Das Projekt "Role of geomagnetic field in atmospheric escape from Earth" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. The geomagnetic field prevents the Earth from having its atmosphere swept away by the solar wind. But due to the partial ionization of the upper atmosphere by the sun's short-wavelength radiation electrodynamic forces can move the charged particles upward, against gravity, along open field lines. Already in the early space age it was recognized that considerable amounts of ionospheric ions populate the magnetosphere. In this study we will investigate the acceleration mechanisms of the up-welling ions at source regions altitude. For the first time the role of the neutral particles in the thermosphere are also included in the considerations. For our studies we will make use of data from the satellites CHAMP (400km), GRACE (500km) and DMSP (830km). The space observations shall be augmented by suitable EISCAT radar measurements. As a result the total rates of the different out-flow regions, polar cap, cusp, and auroral region will be quantified and their dependence on geophysical conditions determined.
Das Projekt "Formation of brine channels in sea ice" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Münster, Fachbereich Physikalische Technik durchgeführt. Within this interdisciplinary project the formation of brine channels in sea ice will be explored. The microscopic properties of sea ice, especially the permeability plays an important role for the energy exchange between ocean and atmosphere and is determined by the brine channel volume. The brine channel structure will be measured by computer tomography and image analysis. We intend to describe the channel structure by two phenomenological models, a morphogenesis approach of Alan Turing in connection with the phase transition theory of Ginzburg and Landau, and the phase field method with respect to the Cahn-Hilliard equation. We solve these nonlinear evolution equations in two and three dimensions and compare the size and texture of the brine channels with the measurements. In addition to the phenomenological equations we support our studies with molecular dynamics simulations and the density functional theory in order to obtain deeper insights at the molecular scale. Comparative first-principles studies will then enhance the trust in the extracted parameters and will lead to classical density functional for the two phases. We will discuss the phase transitions in terms of a phenomenological theory based on microscopic parameters and try to extract the underlying mechanism for the formation of water-ice boundaries. Specifically, we want to explore three theoretical questions: (i) How are ice-water melting fronts moving, (ii) How are brine channels formed and (iii) How do surface properties influence the structure formation of brine channels. The project is based on the experiences of three fields, the theoretical biological physics, chemical physics and the many-body theory. The final aim of the project is to provide input parameters for global climate models.
Das Projekt "Teilprojekt: Moving Lab" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Verkehrsforschung durchgeführt. Das Teilprojekt 'Moving Lab' beteiligt sich in der ersten Projektphase an der Erhebung der Anforderungen der Stakeholder und Anwender im Rahmen von Gesprächen, Diskussionen und Workshops. Hierbei wird ein bestehendes Stakeholder-Netzwerk der Mobilitätsforschung zur Verfügung gestellt (u.a. Anbieter von Mobilitätsdienstleistungen, Betreiber von Informationsportalen zur Mobilität, Nutzerverbänden, Vereine). Auf Basis dieser Erkenntnisse beteiligt sich das Teilprojekt ferner an der nachfolgenden Ausgestaltung von Szenarien zur Anwendung der entwickelten Services und Applikationen in einem Erhebungsprojekt der urbanen Mobilitätsforschung. Es begleitet die Entwicklung und Implementierung dieser Services in bestehende Infrastrukturen und testet die Anwendbarkeit in laufenden Projekten und Erhebungen. Das Teilprojekt trägt dabei seine Expertise aus dem Gebiet der Mobilitätsforschung bei, wobei ein besonderer Fokus auf der Erhebung von personenbeziehbaren Daten und der Information der Probanden und der datenerhebenden Stellen über die Risiken und Nutzbarkeiten der erhobenen Daten und Informationen gelegt wird. Im Rahmen der Projektphase 'Pilotierung' bringt das Teilprojekt als Erhebungswerkzeug das MovingLab zum Einsatz. Mittels Smartphone und weiterer digitaler Eingabe- und Erhebungsgeräte werden Bewegungsdaten automatisch erhoben und über Befragungen mit kontextualen Informationen angereichert. Dabei wird in Freemove ein besonderes Augenmerk auf die Darstellung und Risiko-Kommunikation ggü. den Nutzern gelegt. Im Rahmen der Erhebungskampagne mit dem MovingLab werden mit ausgewählten Probanden Interviews und Fokusgruppen-Workshops durchgeführt, um explizit auf die Datenschutz-, Darstellungs- und Wahrnehmungsaspekte einzugehen. Auch über die Anwendung des MovingLab hinaus, begleitet das Teilprojekt weitere Erhebungen und die intensive Auswertung, Aufbereitung und Publikation der Erkenntnisse und der daraus abgeleiteten Handlungsempfehlungen.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Max-Planck-Institut für Molekulare Genetik durchgeführt. Das SafetyNet Projekt entwickelt Methoden der Netzwerkmodellierung, um Wirkstofftoxizität in silico bewerten zu können und damit Tierversuche in der präklinischen Arzneimittelentwicklung zu ersetzen oder zu reduzieren. SafetyNet fokussiert sich dabei auf die Berechnung von numerischen Safety Indizes (SIs) für Arzneimittel, die beim Menschen eine Leber- und Herztoxizität induzieren. Die Vorhersage basiert auf der Netzwerkmodellierung unter Verwendung verschiedener Arten von Omics-Daten, die für das untersuchte Medikament verfügbar sind (Methylom, Proteom, Transkriptom). Der iterative Prozess der dynamischen Zeitreihenanalyse genomischer Daten, Modellierung von Computernetzwerken, experimentellen Funktionstests, Text Mining und Softwareentwicklung wird verwendet, um einen Sicherheitsindex (SI) für jedes untersuchte Medikament zu berechnen. Ein Softwarekonzept wird erstellt und ein Labormuster implementiert, das die verschiedenen Elemente des SafetyNet Ansatzes kombiniert und die weitere Nutzung in regulatorischen und präklinischen Testszenarien ermöglicht. Arbeitsschritte im Einzelnen sind: 1. Sammlung von öffentlich zugänglichen molekularen Daten zu Wirkstoffen in Herz- und Lebermodellen und Berechnung der induzierten dynamischen, Dosis-abhängigen Änderungen für jeden Wirkstoff (MPIMG), 2. Einarbeitung von biologischem Hintergrundwissen und Netzwerkmodellierung (MPIMG), 3. Literatur Mining zu den verschiedenen Wirkstoffen in Bezug auf Krankheits-, Toxizitäts- und regulatorischen Assoziationen (MD), 4. Toxizitätstests und Validierung der Computervorhersagen durch funktionelle Experimente (UM), 5. Entwicklung eines Software Prototyps zur regulatorischen Bewertung der Wirkstofftoxizität in Herz und Leber (alle Partner).
Das Projekt "F+E-Vorhaben 'Luftsport und Naturschutz - Naturverträgliche Ausübung von Flugsport und Schutz von störungsempfindlichen Vogelarten in bestimmten Gebieten (u. a. ABAs)'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FÖA Landschaftsplanung GmbH durchgeführt. Das F+E-Vorhaben verfolgt folgende Ziele: 1) Eine Überprüfung und Aktualisierung der ABA-Gebietskulisse vor dem Hintergrund der durch die Durchführungsverordnung (EU) Nr. 923/2012 der Kommission vom 26. September 2012 deutlich verringerten luftverkehrsrechtlichen Mindestflughöhe. 2) Die Erarbeitung rechtlicher und naturschutzfachlicher Grundlagen für die Unterstützung der auf EU-Ebene anstehenden Normierungsprozesse zum Thema unbemannte Luft-fahrt (Drohnen) Als Ergebnisse des Vorhabens sollen - ein Bericht verfasst werden, in dem die fachlichen und rechtlichen Fragen des naturverträglichen Luftverkehrs und Luftsports (einschließlich unbemannte Luftfahrt) aufgearbeitet sind, - Geometrien der in aktualisierten Gebietskulisse der ABAs geliefert werden zur Weiterverwendung in den ICAO Karten (Maßstäbe 1:500.000, 1:250.000), in Moving-Map-Systemen, Anflugkarten für den Flugbetrieb nach Sichtflugregeln wie auch für den militärischen Flugbetrieb, militärischen Luftfahrtkarten sowie in den (Drohnen)-Apps der führenden Anbieter für die Flugnavigation (z.B. DFS, etc.), - eine Broschüre im Umfang von ca. 120 Seiten erstellt werden analog zu der 2003 herausgebrachten Broschüre 'Luftsport & Naturschutz - gemeinsam abheben' sowie vier kurze Informationsbroschüren zur naturverträglichen Ausübung des Luftsports für die Zielgruppen o Allgemeine Luftfahrt o Militärische Luftfahrt o Fernpiloten und Fernpilotinnen (Drohnen) o Naturschützer und Naturschützerinnen. - Aktualisierte Texte und Abbildungen (Kartenausschnitte aus den ICAO-Karten) zur Weiterverwendung in der Internetpräsentation der ABA-Gebiete als Word- und JPG-Dateien geliefert werden.
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsgesellschaft für Arbeitsphysiologie und Arbeitsschutz e.V. - Leibniz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund (IfADo) durchgeführt. Das Projekt 'Systems Biology of Liver Toxicity Prediction - Moving On' zielt auf die Etablierung eines neuen Ansatzes zur Risikobewertung von Chemikalien. Hierbei werden experimentell eine Reihe von neu entwickelten zellulären Modellen eingesetzt, um dynamische Änderungen zelluläre Stressantworten zu erfassen. Die Daten, die hierbei gewonnen werden, decken ein breites Spektrum zellulärer Prozesse ab, wie z.B. die Änderung von Genexpressionsmustern, die Aktivierung von verschiedenen Stress Response Pathways, oder Änderungen des zellulären Metabolismus. Die besonderen Herausforderungen einer zeitgemäßen Risikobewertung liegen in der Integration dieser sehr unterschiedlichen experimentellen Daten, um schließlich eine Abschätzung über das individuelle Risikopotential einer Substanz zu erlauben. Die Problematik in der Realisierung wird besonders daran deutlich, dass ein Teil der beobachteten zellulären Antworten zu einer direkten Schädigung führen, während andere parallel ablaufende Vorgänge Teil der zellulären Verteidigungsstrategie sind und somit in einer verstärkten Protektion münden. Im Rahmen des SysBioToP-Moving Projektes wird deshalb besonderer Fokus auf die Etablierung mathematischer Modelle gelegt, welche es erlauben sollen, das breite Spektrum an experimentell gewonnenen Daten in ein Gesamtkonzept zu integrieren, welches schließlich zur Risikoabwägung neuer oder unbekannter Substanzen herangezogen werden kann.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MicroDiscovery GmbH durchgeführt. SafetyNet entwickelt neue Methoden zur Bewertung der Wirkstofftoxizität in Leber und Herz basierend auf Netzwerkmodellierung und dynamischen, Dosis-abhängigen Daten aus heterogenen Omics Experimenten. SafetyNet fokussiert sich auf die Berechnung von Safety Indizes (SIs) für Arzneimittel, die beim Menschen eine Leber- und Herztoxizität induzieren. Die SI-Vorhersage basiert auf der Netzwerkmodellierung unter Verwendung verschiedener Arten von Omics-Daten, die für das untersuchte Medikament verfügbar sind (Methylom, Proteom, Transkriptom). Der iterative Prozess von Funktionstests, Text Mining und Modellierung von 'Drug response network' wird im Projektverlauf weiterentwickelt und verwendet, um einen Sicherheitsindex (SI) für jedes untersuchte Medikament zu berechnen. Ein Softwarekonzept wird erstellt und ein Labormuster implementiert, das die verschiedenen Elemente des SafetyNet-Ansatzes kombiniert und die weitere Nutzung in regulatorischen und präklinischen Tests ermöglicht.
Das Projekt "Ökoeffizienz der Entsorgung in Bayern, Deutschland und der Schweiz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von bifa Umweltinstitut GmbH durchgeführt. Im Auftrag des Bayerischen Landesamtes für Umwelt hat bifa den erstmals 2003 durchgeführten Ökoeffizienzvergleich der Entsorgungsstrukturen Bayerns, Deutschlands und der Schweiz erweitert und aktualisiert. Die Ergebnisse aus dem Jahr 2003 zeigten, dass der bayerische Weg zur Gestaltung der Abfallwirtschaft in seiner Ökoeffizienz im Vergleich mit den Entsorgungsstrukturen der Schweiz und dem deutschen Durchschnitt am besten abschnitt. Nach der, im Rahmen der aktuellen Beauftragung, durchgeführten Datenaktualisierung, der Bilanzierung zusätzlicher Wertstoffströme und der Berücksichtigung des Verbots der Ablagerung nicht vorbehandelter Abfälle rücken die Entsorgungsstrukturen hinsichtlich Ihrer Ökoeffizienz deutlich enger zusammen. Die Entsorgungsstruktur Bayerns weist im Vergleich zur Entsorgungsstruktur Deutschlands zwar noch ein geringfügig besseres ökologisches Gesamtergebnis auf, ist aber gleichzeitig mit leicht höheren Gesamtkosten verbunden. Die Entsorgungsstruktur der Schweiz ist etwas weniger ökoeffizient. Die Ursachen dafür sind eine geringere Umweltentlastung im ökologischen Gesamtergebnis, gepaart mit vergleichsweise hohen Entsorgungskosten. Methoden: Analyse und Moderation sozialer Prozesse, Ökobilanzierung und Systemanalyse, Ökonomie und Managementberatung.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Konstanz, Lehrstuhl für in vitro Toxikologie und Biomedizin durchgeführt. Das Projekt 'Systems Biology of Liver Toxicity Prediction - Moving On' zielt auf die Etablierung eines neuen Ansatzes zur Risikobewertung von Chemikalien. Hierbei werden experimentell eine Reihe von neu entwickelten zellulären Modellen eingesetzt, um dynamische Änderungen zelluläre Stressantworten zu erfassen. Die Daten, die hierbei gewonnenen werden, decken ein breites Spektrum zellulärer Prozesse ab, wie z.B. die Änderung von Genexpressionsmustern, die Aktivierung von verschiedenen Stress Response Pathways, oder Änderungen des zellulären Metabolismus. Die besonderen Herausforderungen einer zeitgemäßen Risikobewertung liegen in der Integration dieser sehr unterschiedlichen experimentellen Daten, um schließlich eine Abschätzung über das individuelle Risikopotential einer Substanz zu erlauben. Die Problematik in der Realisierung wird besonders daran deutlich, dass ein Teil der beobachteten zellulären Antworten zu einer direkten Schädigung führen, während andere parallel ablaufende Vorgänge Teil der zellulären Verteidigungsstrategie sind und somit in einer verstärkten Protektion münden. Im Rahmen des SysBioToP-Moving Projektes wird deshalb besonderer Fokus auf die Etablierung mathematischer Modelle gelegt, welche es erlauben sollen, das breite Spektrum an experimentell gewonnenen Daten in ein Gesamtkonzept zu integrieren, welches schließlich zur Risikoabwägung neuer oder unbekannter Substanzen herangezogen werden kann.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BASF SE durchgeführt. Im Projekt SysBioTop-Moving ist BASF verantwortlich für die dynamische Metabolommessungen für ausgewählte DILI (drug-induced liver injury/ Substanz-induzierte Leberschädigung)-Substanzen und die Bestimmung des zeitlichen Verlaufs von Substanzkonzentrationen in vitro. Mit diesen Daten, die in die 'Multi-Pathway'-Modelle integriert werden, wird BASF dazu beitragen, Datenlücken aus SysBioTop zu schließen (s. WP 1). Darüber hinaus wird BASF zusammen mit Unilever eine Liste industrierelevanter Testsubstanzen erstellen, die in der finalen Phase des Projektes verwendet werden (s. WP 2, WP 4). In WP 1 wird BASF durch Metabolom-Daten zur Entwicklung eines Modells basierend auf verschiedenen Stress-Signalwegen für bereits existierende HepG2-Daten beitragen. Im Vergleich zu den in SysBioTop generierten Daten können dabei durch die Verwendung einer weiterentwickelten, neuen Technologie, die einen erhöhten Probendurchsatz erlaubt, zusätzliche Zeitpunkte und Konzentrationen in die Versuche einbezogen werden. Die Messung der Substanzkonzentrationen in den Zellkulturen wird es den Projektpartnern ermöglichen, kinetische Modellierungen (PBPK, Physiology-based pharmacokinetics) sowie in-vitro-in-vivo-Extrapolationen (IVIVE) durchzuführen. In WP2 werden iPSC (induced pluripotent stem cells/ induzierte pluripotente Stammzellen)-basierte Reporterzelllinien, die im Rahmen des EU-ToxRisk-Projektes entwickelt wurden, zu Zellen differenziert, die Hepatozyten, Cardiomyocyten und neuronale Zellen repräsentieren. BASF wird - wo möglich - in der Folge für diese Zellen selektive Metabolomdaten generieren. In WP 4 sollen die zu entwickelnden Modelle zur schädlichen Wirkung von Substanzen durch die Untersuchung neuer Substanzen validiert werden. Diese neuen Substanzen werden von den Industriepartnern BASF und Unilever ausgewählt und dann in der vorgesehenen Testbatterie untersucht und bzgl. ihrer schädigenden Wirkung vorhergesagt.
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