Ziel des Vorhabens ist es, die in Großbritannien vorliegenden Erfahrungen mit interaktiven multimedialen Informations- und Kommunikationssystemen zur Planung und Entscheidungsunterstützung für die Entwicklung solcher Systeme in Deutschland nutzbar zu machen und die vorliegenden Konzepte gemeinsam weiterzuentwickeln. Interaktive multimediale Systeme zur Planungsunterstützung sind DV-gestützte Systeme, die eine GIS-Komponente mit einer Multimedia-Komponente und einer Internet-Komponente verbinden. Ihre Aufgabe in der Umweltplanung ist die Erhöhung der Transparenz und Zugänglichkeit von Informationen und Entscheidungsabläufen zur Umweltentwicklung für eine breite Palette von Adressaten. Entwicklung und Einsatz solcher Systeme stehen bisher in Deutschland noch am Anfang. Deshalb sollen Erfahrungen aus GB genutzt werden. Gegenwärtig wird dort ebenfalls an der Entwicklung interaktiver, multimedialer Systeme gearbeitet. Zur Erreichung der Forschungsziele sollen die Ziele und Rahmenbedingungen des Einsatzes solcher Instrumente in Großbritannien geklärt werden. Besonderes Augenmerk wird dabei den Ansprüchen der Adressaten gewidmet. Vor diesem Hintergrund sollen bestehende Konzepte interaktiver, multimedialer Systeme in GB und die dort vorliegenden Erfahrungen mit der Akzeptanz durch die Nutzer analysiert werden. Unter Nutzung der Erfahrungen aus beiden Ländern werden in Kooperation mit britischen Wissenschaftlern vorliegende Konzepte und Bausteine weiterentwickelt. Der Schwerpunkt der Forschungsarbeit liegt dabei nicht auf der technischen Implementation, sondern auf der Bestimmung von Einsatzbereichen, der Akzeptanz der Adressaten und daraus folgenden Konsequenzen für die Konzeption solcher Systeme.
Das Thema 'Environmental health' erfordert die enge Zusammenarbeit zwischen Verantwortlichen des Gesundheits- und des Umweltsektors. Um diesen Querschnittsbereich auch mit begrenzten Ressourcen erfolgreich zu bearbeiten, besteht - wie inzwischen weithin anerkannt - ein hoher Bedarf an neuen Formen des Informationsaustausches, der Abstimmung und Kooperation. Die sich entwickelnden Strukturen und Abläufe müssen evaluiert und optimiert werden. Vor diesem Hintergrund entstand auf europäischer Ebene eine Serie ministerieller Konferenzen 'Umwelt und Gesundheit'. Zur zweiten Europäischen Ministerkonferenz in Helsinki (1994) legte die Weltgesundheitsorganisation (WHO) den europäischen Aktionsplan Umwelt und Gesundheit (EHAPE) vor. Auf der Konferenz verpflichteten sich die teilnehmenden Mitgliedsstaaten, bis 1997 sogenannte Nationale Aktionspläne Umwelt und Gesundheit (National Environmental Health Action Plans, NEHAPs) zu erarbeiten. Im Jahre 1999 waren 40 der 51 Staaten dieser Verpflichtung nachgekommen. Das deutsche Aktionsprogramm - zu dem auch eine umfangreiche Dokumentation gehört - wurde unmittelbar vor der dritten Europakonferenz in London (1999) vom Bundesministerium für Umwelt und vom Bundesministerium für Gesundheit veröffentlicht. Gemäß NRW-Koalitionsvereinbarung 'Eine Allianz für Nordrhein-Westfalen' (Abschnitt I.3.11) vom Sommer 2000 wird nunmehr auch für NRW ein Aktionsprogramm Umwelt und Gesundheit entwickelt. Zur Unterstützung bei der Entwicklung und Umsetzung des Programms auf Landesebene fördert das Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (MUNLV) des Landes Nordrhein-Westfalen seit dem 1.10.2000 das Kooperationsprojekt 'Aktionsprogramm Umwelt und Gesundheit NRW', an dem die Universität Bielefeld und das Landesinstitut für den Öffentlichen Gesundheitsdienst beteiligt sind. Projektaufgabe ist es, bei der Vorbereitung und Betreuung des Aktionsprogramms mitzuwirken und als wissenschaftliche Geschäftsstelle für das Aktionsprogramm zu fungieren. Das 'Aktionsprogramm Umwelt und Gesundheit NRW' soll sich an den WHO-Vorgaben, an bereits vorliegenden NEHAPs und am bundesdeutschen Aktionsprogramm orientieren. In Anlehnung an Modalitäten der Gesundheitsberichterstattung ist geplant, Teilaufträge vergeben werden, die der Erstellung schriftlicher Beiträge für das Aktionsprogramm dienen oder auf andere Weise die Erarbeitung der Aktionsprogrammes unterstützen. Es ist vorgesehen, daß das 'Aktionsprogramm Umwelt und Gesundheit NRW' in einem breit angelegten Informations- und Diskussionsprozeß - z.B. in einem zu schaffenden Forum - erarbeitet und unter den Beteiligten mit dem Ziel weitgehender Konsensbildung abgestimmt wird. Eine Evaluation des Vorhabens ist ebenfalls geplant.
Das Edelgasradioisotop 39Ar ist von großem Interesse für die Datierung in Ozeanographie, Glaziologie und Hydrogeologie, da es das einzige Isotop ist, das den wichtigen Altersbereich zwischen ca. 50 und 1000 Jahren abdeckt. Die fundamental neue Messmethode der Atom Trap Trace Analysis (ATTA), welche die 81Kr Datierung zum ersten Mal möglich gemacht hat, besitzt das Potenzial, die Anwendungen von 39Ar zu revolutionieren, indem sie die benötigte Probengröße um einen Faktor 100 bis 1000 reduziert. In einem Vorgängerprojekt haben wir zum ersten Mal gezeigt, dass die Messung von 39Ar an natürlichen Proben mit ATTA möglich ist, allerdings benötigten wir dazu immer noch Tonnen von Wasser. Vor kurzem haben wir anhand von Proben aus ersten Pilotprojekten mit Ozeanwasser und alpinem Eis gezeigt, dass die 39Ar-ATTA (ArTTA) Messung an Proben von ca. 25 L Wasser oder 10 mL Ar oder weniger möglich ist. Dieser Erfolg eröffnet komplett neue Perspektiven für die Anwendung der 39Ar-Datierung, die sehr wertvolle Information ergeben wird, die ansonsten nicht zugänglich wäre. Der Bedarf für solche Analysen, insbesondere im Gebiet der Spurenstoff-Ozeanographie, ist gut etabliert und dokumentiert durch Unterstützungsschreiben von unseren derzeitigen Partnern für ArTTA Anwendungen. Dieser Antrag wird es uns ermöglichen, die weltweit ersten ArTTA Geräte zu bauen, die auf Routinebetrieb mit kleinen Proben ausgelegt sind. Wir streben den Aufbau einer 39Ar-Datierungsplattform an, welche die Anforderungen für die Datierung in den Feldern der Grundwasserforschung, Ozeanographie und Gletscherforschung erfüllt. Um sinnvolle Anwendungen in der Tracerozeanographie zu ermöglichen, wird eine Kapazität von mindestens 200 Proben pro Jahr benötigt. Das neue Gerät für die Forschung wird damit lange angestrebte Anwendungen erlauben, die sonst nicht möglich wären. Basierend auf bisheriger Forschung haben wir einen klaren Plan für den Aufbau einer kompletten Plattform für den Betrieb von ArTTA: Eine neue Probenaufbereitungslinie basierend auf dem Gettern von reaktiven Gasen erlaubt die Abtrennung von bis zu 10 mL reinem Ar aus kleinen (kleiner als 25 L Wasser oder 10 kg Eis) Umweltproben in wenigen Stunden. Diese Proben werden zum ArTTA Gerät transferiert, welches aus zwei Modulen besteht: Das Optik-Modul erzeugt die benötigten Laserfrequenzen und Laserleistung, das Atom-Modul ist der Teil in dem die Atome mit atomoptischen Werkzeugen detektiert werden, die wir im Prototyp aus dem vorherigen Projekt realisiert haben. So weit als möglich wird die Anlage aus zuverlässigen, hochleistungsfähigen kommerziellen Teilen gebaut. Das System wird in einer hochkontrollierten Containerumgebung installiert, was einen modularen Aufbau gewährleistet, der in Zukunft an unterschiedlichen Orten aufgebaut werden kann.
Die Ziele dieses Teilprojektes sind das bessere Verständnis der Ursachen extremere Hochwasserereignisse, die Einschätzung möglicher zukünftiger Hochwasserextremereignisse und die Untersuchung der Vorhersagbarkeit dieser Ereignisse. Dies soll aus der Perspektive der Vielzahl beteiligter atmosphärischer Prozesse und ihrer Skalenvielfalt durchgeführt werden. Daher wird dieses Teilprojekt wichtige Beiträge in der Forschergruppe SPATE liefern. Unter diesen generellen Zielen wollen wir folgende Forschungsfragen adressieren: 1. Was sind die großskaligen atmosphärischen Vorbedingungen für extreme Hochwasserereignisse? 2. Welche Prozesse verstärken den Niederschlag und die Niederschlagswirkung regional/lokal und verursachen dadurch extreme Hochwasserereignisse? 3. Was sind die raumzeitliche Variabilität und die Klimazukunft dieser atmosphärischen Faktoren und was sind ihre Antriebsfaktoren im Klimasystem? Die beiden ersten Fragen sollen in der ersten Phase (PH1, Monate 1 bis 36) der Forschergruppe SPATE bearbeitet werden. Die dritte Frage soll in Phase 2 bearbeitet werden. Zusätzlich sollen atmosphärische Felder, wie beispielsweise Niederschlag, und abgeleitete Indikatorzeitserien für andere Teilprojekte auf Basis einer über 100jährigen Reanalyse, meteorologischer Beobachtungen und Klimasimulation bereitgestellt werden. Der Forschungsplan der ersten Phase besteht aus drei Arbeitspaketen. Bevor die meteorologischen Ursachen extremer Hochwasserereignisse systematisch untersucht werden können, ist die Erstellung einer langzeitlichen (hier über 100-jährigen) vier-dimensionalen meteorologischen Referenz notwendig (Arbeitspaket 0). Die Referenz basiert auf aufbereiteten Niederschlagsdaten, raumzeitlich (mit dem Modell COSMO-CLM) verfeinerten (auf 12 km Gitterdistanz) Reanalysen (ERA-20C ab 1901, NOAA/NCEP 20 CR für den Zeitraum 1851 bis 1900). Diese Referenz erlaubt eine robuste Statistik der Hochwasser-Wetterlagen-Beziehungen und des Verfolgens der Feuchte im atmosphärischen System (Arbeitspaket 1). Regionale und lokale den Niederschlag verstärkende Faktoren (wie Bodenfeuchte-Niederschlagswechselwirkung, frontale/orographische Hebung mit/ohne konvektive Aktivität) werden in Arbeitspaket 2 mit konvektionserlaubenden Simulationen (Gitterdistanzen kleiner als 2 km) mit COSMO-CLM untersucht. In der zweiten Projektphase planen wir zwei Arbeitspakete. Ein Paket wird die klimatologischen Antriebsfaktoren und die multi-skalige Vorhersagbarkeit bearbeiten. In einem weiteren Arbeitspaket wird die Entwicklung von Hochwasserereignissen aus meteorologischer Perspektive bis in das Jahr 2100 betrachtet. Dieses Teilprojekt wird extreme Hochwasserereignisse und deren Eigenschaften den multiskaligen atmosphärischen Prozessen zuordnen und wird außerdem die Zuordnung hydrologischer Prozesse in der Forschergruppe SPATE unterstützen.
Hydrologische Extremereignisse wie von Klimawandelprognosen vorhergesagte Dürreperioden beeinflussen ökologische Prozesse, Struktur und Resistenz terrestrischer Pflanzengemeinschaften. Davon sind insbesondere flachwurzelnde Gemeinschaften wie Grünland betroffen. Die Interaktionen zwischen strukturellen Änderungen dieser Pflanzengemeinschaften und zugrundeliegenden mechanistischen ökohydrologischen Reaktionen hinsichtlich Wassernutzung oder Kohlenstoffaufnahme auf solche Dürreereignisse sind jedoch lückenhaft und schwer quantifizierbar. Eine Vielzahl von stark dynamischen Prozessen spielt hierbei eine Rolle, welche sich auf den verschiedenen Ebenen, von der Einzelpflanze bis zu ganzen Pflanzengemeinschaften, auswirken. Die Pflanzentranspiration, beispielsweise, wird durch Bodenwasserverfügbarkeit und der stomatären Regulation des Transpirationsverlustes kontrolliert; dabei sind beide Prozesse, die Nutzung verschiedener Bodenwasserquellen und die stomatäre Empfindlichkeit gegenüber Dürre, stark Art abhängig. Stabile H2O und CO2 Isotope sind dabei aufschlussreiche Indikatoren für die Prozesse des Boden-Vegetation-Atmosphäre-Kontinuums, insbesondere durch neuartige technische Entwicklungen, welche nahezu kontinuierliche Beobachtungen ermöglichen. Das Ziel dieses Projektes ist die ganzheitliche mechanistische Analyse ökohydrologischer Reaktionen auf ausgedehnte Dürreperioden anhand H2O und CO2 Fluss- und Isotopenmessungen. Dabei wird eine Verknüpfung dieser Prozesse mit Reaktionen der Artengemeinschaften hinsichtlich Struktur und Biomasseproduktion angestrebt. In drei zusammengreifenden Arbeitspaketen (AP) werden diese Aspekte skalenübergreifend von der Einzelpflanzen- bis zur Bestandes-Ebene untersucht. Der Fokus von AP1 liegt dabei auf plastischen Reaktionen der Einzelpflanze hinsichtlich Wurzelwasseraufnahme (WWA) sowie Verschiebungen des Pflanzen-Pflanzen-Interaktionsgleichgewichts unter Laborbedingungen. In AP2 werden die Rückkopplungen struktureller Veränderungen auf Gemeinschaftsebene und WWA Profilen und Nettoökosystemflüssen von H2O und CO2 (aufgeteilt in Transpiration und Bodenverdunstung und Kohlenstoffaufnahme und Atmung) untersucht. Dies erfolgt innerhalb eines 2-jährigen Niederschlagsmanipulations-experimentes im Freiland. AP3 fokussiert sich auf die Integration der in AP1 und 2 gewonnenen Informationen mittels Modellierung. Die in AP1 gewonnenen Informationen werden zur Validierung des dreidimensionalen Boden-Wurzel-Models (R-SWMS) genutzt, welches neue Module für Wurzelwachstum, WWA, und Transpiration für das Boden-Vegetations-Atmosphären-Transfer Model SiSPAT-Isotope generieren wird. Simulationen mit SiSPAT-Isotope basierend auf den in AP2 gewonnenen Daten dienen zur quantitativen Abschätzung der hydrologischen Antwort auf Dürreperioden, welches bei der Entwicklung von Nachhaltigkeitsvorhersagen für die Einflüsse des Klimawandels auf Grünlandgemeinschaften helfen wird.
Austauschprozesse an der Grenzfläche zwischen freien Strömungen und Strömungen in porösen Medien treten in vielfältiger Weise bei umweltrelevanten, technischen und biomechanischen Systemen auf. Die primären Ziele dieses Projekts sind (i) eine umfangreiche Analyse zur Verbesserung des theoretischen Verständnisses, (ii) die Entwicklung von Lösungsansätzen, die Mehrphasen-strömungs- und Transportvorgänge einschließen, und (iii) die Untersuchung des Einflusses der grenzflächenbedingten Vorgänge sowohl auf die Strömungen im porösen Medium als auch auf die freie Strömung für unterschiedliche Applikationen.
Das Ziel dieses Projekts besteht in der Analyse der Strömungsmuster über subaquatischen Bodenformen in Tidegebieten mit Hilfe hochauflösender numerischer Modelle. In Flüssen, nahe der Küsten und in größeren Tiefen sind Bodenformen weit verbreitet und reflektieren Strömung und Sedimenttransportwege, während sie gleichzeitig einen starken Effekt auf die Strömung ausüben. Diese Effekte sind darüber hinaus von hoher sozio-ökonomischer Bedeutung, z.B. hinsichtlich der Schiffbarkeit von Flussmündungen und der Sicherheit von Offshore-Konstruktionen. Bedingt durch Hydrodynamik und dem Vorkommen sandiger Sedimente sind flache Tidegebiete durch die Entwicklung großer Felder komplexer Bodenformen gekennzeichnet. Strömungsmuster über diesen Bodenformen unterscheiden sich grundsätzlich von Strömungen über gleichmäßigen, idealisiert zweidimensionalen (2D) Bodenformen, die in Strömungskanälen und numerischen Modellen bisher betrachtet werden. Natürlichen Bodenformen sind dagegen intrinsisch dreidimensional (3D) mit komplexen Profilen, gekennzeichnet durch geschwungene Dünenrücken, Kolke, Bifurkationen, Diskontinuitäten und niedrige Leewinkel. In Küstengebieten sorgt die tidebedingte Strömungsumkehr für zusätzliche Komplexität in der Interaktion zwischen Bodenformen und Hydrodynamik. Die entsprechenden Strömungsmuster sind weitgehend unbekannt, insbesondere der Einfluss der Dreidimensionalität der Bodenformen auf die Gezeitenströmung, auch bedingt durch die Schwierigkeit, Strömungsgeschwindigkeiten und Turbulenz synoptisch mit ausreichender räumlicher und zeitlicher Auflösung zu messen. Im Rahmen der hier beschriebenen Studie wird ein dreidimensionales Transportmodell mit dem Modellsystem Delft3D erstellt, um Strömungen in natürlichen Bodenformfeldern mit entsprechend charakteristischer Morphologie zu simulieren. Dazu soll ein bestehendes und zur Simulierung von 2D Bodenformen genutztes Modell erweitert und zur Analyse der Strömungen über 3D Bodenformen verwendet werden. Mit diesem neuen Modell wird zum ersten Mal ermöglicht, Strömungsmuster und Turbulenz über natürlichen Bodenformfeldern unter realistischen Bedingungen, insbesondere unter Berücksichtigung der Umkehr der Gezeitenströmung, zu modellieren und den Einfluss einzelner morphologischer Elemente sowie deren Interaktion herauszuarbeiten. Diese Ergebnisse dienen schließlich der Optimierung und Parametrisierung kleinskaliger Teilprozesse in großmaßstäblichen hydro- und morphodynamischen Modellsystemen.
Im Rahmen von Diplom- und Magisterarbeiten sollen Daten verschiedener Herkunft mittels GIS und Bildverarbeitung in eine Umweltdatenbank fuer den Duemmerbereich integriert werden. Ausgangsdaten sind Vegetationskartierungen und digitalisierte Luftbilder. Ziel ist eine Analyse der zeitlichen Veraenderungen in der Landnutzung. Methode: Scannen von Luftbildern, Umsetzung von analogen Kartierungen in Arc/Info und digitales Mosaicking im Rahmen von ERDAS.
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| Bund | 452 |
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