Die ständige Weiterentwicklung und Verbesserung der Wetter- und Klimamodelle stellt die Fernerkundung der Atmosphäre vor große Herausforderungen. Für die Evaluierung der Modelle werden immer besser aufgelöste Messungen und Methoden benötigt. Herkömmliche Ansätze scheitern hier vor allem an fehlenden kontinuierlichen Beobachtungen der Temperatur und Feuchte bei allen Wetterbedingungen und insbesondere bei Regen. Ein Windprofiler ist allerdings auch bei solchen Bedingungen in der Lage Vertikalinformationen der Temperatur- und Feuchtegradienten zu messen. Der hier vorgeschlagene neuartige Ansatz aus einer Synergie aus Windprofiler (inklusive Radio Acoustic Sounding System), Ramanlidar, Mikrowellenradiometer und Wolkenradar ermöglicht eine automatisierte und kontinuierliche Erstellung von Temperatur- und Feuchteprofilen sogar bei Niederschlägen. Die zu verwendende variationelle Methode (optimale Schätzung, in engl. â€Ìoptimal estimationâ€Ì) bietet dabei ein robustes Hilfsmittel für die Kombination mehrerer Messgeräte unter Einbeziehung der Unsicherheiten der einzelnen Systeme. Bei der optimalen Schätzung wird ein vorgegebener Anfangszustand (z.B. die Klimatologie des Standorts oder der letzte bekannte Zustand) so lange iterativ variiert, bis er mit den Beobachtungen der verschiedenen Messgeräte innerhalb der Unsicherheiten übereinstimmt. Die Methode ermöglicht auch eine ausführliche Analyse der Unsicherheiten der Resultate und eine Einschätzung der Beiträge der einzelnen Geräte.Die langen Zeitreihen an Daten und die Kombination an sich ergänzenden Messinstrumenten, insbesondere mit dem 482 MHz Windprofiler am Meteorologischen Observatorium Lindenberg â€Ì Richard Aßmann Observatorium (MOL-RAO), sind einzigartig. Der Antragsteller kann hier seine umfangreichen Erfahrungen mit Instrumentensynergie und der Entwicklung von Algorithmen zur Ableitung atmosphärischer Variablen einbringen, um eine kontinuierliche Zeitreihe von Temperatur- und Feuchteprofilen mit bisher nicht erreichter Genauigkeit innerhalb und oberhalb von Wolken und insbesondere bei Niederschlag zu erstellen. Die thermodynamischen Profile bieten die ideale Möglichkeit, die Verdunstungsraten und die daraus resultierende Abkühlung mit einer verbesserten Genauigkeit zu quantifizieren. Die Unsicherheiten, die durch ungenaue Profile der relativen Feuchte und Temperatur entstehen, werden mit Hilfe von Simulationen abgeschätzt. Langzeitbeobachtungen an MOL-RAO werden genutzt, um aussagekräfige Statistiken über die Verdunstungs- und Abkühlungsraten zu erstellen. Die Ergebnisse werden für verschiedene Bedingungen wie stratiformen und konvektiven Niederschlag und für verschiedenen Jahreszeiten evaluiert. Dies wird den Modellieren helfen, die Parametrisierungen der Verdunstungsraten in kleinskaligen Modellen zu evaluieren.
Der schnelle Fortschritt der elektronischen Geräte erhöht die Nachfrage nach verbesserten Li-Ionen Batterien. Kommerziell erhältliche Li-Zellen nutzen meist Lithiumkobaltoxid für die positive Elektrode. Doch gerade dieses Material ist ein Hindernis für eine weitere Optimierung, insbesondere für eine Kostensenkung. Vor allem für größere Anwendungen wie Hybrid- oder Elektrofahrzeuge müssen alternative Materialen erforscht werden, die billiger, sicherer und umweltverträglicher sind. Daher wird im ISEA derzeit ein neues Forschungsprojekt ins Leben gerufen und die dafür benötigte Infrastruktur geschaffen. Die Forschung wird sich auf die Untersuchung geeigneter Übergangsmetalloxide und Polyanionen konzentrieren, die besonders gut zur Einlagerung von Li-Ionen geeignet sind. Es werden neue Herstellungsverfahren unter Verwendung wässriger Precurser-Substanzen untersucht, die Verbindungen mit überlegenen Eigenschaften erzeugen und außerdem leicht an eine Massenproduktion angepasst werden können. Ziel der Arbeiten ist, preisgünstiges Elektrodenmaterial zu entwickeln, das eine spezifische Energie von über 200 Wh/kg und eine Leistungsdichte von 400 W/kg aufweist. Außerdem werden Arbeiten im Bereich der physikalisch-chemischen Charakterisierung der neuen Materialien stattfinden sowie elektrochemische Analysen der gesamten Zellen- und Batteriesysteme durchgeführt. Das elektrodynamische Verhalten der neuen Zellen wird u. a. mit Hilfe der elektrochemischen Impedanzspektroskopie analysiert, um präzise und zuverlässige Algorithmen für ein späteres Batteriemonitoring im realen Betrieb zu finden.
GLORIA combines a Michelson interferometer with a detector array of 128 x 128 pixels and will be the first 2D infrared limb imaging spectrometer worldwide. It is designed for HALO and will measure the distribution of temperature and a considerable number of trace constituents along with cloud mapping with unprecedented spatial resolution in the free troposphere and lower stratosphere. It is an essential contribution to the HALO demo missions TACTS, POLSTRACC, and CIRRUS-RS. Imaging Fourier transform spectrometers impose a number of challenges with respect to instrument calibration / characterisation and for algorithm development. The work of the first proposal focused on characterisation and modeling of the instrument and on the development of methods and algorithms which are capable of generating calibrated spectra with high accuracy. Accurately calibrated spectra are a prerequisite for the retrieval of atmospheric parameters and the scientific data exploitation. Within this renewal proposal the developed characterisation methods will be applied to the instrument in flight configuration, and the new algorithms will be used to generate highly accurate calibrated spectra from the raw interferograms measured during the HALO demo missions. The work will be completed by a thorough error analysis for the calibrated spectra. Finally, instrument settings, calibration scenario and data processing shall be optimised with respect to data quality. This proposal contributes to the development of high technology sensors and instruments for the use on HALO.
Knowledge of the deformation mechanisms of polar ice is of crucial importance to predict the flow of polar ice caps and hence their influence on the global climate. Deformation of ice also impacts on one of the best climate record on Earth: the individual ice layers observed in deep ice cores. Microstructures form the main record of in situ deformation, by revealing the deformation processes that operate during the flow of an ice sheet. New microstructural analysis techniques developed at AWI now allow a much more detailed and extensive assessment of these microstructures than ever before. Within this project, a start has been made with the numerical modelling of ice microstructures, using the comprehensive modelling platform Elle. After updating and refining algorithms, Elle is now capable of simulating several of the main processes that occur in polar ice: recrystallisation, grain growth and crystal-plastic deformation. In the course of the project s remaining 26 months1 existing routines for two-phase materials will be adapted to model ice with bubbles or clathrates, and to model intracrystalline recovery. Results of systematic simulations will be compared quantitatively with theoretical analyses and the unique microstructure dataset available at AWI of several firn and ice cores (especially the EPICA-DML deep ice core). In particular we will critically reassess the role of grain boundary formation and migration that continually reworks the microstructure. The results of this project will improve our knowledge of the mechanical behavior of polar ice and refine the analysis of climatic records, which are essential to ice sheet and climate modelling.
The aim of ESONET is to create an organisation capable of implementing, operating and maintaining a network of ocean observatories in deep waters around Europe from the Arctic Ocean to the Black Sea connected to shore with data and power links via fibre optic cables. The fundamental scientific objective is to make continuous real-time observations of environmental variables over decadal, annual, seasonal, diel and tidal time scales. Constant vigilance will allow resolution of quasi-instantaneous hazardous events such as slides, earthquakes, tsunamis and benthic storms. ESONET will form a sub sea segment of the GMES (Global Monitoring for Environment and Security) with sensors extending from the sub sea floor, through the water column to sub-surface sensors providing calibration of satellite borne sensors. ESONET brings together leading oceanographic and geosciences institutes in Europe together with universities, industry and regional agencies. It will provide integration across disciplines from geosciences, through physical, chemical and biological oceanography to technologies of instrumentation, cables, data processing and archiving. Jointly executed research will demonstrate functioning observatories at several cabled and non-cabled sites around Europe. Existing deep-sea cables installed for neutrino telescopes will be utilised in the Mediterranean sea and shallower tests sites will be established elsewhere. Principles of sensor management, calibration, metadata and data quality will be established with real-time dissemination and generation of hazard warning. ESONET will run a training and education program through courses, scholarships, exchange of personnel between participating institutes, and outreach to the general public. Dissemination will also include a web portal, with links to the INSPIRE Geo-Portal, and with all sub sea observatory projects worldwide, enabling the widest possible access to information. Prime Contractor: Institut Francais de Recherche pour l'Exploitation de la Mer; Issy-les-Moulineaux; France.
Soil compaction caused by passage of logging machinery reduces the soil air capacity. Changed abiotic factors might induce a change in the soil microbial community and favour organisms capable of tolerating anoxic conditions. Aerated soils that are shifted to anoxia can produce the greenhouse gases methane and N2O. For example, methanogenesis is the dominating electron-accepting process during the anaerobic oxidation of organic matter. Thus, the prolonged compaction of forest soils might enhance greenhouse gas-producing microbial activities and lead to a gradual, quantitative shift in the occurrence and activities of associated prokaryotes. This shift might be of general importance, because heavy machinery is increasingly used for logging activities. Aims: The goals of this study were to resolve differences between soil microbial communities obtained from wheel-tracks (i.e. compacted) and their adjacent undisturbed sites, and to evaluate differences in potential anaerobic microbial activities of these contrasting soils. Special emphasis will be given to organisms which are responsible for the production of greenhouse gases (nitrous oxide, methane) after soil compaction. Methods: Characterization of microbial communities with molecular tools (T-RFLP fingerprinting, DGGE, cloning and sequencing); Quantification of functional genes (quantitative PCR); Soil Microbial Measurements (C-mineralization, respiration, microbial biomass C).
Die Einführung der Energieeinsparverordnung (EnEV) bedeutet die Festschreibung des Niedrigenergiehaus-Standards für Gebäude und damit die Absenkung des Heizenergiebedarfs von Gebäuden um etwa 30 Prozent gegenüber der vorher gültigen Wärmeschutzverordnung (WSVO 95). Die für Niedrigstenergiegebäude einzuhaltenden Kennwerte für den Jahres-Heizwärmebedarf unterschreiten mit 30 bis 15 kWh/m2a die nach der EnEV geforderten Grenzwerte um weitere 40 bis 60 Prozent. Ein verbesserter Wärmeschutz allein ist zum Erreichen der angestrebten Kennwerte nicht ausreichend. Der Einsatz energetisch effizienter, optimal aufeinander abgestimmter und regenerative Energien nutzender Anlagentechnik ist erforderlich. Zielsetzung des Projektes ist daher die Entwicklung von Kompaktheizzentralen für Niedrigstenergiegebäude mit einem Jahres-Heizwärmebedarf von maximal 30 kWh/m2a für Heizung, Lüftung und Warmwasserbereitung sowie deren prototypische Umsetzung. Auf der Basis von Messdaten aus Feld- und Laborversuchen sollen mathematische Modelle möglicher Anlagenkomponenten entwickelt bzw. angepasst werden. Durch Variation der wesentlichen Modellparameter werden optimal auf die Lastfälle abgestimmte Anlagenkonfigurationen mit Hilfe von Systemsimulationen bestimmt. Die Ergebnisse der Anlagensimulation fließen in die Fertigung der Prototypen ein, die hinsichtlich ihres Aufbaus den abgeleiteten Anlagenkonfigurationen entsprechen. In Laborversuchen sollen die Funktionalität der Konfigurationen nachgewiesen und die erarbeiteten Regelungskonzepte erprobt werden. Abschließend erfolgt die Entwicklung einer Kleinserie von Geräten, deren Praxistauglichkeit im Rahmen eines einjährigen Feldversuchs nachgewiesen werden soll. Ergebnis des Projektes sollen marktfähige und hinsichtlich des Betriebsverhaltens optimierte Anlagen sein, die wirkungsvoll zur Reduzierung des Energieverbrauchs und der Emissionen im Wohnungsbau beitragen.
Pflanzliche P450-Enzyme besitzen sowohl Aufgaben im Primär- und Sekundärstoffwechsel der Pflanzen als auch in der Metabolisierung von Xenobiotika einschließlich Herbiziden. Da z.B. Mais eine natürliche Resistenz gegenüber dem Triazin-Herbizid Atrazin aufweist, konnten suszeptible Wildpflanzen, die bei Feldanbau neben den Kulturpflanzen aufkommen, durch Anwendung des Herbizids ohne Schädigung der Kulturpflanzen selektiv bekämpft werden (Herbizidselektivität). Kulturpflanzen wie z.B. Tabak und Kartoffel, die keine oder nur eine unzureichende natürliche Resistenz gegenüber einem bestimmten Herbizid besitzen, können durch Agrobacterium tumefaciens-vermittelte Transformation mit einem Säuger-P450-Isoenzym (z.B. CYP1A1 oder CYP1A2) Herbizid-resistent werden. Seit einigen Jahren gibt es in dieser Richtung Bestrebungen, P450-transgene Pflanzen herzustellen. Aufgrund der überlappenden, breiten Substratspezifität des jeweils eingebrachten Säuger-P450-Isoenzyms (Ratte, Mensch) wird in den transgenen Pflanzen meist eine multiple Resistenz gegen verschiedene Herbizide mit unterschiedlichen Strukturen und Wirkmechanismen beobachtet. Vor der Vermarktung von transgenen Pflanzen müssen diese in Feldversuchen getestet werden. Dabei wird die Verträglichkeit des Genproduktes, die Eigenschaften der modifizierten Pflanze, die Expressionsstabilität des eingebrachten Fremd-Gens und mögliche ökologische Auswirkungen untersucht. Zusätzlich sollte neben der Substratspezifität des fremden P450-Isoenzyms gegenüber Xenobiotika getestet werden, ob pflanzliche Sekundärmetaboliten als Substrate in Frage kommen. Außerdem sind mögliche Einflüsse auf den normalen Stoffwechsel der Pflanzen von Interesse, die sich auf den Phänotyp der Pflanzen auswirken können. Z.B. wurde bei Cyp2c14-transformierten Tabak-Pflanzen (aus Kaninchen) eine verstärkte Seneszenz beschrieben, die sich in einem verringertem Chlorophyll-Gehalt, einem erhöhten Gehalt an Abbauprodukten der Lipid-Peroxidation und einem Abbauprodukt des Nornicotins und in einer Abnahme des Nicotin-Gehaltes äußerte. Außerdem wuchsen die Pflanzen langsamer und brauchten mehr Zeit zur Bewurzelung. Dies sind Anzeichen dafür, dass das Einbringen eines Fremd-P450-Gens in Tabak über die oxidative Veränderung der Membranlipide oder -sterole und damit über die Veränderung der Membranstruktur, durch einen hormonellen Eingriff durch Umsetzung eines Brassinosteroids oder die Unterdrückung endogener P450-Gene möglicherweise schwerwiegende metabolische Auswirkungen zur Folge haben kann. Vor diesem Hintergrund wurde untersucht, ob die Agrobakterien-vermittelte Transformation von Tabak mit der cDNA des humanen CYP1A2 Auswirkungen auf den endogenen Nicotin-Gehalt der Pflanzen zur Folge haben. CYP1A2 gehört dabei neben anderen Isoenzymen im Gegensatz zu den Hauptenzymen CYP2A6, CYP2B6 und CYP2D6 zu den Isoenzymen, die Nicotin nur bei hoher Substratkonzentration umsetzen. Nicotin besitzt dabei als natürliches Insektizid eine wichtige ökol u.s.w.
An end-to-end performance model is being developed which will be capable of simulating all significant processes important for determining the measurement capabilities of a space-borne DIAL system such as WALES. This model will also be applied for estimating the performance of airborne or ground-based systems.
MORSE was a joint European project, carried out by six partner institutions in France, Great Britain, and Germany. It was financially supported by the Commission of the European Community as a part of the Marine Science and Technology (MAST) program under contract no. MAS3-CT95-0027. The objective of the project was to gain an understanding of the physical processes involved in radar signatures of internal waves using laboratory tank, airborne radar, and satellite imagery. To achieve the ultimate goal, independent numerical models are needed which are capable of predicting radar backscattering for all radar bands, extracting ocean surface characteristics at high spatial resolution, predicting internal wave fields in time and space, and inverting radar signatures into geophysical parameters. Existing models were not sufficiently reliable to produce quantitative results in order to retrieve the three-dimensional structure of the ocean's hydrodynamic processes. Progress in the understanding and mathematical description of different processes and increasing capacity of modern computers opens doors towards much more detailed, comprehensive models. The activities of the Satellite Oceanography group of the University of Hamburg within the framework of MORSE focused on theoretical considerations regarding the hydrodynamic modulation of ocean waves by spatially varying current fields over internal waves and the radar imaging of the resulting roughness variations. This research was based on our advanced radar imaging model which describes the modulation of the complete two-dimensional ocean wave spectrum according to wave-current interaction theory and the backscattered radar signal by a composite surface model. In addition, the Satellite Oceanography group has wide experience regarding the analysis of radar signatures of internal waves. A large number of ERS-1 / ERS-2 SAR images of internal waves in the Strait of Gibraltar and in the Strait of Messina was analyzed. Furthermore, numerical hydrodynamical models were developed, which are capable of describing the generation and propagation of internal tides and their disintegration into internal solitary waves. The MORSE project has provided an opportunity to exploit and extend the knowledge obtained in previous remote sensing projects and to calibrate and validate the corresponding numerical models.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 17 |
| Europa | 1 |
| Wissenschaft | 12 |
| Zivilgesellschaft | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 17 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 17 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 4 |
| Englisch | 17 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 15 |
| Webseite | 2 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 12 |
| Lebewesen und Lebensräume | 17 |
| Luft | 14 |
| Mensch und Umwelt | 17 |
| Wasser | 11 |
| Weitere | 17 |