Der vorliegende Antrag ist der HALO Mission WISE zuzuordnen. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Bildung der Tropopauseninversionsschicht (TIL) und deren Einfluss auf Stratosphären-Troposphären Austausch (STE) auf der Mesoskala. Diesem Projekt dienen idealisierte Studien der TIL in baroklinen Lebenszyklen als Grundlage. Die Hauptziele sind dabei die Überprüfung der Ergebnisse der idealisierten Studien zur TIL Bildung genauso wie ein erweitertes Verständnis der Prozesse, die zum STE auf der Mesoskala beitragen. Dabei soll auf drei wissenschaftliche Fragestellungen genauer eingegangen werden: (1) Wie stark schwankt die TIL in ihrem Auftreten über dem Nordatlantik, vor allem im Bereich barokliner Lebenszyklen und im Bereich von STE? (2) Welche Prozesse liefern den größten Beitrag zur TIL auf der Mesoskala und welchen Einfluss hat dies auf STE? (3) Wie groß ist der Beitrag von klein-skaligen Wellen in der unteren Stratosphäre auf die TIL Bildung und die Ausdehnung der extratropischen Mischungsschicht? Eine Kombination von Methoden wird verwendet werden um diese Fragen zu beantworten. Analysedaten des EZMW werden zusammen mit Lagrangeschen Methoden benutzt, um die TIL und STE über dem Nordatlantik zu untersuchen. Der Nordatlantik ist das Gebiet, das auch während WISE untersucht werden soll. Darüber hinaus sollen für WISE hoch aufgelöste Modellsimulationen mit dem neuen numerischen Wettervorhersagemodell ICON durchgeführt werden. Dabei sollen zum einen die Beiträge diverser Prozesse auf die Bildung der TIL am Beispiel von realen Zyklonen und Antizyklonen untersucht werden. Des Weiteren sollen die Modelldaten zusammen mit Beobachtungsdaten verwendet werden um den Einfluss der TIL und von klein-skaligen Wellen auf die vertikale Ausdehnung der extratropischen Mischungsschicht zu bestimmen.
Die OTTO DÖRNER Kies und Deponien GmbH & Co. KG betreibt an ihrem Standort Hittfeld ein Kieswerk sowie eine Deponie der Klasse I. Der Standort verfügt aktuell bereits über einen Recyclingplatz mit einer jährlichen Produktionsmenge von ca. 90.000 Tonnen Recyclingmaterial aus Bauschutt, Beton und Asphalt. Aktuell findet bei der Verwertung von mineralischen Bauabfällen fast ausschließlich ein Downcycling statt, da die Recyclingprodukte aus Beton und Bauschutt ihren Einsatz meist im Straßenbau finden. Obwohl die wesentlichen Abfallströme aus dem Rückbau von Gebäuden (Hochbau) stammen, gelangen lediglich 1 bis 2 Prozent der zurückgewonnenen Gesteinskörnungen wieder im Hochbau in Form von Recyclingbeton. Um die Quote von Recyclingprodukten insbesondere im Hochbau/Betonbau zu erhöhen, bedarf es zuverlässiger, technischer Lösungen zur Herstellung homogener und hochwertiger Rezyklate. Die wenigen bisher existierenden Anlagen, die die für Beton notwendigen Qualitäten erreichen, bestehen im Wesentlichen lediglich aus Brecher, Magnetabscheider, Wäscher und Klassierer. Sie sind im Aufgabematerial limitiert und verfügen über keine eigentliche Aufbereitung für Sand bzw. die Feinfraktion. Material, das vor diesem Hintergrund nicht aufbereitet werden kann, findet derzeit oft den Weg in Downcycling, Verfüllung und im schlimmsten Fall Deponierung. Die OTTO DÖRNER Kies und Deponien GmbH & Co. KG beabsichtigt die Errichtung einer neuartigen Bauschuttwaschanlage zur Rückgewinnung von Gesteinskörnungen für eine hochwertige Wiederverwendung zum Beispiel in der Betonproduktion. Dazu soll ein bundesweit noch nicht praktiziertes Konzept aus verschiedenen Sortier- und Waschschritten Anwendung finden. Als Besonderheit zielt die Anlage neben der Rückgewinnung des Grobkorns auch auf die Rückgewinnung der Sandbestandteile ab, die ca. 40 bis 50 Prozent der Massenanteile ausmachen. Die vorgeschlagene Anlagenkonfiguration soll also alle Abfallfraktionen von 0 bis 32 Millimeter so aufbereiten, dass der Abfallkreislauf geschlossen werden und die einzelnen Produkte in hoher Qualität in den Hochbau, vorzugsweise in die Betonindustrie, zurückfließen können. Außerdem besonders ist die tiefe Wasseraufbereitung mit chemisch- physikalischer Stufe für eine vollständige Prozesswasserregeneration. Nach einer Vorbehandlung aus Sieb und Brecher wird das gesamte Material unter Zugabe von Wasser und Energie (Wäscher, Attritionszellen) aufgeschlossen. Sand und andere Stoffe werden vom Grobkorn gelöst und getrennt. Das Grobkorn wird in mehreren Stufen nach Dichte und optischen Eigenschaften sortiert und anschließend klassiert und so über den Stand der Technik hinaus aufbereitet. Die Weiterbehandlung der Sandbestandteile geschieht mittels eines Attritionsverfahrens. In den Attritionszellen werden durch Rotationswerkzeuge starke Spannungen an den Materialoberflächen erzeugt, die eine Ablösung von Anhaftungen bewirkt. Im Anschluss durchläuft der nun mittels Wasser geführte Massenstrom mehrere Separationsstufen, in denen der Sand nach Dichte und Korngröße getrennt und anschließend entwässert wird. Für diese Aufgaben kommen Zyklone, ein Aufstromsortierer und Siebe zum Einsatz. Der gewaschene RC-Sand wird anschließend mit einem Freifallklassierer auf das richtige Kornband eingestellt. Das anfallende Prozesswasser wird einer Wasser-/Schlammbehandlung zugeführt und im Anschluss durch eine chemisch-physikalische Aufbereitung mit mehreren Stufen geführt und als Waschwasser wiedereingesetzt. Diese Prozesswasserregeneration erlaubt weitgehend eine Schadstoffausschleusung und damit die Schließung des Wasserkreislaufs. Bei einer Aufgabenleistung von 150.000 Tonnen Bauschutt jährlich werden ca. 120.000 Tonnen Gesteinskörnung in hoher Qualität zurückgewonnen, davon rund 60.000 Tonnen an Sand, die nicht in Tagebauen als Primärrohstoff abgebaut werden müssen. Dies vermeidet jährlich 1 bis 2 ha Flächenverbrauch. Dabei kann auf Ausgangsmaterial zurückgegriffen werden, das unter anderen Umständen auf Deponien abgelagert werden muss. Diese Menge an mineralischen Abfällen muss somit nicht deponiert werden. Diese Anlagenerweiterung von üblichen Bauschuttaufbereitungsanlagen nach Stand der Technik um eine Sandaufbereitung und ggf. Abwasserreinigung ist auf alle Bauschuttaufbereitungsanlagen in Deutschland übertragbar. Branche: Bergbau und Gewinnung von Steinen und Erden Umweltbereich: Ressourcen Fördernehmer: Otto Dörner Kies- und Deponien GmbH & Co. KG Bundesland: Niedersachsen Laufzeit: seit 2023 Status: Laufend
Die Entsorgung kommunaler Abfaelle erfordert die Weiterentwicklung des klassischen Muellverbrennungsprozesses mit dem Ziel einer Minderung der Freisetzung von Schadstoffen. Dazu sind umfassende Kenntnisse ueber die Entstehung und das Verhalten einzelner Schadstoffe notwendig. Entsprechende Untersuchungen werden an bestehenden Muellverbrennungsanlagen, insbesondere mit Hilfe der halbtechnischen Testanlage TAMARA des KfK durchgefuehrt. Sie betreffen folgende Problemkreise: 1) Bilanzierung und Verhalten von Schadstoffen mit dem Ziel einer Schadstoffbilanz in Muellverbrennungsanlagen mit unterschiedlichen Gasreinigungssystemen mittels Einsatz moderner Analyseverfahren. 2) Untersuchungen der Verbrennungsvorgaenge im Brennraum und in der Nachbrennkammer von Muellverbrennungsanlagen, insbesondere der Entstehung organischer Schadgase, des chemischen und thermischen Verhaltens von Schwermetallen und der Bildungs-, Emissions- und Zersetzungsmechanismen organischer Schadstoffe einschl. Entwicklung spezieller analytischer Verfahren. 3) Erprobung der Abscheidewirksamkeit verschiedener Entstaubungsverfahren wie Zyklone, Elektro- und Gewebefilter, in Kombination mit nasser Rauchgasbehandlung zur HCl-, Hg- und SO2-Abscheidung. 4) Methodische Entwicklungen zur Schwermetallaugung aus den Filterstaeuben mit der sauren Fluessigphase der Rauchgas-Waesche, zur Abscheidung und Konzentrierung dieser Metalle aus den resultierenden Waessern, mit Hilfe der Testanlagen DORA und KLARA sowie zur Rueckfuehrung der gelaugten Filterstaeube in den Verbrennungsraum, um anhaftende organische Schadstoffe zu zerstoeren (3R-Verfahren).
Veränderungen der Ozeanwärme sind eng mit dem Wärmefluss an der Ozean-Atmosphärengrenze verbunden und spielen daher eine wic--htige Rolle bei der Regulierung des Erdklimas. Allerdings weisen in-situ-Messungen immer noch hohe Ungenauigkeiten auf und sind nur in wenigen Regionen in ausreichender Anzahl vorhanden. ROCSTAR wird neue Einsichten in das Energiebudget der Erde durch die verbesserten Schätzungen der ozeanischen Temperatur (T) und des Salzgehalts (S) liefern. Durch die Kombination der geodätischen Raumverfahren mit Argo-Profilen, werden gleichzeitig die Temperatur, der Salzgehalt und regional variierende Meeresspiegelbeiträge ermittelt. Die daraus resultierenden Schätzungen umfassen die gesamte Ozeansäule und die zugehörigen sterischen Änderungen werden sowohl mit dem beobachteten Meeresbodendruck als auch mit den Meeresspiegelanomalien konsistent sein. Vor diesem Hintergrund verfolgt das Projekt folgende Ziele:1. Erhöhung der Genauigkeit der in sich konsistenten T- und S-Felder und Bereitstellung von realistischen Fehlerschätzungen2. Ermittlung der T- und S-Schätzungen in Regionen mit wenigen Beobachtungen und in den Tiefen des Ozeans3. Quantifizierung der Rolle, welche die flachen und tiefen Schichten des Ozeans in der Energiebilanz der Erde und im Meeresspiegel-Budget spielen4. Identifizierung und Untersuchung von Ozeanwärmehotspots und deren Verbindung zum terrestrischen Wasserkreislauf im Südosten Asiens. ROCSTAR wird innerhalb des SPP1189-Schwerpunkts WPA (Ursprung der regionalen Meeresspiegeländerungen) angesiedelt sein. Das Projekt befasst sich mit globalen Beobachtungen, führt aber intensive Untersuchungen im indischen Ozean und Westpazifik durch, welche die Hauptquellen für Feuchtigkeit, Zyklon und Taifun Entwicklung in der südostasiatischen Region darstellen. Darüber hinaus wird ROCSTAR aktiv an den Öffentlichkeitsarbeiten des SPPs teilnehmen und ein konzeptionelles Brettspiel entwickeln, um Nicht-Wissenschaftlern das regionale Meeresspiegelbudget näher zu bringen.
Extreme kurzfristige Meeresspiegeländerungen können schwerwiegendere Auswirkungen auf die Gesellschaft und Ökosysteme haben, als ein langsam ansteigender mittlerer Meeresspiegel. Wenn sich die Anzahl von Extremereignissen unter dem Einfluss anthropogener Klimaänderungen verändert, kann das grundlegende Konsequenzen auf die Abschätzung klimawandelbedingter Auswirkungen haben, und in der Folge auf geplante Anpassungsmaßnahmen. Südostasien ist eine der bevölkerungsreichsten Regionen der Welt, welche den Auswirkungen von Taifunen und extratropischen Zyklonen unterliegt. Gegenwärtig ist noch unklar, inwiefern externe Klimaantriebe die Häufigkeit und Intensität von extremen Ereignissen wie Sturmfluten und starken und/oder langanhaltenden Niederschlagsereignissen beeinflussen, und welche Rolle dabei die interne Variabilität der Klimaantriebe spielt. Im Projekt Asia-Floods werden atmosphärische Wettermuster identifiziert werden, welche zu küstennahen Überflutungen durch Sturmfluten und/oder durch extreme kontinentale Niederschläge in der Region Südostasien führen können. Dazu wird eine Reihe von vorhandenen globalen und regionalen Klimasimulationen unterschiedlicher räumlicher Auflösung untersucht werden, welche sowohl die letzten Dekaden als auch Simulationen über das letzte Jahrtausend und Zukunftsszenarien abdecken. Auf Basis dieser Simulationen wird ein statistischer Downscaling Ansatz angewendet werden, in welchem die großskaligen atmosphärischen Klimafaktoren in einen statistischen Zusammenhang zu (beobachteten) lokalen Klimafaktoren gebracht werden. Dazu werden Beobachtungsdatensätze von extremen Wasserständen und Niederschlagsereignissen verwendet werden. Nach der Kalibrierung dieser statistischen Modelle anhand gegitterter Beobachtungsdaten und meteorologischer Reanalysen, können diese auf vergangene und zukünftige globale und regionale Klimasimulationen angewendet werden, um Änderungen in der Anzahl von Extremereignissen abschätzen zu können. Die erzielten Ergebnisse auf Basis der Klimasimulationen der vergangenen Jahrhunderte werden u.a. mit anderen Projekten innerhalb dieses SPPs abgeglichen, um die Häufigkeit von Überflutungen in Proxydaten zu untersuchen. Im Falle der Szenario-Simulationen werden die Ergebnisse u.a. verwendet, um den Anstieg der durch küstennahe Überflutungen verursachten ökonomischen Kosten abzuschätzen.
Nachdem in der Vergangenheit der Oberteil des Zyklons rund um den Einlauf und das Tauchrohr eingehend untersucht wurden, ist derzeit die Gestalt des Feststoffaustrags (Apex) Gegenstand der Forschungen. Diese wird entlang zweier Linien betrieben. In der ersten Linie werden experimentelle Untersuchungen mit der am Institut befindlichen Versuchsanlage durchgeführt. Dabei wird dem Luftstrom (bis zu 1000m3/h) eine genau definierte Staubmenge zudosiert und so sehr niedrig bis sehr hoch beladene Zweiphasenströmungen erzeugt. Gemessen wird der - unter den gegebenen Randbedingungen - erzielte Gesamtabscheidegrad und der dazu nötige Druckverlust. Zudem stehen LDA- und PDA- Systeme zur Geschwindigkeits- und Partikelgrößenbestimmung an verschiedenen Orten innerhalb des Zyklons zur Verfügung. Die Messergebnisse mit den verschiedenen gestalteten Feststoffausträgen hilft uns die Abscheidung im unteren Teil des Zyklons besser zu verstehen. In der zweiten Linie werden numerische Simulationen der Strömung (CFD) und der Partikelbewegung im Zyklon durchgeführt. Die Simulationsergebnisse der Strömungsberechnungen stimmen mit den LDA- Messungen sehr gut überein. Zurzeit wird die 2-Phasenströmungen im Zyklon unter Berücksichtigung von Partikel-Lift-Forces, Partikel-Partikel-Kollisionen und Wandrauhigkeit simuliert. Einige Ergebnisse des Forschungsvorhabens (z.B. Fallrohr) werden bereits erfolgreich in der Industrie angewandt.
Eine ensemblebasierte Multiskalenanalyse der Dynamik und Vorhersagbarkeit von Medicanes wird durchgeführt und mit Fällen tropischer Umwandlung von subtropischen Zyklonen im Nordatlantik verglichen. Die Analyse reicht von vorhergehende Rossbywellen bis zu Antriebsmechanismen für Konvektion auf der Mesoskala. Visualisierungsmethoden helfen dabei, die komplexen Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Prozessen und das damit verbundene Anwachsen der Vorhersageunsicherheit zu beleuchten. Die Auswertung von Ensembledaten erlaubt die Untersuchung von konsistenten Entwicklungen der relativ seltenen Medicanes.
| Origin | Count |
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