischen Veränderungen. Die Basis für solche Analysen müssen sehr genaue geometrische und ggf. farbliche oder spektrometrische Messungen sein, die den morphologischen und optischen Zustand der Oberflächen dokumentieren und eine belastbare Datengrundlage für die Erkennung von Veränderungen liefern. In Kontext des Flächenmonitorings arbeiten das Institut für Steinkonservierung und das Institut für Raumbezogene Informations- und Messtechnik (i3mainz) zusammen, um das Potenzial moderner Messverfahren auszuloten und exemplarisch zur Überwachung von ausgewählten Objektflächen einzusetzen. In einer ersten Phase wurde dazu das Potenzial verschiedener Messverfahren analysiert und charakterisiert, um eine bestmöglich geeignete Technik für die in der zweiten Phase sich anschließende exemplarische Anwendung auswählen zu können. Eine Gegenüberstellung der unterschiedlichen Techniken wie Digitale Stereophotogrammetrie, Streifenprojektionsverfahren, scannende Systeme und Strukture from Motion erfolgte nach speziellen Eigenschaften und Parametern. Die zweite Projektphase dient der Anwendung der aus der ersten Phase heraus definierten Messtechnik an weiteren Objekten, die in unterschiedlicher Weise und verursacht durch verschiedene Faktoren mehr oder weniger starken Zerfallsprozessen unterworfen sind. Die ausgewählten Objekte weisen jeweils unterschiedliche Charakteristika auf und wurden entsprechend den vorab festgelegten Anforderungen erfasst. Für eine Visualisierung von Schadstellen und witterungsbedingter Veränderungen sind unterschiedliche Analyseverfahren (GIS, 3D Analysetools, usw.) untersucht und an den Beispielobjekten angewandt worden.
Seit den 1930er-Jahren wurde im Raum Duisburg/Wesel der Steinkohlenbergbau auch unter dem Rheinstrom und seinen Vorländern betrieben. In Duisburg befindet sich das Bergwerk Walsum, dessen regelmäßiger Förderbetrieb im Jahr 1936 aufgenommen wurde. Die maximale Jahresförderung von ca. 3,4 Mio. t Steinkohle erbrachte die Zeche mit knapp 4.600 Beschäftigten im Jahr 1984. Als Folge des Untertagebaus traten im Bereich Walsum (Rhein-km 793 bis 798) Geländesenkungen von bis zu 9 m auf, die durch eine Anpassung der Bauwerke und durch Sohlaufhöhungen im Hauptstrom kompensiert wurden. Im Bereich der Rheinaue ist nun allerdings eine Ausuferung bereits ab mittleren Abflüssen zu beobachten. Diese lokalen Veränderungen der Abflussdynamik und des Sedimenttransportvermögens bergen die Gefahr von Anlandungen im Hauptstrom, welche die Sicherheit und Leichtigkeit des Schiffsverkehrs negativ beeinflussen können. Die Auswertung aktueller Peildaten lässt Anlandungstendenzen im Streckenbereich zwischen Walsum und Stapp erkennen. Mitte 2008 wurde, entgegen der ursprünglichen Planung, der Bergbau im Grubenfeld Walsum eingestellt und die Zeche stillgelegt. Der Beschluss zur Stilllegung war für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Anlass, Prognosen zur Stabilität der Stromsohle in dem betroffenen Rheinabschnitt zu erstellen und erforderlichenfalls geeignete Maßnahmen einzuleiten. Bereits Mitte der 1970er-Jahre hatte die WSV begonnen, die bergsenkungsbedingten Massenverluste der Stromsohle durch die Verklappung von Waschbergematerial zu kompensieren. Insgesamt wurden 13,8 Mio. t dieses Nebenprodukts der Steinkohlengewinnung im Zeitraum von 1976 bis 2008 im Stromabschnitt zwischen Rhein-km 793 und 808 eingebaut. In einigen Bereichen des Streckenabschnitts beträgt die Mächtigkeit dieser Waschbergeschichten mehrere Meter. Laboruntersuchungen belegen, dass Waschbergematerial andere Materialeigenschaften aufweist und sich in seinem Verwitterungsverhalten von natürlichem Rheinkies unterscheidet. Mobilisiertes Waschbergematerial unterliegt auf der Gewässersohle Zerfallsprozessen, mit der Tendenz, relativ schnell zwischen den deutlich härteren Kiesfraktionen zerrieben, in Suspension überführt und schließlich aus der Strecke ausgetragen zu werden. Die Untersuchungen der BAW konzentrierten sich in einem ersten Schritt auf die Ermittlung der durch die Bergsenkungen verursachten Auswirkungen auf die Morphologie der Stromsohle im Bereich von Duisburg bis Wesel. Dabei kam ein zweidimensionales Feststofftransportmodell (2D-FTM) zum Einsatz. Für diese hydromorphologischen Betrachtungen war im Vorfeld der Aufbau eines historischen Geländemodells erforderlich, welches den Vorlandzustand des Untersuchungsgebiets vor Beginn der Bergbautätigkeiten erfasst. Dieses Geländemodell wurde mit Hilfe topografischer Karten der Preußischen Landesaufnahme aus dem Jahr 1892 erstellt.
Dieses Teilprojekt untersucht die Prozesse, die zur Entwicklung, Lebensdauer und Zerfall von arktischen tiefen Wolken führen. Dabei liegt der Fokus auf deren makro-, mikropysikalischen und dynamischen Eigenschaften als auch deren Wechselwirkung mit heterogenen Oberflächeneigenschaften. Unsere Forschungsstrategie besteht aus einem integrierten Ansatz von Large-Eddy aufgelösten Simulationen (LES) in Verbindung mit neuartigen bodengebundenen Fernerkundungsmethoden. Die Konfiguration des LES wird aus Eulerschen aber auch Lagrangschen Beschreibungen bestehen, wobei die Eulersche Darstellung Langzeit Perioden an einer bestimmten Stelle abdeckt, wohingegen die Lagrangsche Darstellung dafür entwickelt wird die Schiffsrouten mit den Flugzeugmessungen zusammenzuführen.
In bewirtschafteten Wäldern ist der natürliche Zyklus der Waldentwicklung verkürzt, insbesondere späte Sukzessionsstadien und Zerfallsphasen und die damit assoziierten Strukturelemente sind unterrepräsentiert. Die Ausweisung von Prozesschutzflächen ist daher ein zentrales Instrument der Biodiversitätsförderung im Wald. Neben kleineren Alt- und Totholzinseln wird verstärkt die Ausweisung von Großschutzgebieten gefordert. Diese ist jedoch nicht unumstritten, da - insbesondere in homogenen Ausgangsbeständen - zunächst eine 'Verdunklung' befürchtet wird, bevor natürliche Störungs- oder Zerfallsprozesse greifen. Diese könnte für lichtliebende Arten kurz- und mittelfristig negative Entwicklungen der Habitatqualität mit sich bringen, während für andere Arten, z.B. Totholzbewohner, eine kontinuierliche Habitatverbesserung erwartet wird. Diese Studie untersucht die kurz- und mittelfristige Entwicklung biodiversitätsrelevanter Strukturparameter in Bannwäldern der montanen bis subalpinen Zone seit Aufgabe der Bewirtschaftung (max. 100 Jahre) und bewertet diese für Indikatorarten mit unterschiedlichen, komplementären, waldstrukturellen Habitatansprüchen. Grundlage liefern terrestrische sowie LiDAR-basierte Strukturerhebungen in 42 unbewirtschafteten Flächen (22 Bannwälder in Baden-Württemberg, 20 Naturwaldreservate in der Schweiz) sowie in 300 (bereits beprobten) bewirtschafteten Vergleichsflächen, die über einen breiten waldstrukturellen und standörtlichen Gradienten verteilt sind. Unterschiede in Abundanz, Diversität und räumlicher Verteilung einzelner Strukturparameter (z.B. Totholz, Randlinien, Lücken, horizontale und vertikale Diversität) werden quantifiziert unter Berücksichtigung von Standortsbedingungen und Zeitraum seit Nutzungsaufgabe. Die Verknüpfung mit den Habitatansprüchen ausgewählter Indikatorarten erlaubt Aussagen darüber, welche funktionellen Artengruppen direkt oder erst langfristig von Prozessschutz profitieren und welche nur marginal oder sogar negativ beeinflusst werden. Dies liefert eine wichtige Grundlage für die künftige Schutzgebietsplanung und -management.
In a mountain forest in the Swiss Alps, we investigate the decomposition process and the residual strength of Norway spruce trees which had been killed by bark beetles. Protection against natural hazards (avalanches, rock falls and land slides is the predominant function of mountain forests). In the Alps, Norway spruce (Picea abies) is a main tree species in these ecosystems. Bark beetles (Ips typographus) can kill Norway spruce at large scale. The snags are decomposed by fungi and break after some years. The remaining - upto several meters high - stumps are decisive for the residual protective function of the forest. We measure the machenical stability of the snag stumps under field conditions and we identify the decay causing microorganisms. The data will allow to quantify the residual protective effect of a dead tree stand and contribute to an improved management of bark beetle outbreaks.
An historischen Glasmalereien ist ein breites Spektrum an Schadensphaenomenen festzustellen. Korrosionsbedingte Krustenbildung (Wetterstein), Russ, Staub oder durch Mikroorganismen verursachte Ablagerungen koennen Glasgemaelde so veraendern, dass ihre Lesbarkeit fuer den Betrachter verlorengeht und ihr Fortbestand existentiell gefaehrdet ist. Bei der Auswahl der bei der Restaurierung anzuwendenden Methoden muessen nicht nur der gewuenschte Reinigungseffekt in Betracht gezogen werden, sondern auch die potentiellen Folgen fuer das Kunstwerk, die oft erst nach Jahren zu beurteilen sind. Fuer spezielle Reinigungsprobleme (zB Entfernung von Wetterstein) bietet sich der Einsatz von Excimer-Lasern an, da mit ihnen Oberflaechenschichten photochemisch (ohne Waermebelastung) Schritt fuer Schritt abgetragen werden koennen. In einer Vorstudie konnte bereits gezeigt werden, dass durch eine geeignete Wahl der Laserparameter (Energiedichte, Pulszahl) der Abtrag von Krusten prinzipiell moeglich ist. Im Rahmen eines Verbundprojektes sollen jetzt systematische Versuche durchgefuehrt werden, um Schwellenwerte und Prozessparameter zu ermitteln, die eine selektive Entfernung von Verschmutzungen ermoeglichen ohne die Gelschicht oder das Glas zu schaedigen. Fuer die vergleichenden Untersuchungen werden Modellglaeser verwendet, auf denen Reinigungsprobleme simuliert werden. Im ISC werden diese Modellwerkstoffe charakterisiert, um Aussagen ueber die Wirksamkeit, aber auch das Schaedigungspotential der Laserbehandlung zu treffen. Nach Abschluss der Laborarbeiten werden zu Projektende exemplarische Probereinigungen an Originalglaesern aus Koeln und Erfurt durchgefuehrt.
Die Untersuchungen im Rahmen des Projektes SUGAR zielen darauf ab, in einem konzertierten Verbund von nationalen Industriepartnern und führenden Forschungseinrichtungen neue Ansätze, Geräte und technische Verfahren zur Erkundung von Hydrat-Lagerstätten am Meeresboden und Konzepte für die Speicherung von Kohlendioxid in marinen Sedimenten zu entwickeln. Der in SUGAR-A behandelte Themenkomplex zur Exploration von Gashydratvorkommen ergänzt die vom BMWi geförderten Arbeiten zum Abbau von submarinen Gashydratvorkommen und Transport von Erdgas (SUGAR-B); die gesamte potentielle Hydratverwertungskette wird erfasst und um Aspekte einer umweltverträglichen Lagerung des Klimagases Kohlendioxid erweitert. Das IfM GEOMAR plant im Rahmen des Verbundvorhabens die Entwicklung neuer Visualisierungs- und Datenverarbeitungstechniken sowie neuer Algorithmen, die eine Erkennung von Gasblasen in der Wassersäule deutlich verbessern und damit eine signifikant verbesserte Erkundung von Methanhydraten ermöglichen. Ziel der Fa. SEND ist es, in Deutschland die Systemtechnologie für tief geschleppte Streamer (DTMCS) zu etablieren. Im Vorhaben der IES GmbH soll die Bildung von Methanclathraten und ihre räumliche Verteilung in klastischen Ablagerungen am Kontinentalhang umfassend quantifiziert und modelliert sowie Algorithmen und Computerapplikationen zur Auswertung verfügbarer Datensätze entwickelt werden. Aufgabe der Fa. L-3 Communications ELAC Nautik GmbH ist die Entwicklung neuer Visualisierungs- und Datenverarbeitungstechniken sowie von neuen Algorithmen, die eine Erkennung von Gasblasen in der Wassersäule deutlich verbessern und damit eine signifikant verbesserte Erkundung von Methanhydraten ermöglichen. Die BGR Hannover ist für die Bewertung submariner Methanhydratvorkommen mit elektromagnetischen Verfahren zuständig. Die Verteilung (insbesondere die laterale Variationen) und Konzentration der Klathrate in der Sedimentmatrix ist für eine Abschätzung der Höffigkeit von Vorkommen von Interesse. (Text gekürzt)
Totholz ist im Ökosystem Wald von großer Bedeutung, unter anderem als Habitat, für den Energie- und Nährstoffkreislauf und als Speicher im Kohlenstoffhaushalt. In der Vergangenheit im Wirtschaftswald meist vernachlässigt, ist Totholz mittlerweile als Schlüsselstrukturelement und Indikator einer ökologisch nachhaltigen Forstwirtschaft anerkannt. Daher werden im Naturschutz und in der Forstwirtschaft bewusste Anstrengungen unternommen, mehr Totholz im Wald zu belassen und diese Ressource zu bewirtschaften. Um dies zu ermöglichen, fehlen allerdings die wissenschaftlichen Grundlagen zur Zersetzungsdynamik und -geschwindigkeit von Totholz. Insbesondere für mitteleuropäische Verhältnisse ist nicht bekannt, wie lange Totholz in verschiedenen Zersetzungsstadien verweilt, bevor es weitestgehend zersetzt und der darin gebundene Kohlenstoff an die Atmosphäre oder den Waldboden abgegeben worden ist. In diesem Projekt soll die Zersetzungsrate von liegendem Totholz in Abhängigkeit von Baumart (Buche, Fichte, Kiefer), Dimension und Zersetzungsstadium sowie klimatischen Faktoren (Temperatur, Niederschlag) ermittelt werden, um diese modellhaft abbilden zu können. Die Zersetzungsraten werden an Totholz ermittelt, dessen Entstehungsalter datiert werden kann (z.B. durch Sturmereignisse bzw. Bewirtschaftungsnachweise). Zersetzungsraten werden auf zwei verschiedene Weisen ermittelt: (1) für die verschiedenen Zersetzungsstufen über die laufenden Atmungsraten in Abhängigkeit von Temperatur und Holzfeuchte und (2) für den Gesamtzeitraum und die verschiedenen Phasen des Zersetzungsprozesses retrospektiv über den Massenverlust. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sollen die Basis für ein wissenschaftlich fundiertes, nachhaltiges Totholzmanagement bilden. Zudem stellen diese Zersetzungsmodelle für Totholz eine essentielle Grundlage für die Erstellung von Kohlenstoffbilanzen für Waldökosysteme dar.
Ein wesentliches Element der Konsolidierung von Putzen besteht im Einbringen von neuem Bindemittel. Dem Grundsatz gleiches zu gleichem folgend wird für die Festigung von Kalkputzen in der Denkmalpflege auch Kalkwasser verwendet, obwohl aufgrund der geringen Löslichkeit von Kalk in Wasser nur geringe Mengen Festiger eingebracht und somit nur (wenn überhaupt) geringe Festigkeitssteigerungen erzielt werden können. Neue Untersuchungen der Projektbeteiligten haben gezeigt, dass kaltes Carbonatwasser einen höheren Festigkeitszuwachs als normales Kalkwasser bewirken kann. Unter diesem Festigungsmittel versteht man eine übersättigte Lösung von Weißkalkhydrat in Wasser mit einer Temperatur von 3-7°C, dem Kohlendioxid bis zur Sättigung zugesetzt wurde. Bei Gegenwart von Restalkalität, die in historischen Putzen üblicherweise in Kalkspatzen angereichert ist, wird mit diesem Festiger ein höherer Festigkeitszuwachs als mit Kalkwasser erzielt. Diese Ergebnisse wurden an im Labor hergestellten Prüfkörpern (Kalkputzscheiben) gewonnen. Die Übertragung auf reale Verhältnisse soll im Zuge der genannten Instandsetzung der Tiepolo Fresken erfolgen. Vorabmessungen haben gezeigt, dass eine ausreichende Restalkalität in den Putzen vorliegt. Die strukturelle Festigung historischer Putze mit Carbonatwasser ist der Anwendung von herkömmlichem Kalkwasser überlegen. Unterschiedliche, zum Teil neu entwickelte, Meßmethoden belegen die erhöhte Wirksamkeit des umweltverträglichen Festigungsmittels. Durch die Behandlung mit Carbonatwasser können neben der Stabilisierung des Putzgefüges auch instabile Malschichten wieder an den Untergrund angebunden werden. Leider konnte die Anwendung von Carbonatwasser am Objekt nur ansatzweise durchgeführt und überprüft werden. Entgegen der ursprünglichen Einschätzung zeigte es sich bei den Praxistests, dass die Schadensbilder pudernde Malschicht und strukturelle Entfestigung des Trägerputzes im Deckenbild des Kaisersaales der Residenz nur unzureichend vertreten sind. Da sowohl das Verfahren selbst als auch die notwendigen Prüfverfahren einfach handhabbar und zugänglich sind, bietet es sich an, eine Erprobung an unterschiedlichen Objekten durch Wandrestauratoren durchführen zu lassen. Die daraus resultierenden Bewertungen sollten einer zentralen Auswertung zugeführt werden. Auf diese Weise ließe sich mittelfristig eine bessere Einschätzung der Praxistauglichkeit erzielen.
| Origin | Count |
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| Bund | 48 |
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| Förderprogramm | 48 |
| License | Count |
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| offen | 48 |
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| Boden | 41 |
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