Das Projekt "Wie prägen kohärente Luftströmungen den Einfluss des Golfstroms auf die großskalige atmosphärische Zirkulation der mittleren Breiten?" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Meteorologie und Klimaforschung, Department Troposphärenforschung.Über dem Nordatlantik und Europa wird die Variabilität der großräumigen Wetterbedingungen von quasistationären, langandauernden und immer wiederkehrenden Strömungsmustern â€Ì sogenannten Wetterregimen â€Ì geprägt. Diese zeichnen sich durch das Auftreten von Hoch- und Tiefdruckgebieten in bestimmten Regionen aus. Verlässliche Wettervorhersagen auf Zeitskalen von einigen Tagen bis zu einigen Monaten im Voraus hängen von einer korrekten Darstellung der Lebenszyklen dieser Strömungsregime in Computermodellen ab. Um das zu erreichen müssen insbesondere Prozesse, die günstige Bedingungen zur Intensivierung von Tiefdruckgebieten aufrecht erhalten, und Prozesse, die den Aufbau von stationären Hochdruckgebieten (blockierende Hochs) begünstigen, richtig wiedergegeben werden. Aktuelle Forschung deutet stark darauf hin, dass Atmosphäre-Ozean Wechselwirkungen, insbesondere entlang des Golfstroms, latente Wärmefreisetzung in Tiefs, und Kaltluftausbrüche aus der Arktis dabei eine entscheidende Rolle spielen. Dennoch mangelt es an grundlegendem Verständnis wie solche Luftmassentransformationen über dem Ozean die großskalige Höhenströmung beeinflussen. Darüber hinaus ist die Relevanz solcher Prozesse für Lebenszyklen von Wetterregimen unerforscht. In dieser anspruchsvollen drei-jährigen Kollaboration zwischen KIT und ETH Zürich streben wir an ein ganzheitliches Verständnis zu entwickeln, wie Wärmeaustausch zwischen Ozean und Atmosphäre und diabatische Prozesse in der Golfstromregion die Variabilität der großräumigen Strömung über dem Nordatlantik und Europa prägen. Zu diesem Zweck werden wir ausgefeilte Diagnostiken zur Charakterisierung von Luftmassen mit neuartigen Diagnostiken zur Bestimmung des atmosphärischen Energiehaushaltes verbinden und damit den Ablauf von Wetterregimen und Regimewechseln in aktuellen hochaufgelösten numerischen Modelldatensätzen und mit Hilfe von eigenen Sensitivitätsstudien untersuchen. Dazu werden wir unsere Expertise in größräumiger Dynamik und Wettersystemen, sowie Atmosphäre-Ozean Wechselwirkungen â€Ì insbesondere während arktischen Kaltluftausbrüchen â€Ì und der Lagrangeâ€Ìschen Untersuchung atmosphärischer Prozesse nutzen. Im Detail werden wir (i) ein dynamisches Verständnis entwickeln, wie Luftmassentransformationen entlang des Golfstroms die Höhenströmung über Europa beeinflussen, mit Fokus auf blockierenden Hochdruckgebieten, (ii) die Bedeutung von Luftmassentransformationen und diabatischer Prozesse für den Erhalt von Bedingungen, die die Intensivierung von Tiefdruckgebieten während bestimmter Wetterregimelebenszyklen bestimmen, untersuchen, (iii) diese Erkenntnisse in ein einheitliches und quantitatives Bild vereinen, welches die Prozesse, die den Einfluss des Golfstroms auf die großräumige Wettervariabilität prägen, zusammenfasst und (iv) die Güte dieser Prozesse in aktuellen numerischen Vorhersagesystemen bewerten. Diese Grundlagenforschung wird wichtige Erkenntnisse zur Verbesserung von Wettervorhersagemodellen liefern.
Das Projekt "Serviceorientierter Hub zur Verwertung von Nachhaltigkeitsinformation für produzierende Unternehmen, Teilprojekt: Zentrales Umweltdatenmanagementsystem" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: PNZ-Produkte GmbH.
Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1294: Bereich Infrastruktur - Atmospheric and Earth system research with the 'High Altitude and Long Range Research Aircraft' (HALO), Messungen von Tracern und Vorläufergasen für sekundäre Photooxidantien und Aerosole in Schadstoffahnen von Ballungsräumen in Europa und Asien (MEPOLL)" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Kommunikation und Navigation.Dieses Projekt trägt zur HALO Mission EMeRGe (Effect of megacities on the transport and transformation of pollutants on the regional and global scales) bei und zielt auf eine Erforschung der Unterschiede in der Emissionszusammensetzung von Ballungsgebieten (Major Population Centers MPCs) in Europa und Asien sowie der spezifischen Transport und Transformationsprozesse in den Schadstoffahnen in diesen Regionen. Dies beinhaltet umfangreiche Messungen mit dem Langstreckenflugzeug HALO der horizontalen und vertikalen Ausbreitung der MPC Verschmutzungsfahnen einschließlich des konvektiven Transports in die freie Troposphäre. Zwei HALO Kampagnen sind vorgesehen in Europa und Ostasien, mit Operationsbasen in Oberpfaffenhofen in Deutschland, beziehungsweise Taipeh in Taiwan. Die Arbeiten konzentrieren sich auf Messungen von Tracern (CO, CO2, CH4, PFCs (Perfluorkarbone)) zur Untersuchung der Ausbreitung und Vermischung der MPC-Schadstoffwolken mit der Umgebungsluft, Vorläufergase von Photooxidantien (NOx), sowie Vorläufergase von Aerosolen (SO2, semi-volatile organische Verbindungen). Dazu werden vier Instrumentensysteme eingesetzt, die für HALO entwickelt und bereits bei früheren HALO Kampagnen erfolgreich verwendet worden sind. Dazu gehören ein Instrumentenpacket für natürliche und künstliche Tracer (AMTEX, PERTRAS), NOx/NOyChemilumineszenzdetektoren (AENEAS), sowie ein Chemische Ionisation Ionenfallen Massenspektrometer (CI ITMS). Das Projekt beinhaltet auch eine Erweiterung der Messmöglichkeiten von PERTRAS und CI ITMS um einen Nachweis von organischen Säuren, die vermutlich eine wichtige Rolle bei der Neubildung und dem Wachstum von Aerosolen in den MPC Schadstoffwolken spielen. Weiterhin werden spezifische Lagrange Experimente durchgeführt mit Verwendung von PFC Tracern. Dies beinhaltet eine Freisetzung der PFCs in ausgewählten MPC zur Markierung der Schadstoffwolke und eine anschließende Vermessung der Schadstoffahne stromabwärts. Schließlich wird die Flugplanung während der zwei HALO Kampagnen durch die Bereitstellung von meteorologischen Vorhersageprodukten und Vorhersagen zur Ausbreitung von Tracer Wolken unterstützt. Dazu werden Web basierte interaktive Vorhersagewerkzeuge eingesetzt.
Das Projekt "MICDIF - Linking Microbial Diversity and Functions across Scales and Ecosystems - Streambed biofilms and downstream dissolved organic matter (DOM)" wird/wurde gefördert durch: Fonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Innsbruck, Institut für Ökologie.Headwater streams account for most of the channel length in drainage networks, are tightly connected with the terrestrial environment and their high performance to retain and process catchment inputs can influence the functioning of downstream rivers and coastal waters. Recent findings on DOM chemistry and metabolism have challenged the common wisdom that riverine DOM is largely refractory. This has now led to a fundamental revision of global riverine carbon fluxes. Most of the DOM in streams and rivers is of terrestrial origin. Yet surprisingly little research has focused on the microbial and biogeochemical processes that operate at the interface where the terrestrial load enters the aquatic ecosystem. The objective of this individual project is to study the coupled patterns and processes between the microbial community colonizing this key interfacial system and the biogeochemistry of DOM derived from leaf litter decomposition. We will use bioreactors to dissect the effects of streambed biofilms on the transformation of terrestrial DOM in the streambed and its composition when entering the streamwater. Rather than considering the elemental fluxes (C, N and P) in isolation, we will consider their stoichiometry, which we relate to the microbial community and its physiological status.
Das Projekt "Forschergruppe (FOR) 896: Predictability and Dynamics of Weather Systems in the Atlantic-European Sector (PANDOWAE), The impact of tropical - extratropical interactions on downstream predictability (TROP)" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Deutscher Wetterdienst.In this project we investigate the mechanisms by which organised tropical convective systems, and, in particular, tropical cyclones undergoing extratropical transition (ET), interact with the midlatitude upper-level wave guide. We consider how this interaction influences the dynamics and predictability of the ET system itself, the midlatitude flow, and sub tropical cyclones that may develop downstream. We will use a combined observational, COSMO modelling, and data denial approach applied to the ET cases of the THORPEX Pacific Asian Regional Campaign. Diagnostic techniques, including PV inversion and object-oriented diagnostics will be applied to investigate the interactions between the convective and synoptic-scale flow. We will investigate the impact of different regimes of tropical convection on midlatitude predictability through analysis of Year of Tropical Convection datasets and TIGGE data, conducting experiments with ensemble prediction systems (EPS), and diagnosing the results with ensemble sensitivity analysis and other techniques. Finally, we will investigate the predictability of the structural changes during ET and of sub-tropical cyclogenesis using the multiscale ensemble. The results of this study will be used to define observational strategies for a future THORPEX field campaign.
Das Projekt "Forschergruppe (FOR) 896: Predictability and Dynamics of Weather Systems in the Atlantic-European Sector (PANDOWAE), The predictability of atmospheric blocking in global ensemble prediction systems" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Deutscher Wetterdienst.Blocking is an atmospheric phenomenon which has major implications for local weather. It can lead to extremely high or low temperatures due to the long lasting almost stationary high pressure system. Furthermore, a block can exert a strong impact on upstream, in-situ and downstream synoptic weather patterns by disrupting the multitude westerly flow. Thereby, blocking can be the cause for severe precipitation anomalies in cut-off lows surrounding the high pressure system. The state of the art ensemble prediction systems (EPSs) which are part of the THORPEX Interactive Grand Global Ensemble (TIGGE) perform well in predicting the frequencies of Atlantic European and Pacific blocking but have difficulties in predicting the onset and the decay of blocking. The predictability of the onset is about 1 day worse than the predictability if the blocking is already specified in the initial conditions. Furthermore, the TIGGE ensemble prediction systems (EPSs) have problems in simulating the frequencies of Greenland and Ural blocking. This study is dedicated to investigate the dynamics of selected blocking events in the medium range, the monthly, and the seasonal ECMWF EPS. Two different clustering methods based on EOF/PC 3 analysis and one method based on ensemble analysis covariance will be applied to the EPSs. Links between different types of block formation or decay and large scale events like breaking Ross by waves or small scale diabetic processes like precipitation resulting from the advection of moist air masses will be investigated. Their roles in the life cycle of a blocking event will be compared. The same investigation methods will be applied to the TIGGE ensembles and to carry forward the results obtained for the medium range ECMWF EPS alone. Additionally, for two winter seasons and for a whole year scores and skill scores used at the ECMWF will be calculated and the predictive skill of the EPSs will be assessed with regard to blockings.
Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1294: Bereich Infrastruktur - Atmospheric and Earth system research with the 'High Altitude and Long Range Research Aircraft' (HALO), Hygroscopic Growth of Accumulation Mode Particles Measured with HALO (HyGroPart)" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e.V..Atmospheric aerosol partials in the size range 0.1 to 10 ?m contribute to direct and indirect radiative forcing of climate. Two important particle properties in this context are their hygroscopicity (growth behavior at changing relative humidity) and their mixing state (distribution of chemical components among the particles). In situ measurements of these particles properties in the free troposphere are needed in order to improve atmospheric models and for validating remote sensing instruments. In this project, we propose the application of the Micrometer Aerosol Inlet (MAI) and the Tandem Optical Particles Counter (TOPC), developed in phase 1 of the HALO SPP, during two HALO demo missions (ACRIDICON and NARVAL). The TOPC downstream MAI will measure the particle size and the hygroscopic growth of accumulation mode particles. These measurements can help to quantify the direct aerosol forcing, to understand particle aging, and to determine the particle mixing state. During ACRIDICON the focus is on the influence deep convective clouds have on aerosol particles. During NARVAL in particular particle aging with long-range transport and the influence of particles on trade wind clouds shall be investigated.
Das Projekt "Massnahmen zur Gewährleistung eines schonenden Fischabstiegs an grösseren mitteleuropäischen Flusskraftwerken" wird/wurde gefördert durch: Bundesamt für Energie. Es wird/wurde ausgeführt durch: Skat Consulting Ltd..Die Wasserkraft muss sich neuen Herausforderungen im Zusammenhang mit der Weiterentwicklung der Gewässerschutzgesetzgebung stellen. Insbesondere das mit dem Inkrafttreten des revidierten Gewässerschutzgesetzes im Januar 2011 vorgeschriebene Ziel, die wesentlichen, durch den Menschen verursachten Gewässerbeeinträchtigungen (unterbrochene Durchgängigkeit, gestörter Geschiebehaushalt, Schwall / Sunk) innert 20 Jahren zu beseitigen, stellt eine grosse Aufgabe für die Energiewirtschaft, aber auch die Kantone dar. Flusskraftwerke können bei der flussaufwärts- und flussabwärts gerichteten Wanderung von Fischen ein Hindernis darstellen. Insbesondere der für die Arterhaltung einiger in mitteleuropäischen Fliessgewässern vorkommender Fischarten wichtige Fischabstieg ist beim aktuellen Ausbaustandard der Anlagen beeinträchtigt. Ohne die Entwicklung baulicher Massnahmen zur Gewährleistung des schonenden Fischabstiegs ist die Energiewirtschaft auf betriebliche Einschränkungen angewiesen, die eine erhebliche Reduktion der Strom-produktion zur Folge hätten. Diese ist aber auch ökologisch unerwünscht, da sie im Gegensatz zum stetig steigenden Strombedarf steht, der dann zu einem grossen Teil durch klassische, nicht erneuerbare Energien oder Stromimporte gedeckt werden müsste. Ziel des Forschungsprojektes ist es, bauliche Massnahmen zum Fischabstieg zu prüfen und so weiterzuentwickeln, dass sie sowohl aus fischökologischer als auch betrieblicher Sicht erfolgreich und ökonomisch eingesetzt werden können.
Das Projekt "Erstellung eines Antrages in der 3. Raumfahrt-Ausschreibung im 7. EU-Forschungsrahmenprogramms zu High resolution coastal and inland water monitoring; Topic: SPA.2010.1.1-01" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie. Es wird/wurde ausgeführt durch: EOMAP GmbH & Co. KG.
Das Projekt "PIGW-LEWIZ: Impact of inertia-gravity waves (IGW) generated in the uppper troposphere on precipitation events and the interaction of both phenomena, part I and II" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik e.V. an der Universität Rostock.The propagation of subtropical wet and warm air masses over the North Atlantic into the European region defines a grosswetterlage with intensive precipitation. The areas of precipitation, their intensity, time and duration are mainly determined by the nonlinear dynamics at planetary, synoptic and sub-synoptic (meso-) scales. The impact of these complex processes on precipitation events is not understood yet and will be studied in this project. The focus is on planetary poleward Rossby waves breaking events, because in this type of baroclinic lifecycles mesoscale low-frequency gravity waves, so-called inertia-gravity waves, are generated downstream of the jet streak. These waves may propagate from the upper troposphere down to the boundary layer. In potentially unstable situations these inertia-gravity waves may induce updrafts and subsequent deep convection leading to heavy precipitation events. For three selected cases high resolution model simulations should be performed to carry out process studies with explicit convection. The model results will be validated with observations and the problem of predictability will be examined.
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