Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit virtueller Realität zu besseren Wetter- und Hochwasserprognosen

02.12.2013
Wasser- und Energieflüsse zwischen Grundwasserbereich, Landoberfläche und Atmosphäre sind eine komplexe Angelegenheit.

Eine Forschergruppe mit Jülicher Beteiligung setzt auf virtuelle Realität, um diese Prozesse besser zu verstehen sowie Vorhersagen für Wetter und Hochwasser zu optimieren.

Die Wissenschaftler werden dazu das Neckareinzugsgebiet am Jülicher Supercomputer JUQUEEN simulieren und dabei virtuelle Messungen durchführen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert die Gruppe in den kommenden drei Jahren mit rund 2,1 Millionen Euro.

Die neue DFG-Forschergruppe "Data Assimilation for Improved Charakterisation of Fluxes across Compartmental Interfaces" will mit ihrem Modell der Realität so nah wie möglich kommen. Es soll alle wichtigen Aspekte des Neckareinzugsgebietes in Süddeutschland abdecken: vom Grundwasser über die Landoberfläche bis hin zur Atmosphäre – und das für eine Simulationsperiode von mehreren Jahren.

Eine wesentliche Rolle spielt die sogenannte Datenassimilation. Hierbei werden Modelle und deren Parameter laufend mithilfe von aktuellen Messdaten korrigiert, um noch genauere Modelle und Vorhersagen zu erhalten. Der Ansatz der Forschergruppe ist in doppelter Hinsicht neu: "Bislang konzentrieren sich Vorhersagemodelle meist auf einen Bereich. So berücksichtigen Atmosphären-Modelle die Landoberfläche stark reduziert, ähnlich sieht es mit der Atmosphäre bei Hydrologie-Modellen aus.

Und Datenassimilation wird zwar schon länger gemacht, aber noch nicht in Kombination mit so einen gekoppelten Modell, das die verschiedenen Bereiche vereint", erklärt Prof. Harrie-Jan Hendricks-Franssen vom Jülicher Institut für Bio- und Geowissenschaften, einer der Mitkoordinatoren der DFG-Forschergruppe.

Die Gruppe besteht aus Boden- und Geophysikern, Hydrogeologen und Meteorologen, Umweltphysikern und Strömungsmechanikern der Universitäten Augsburg, Bonn, Hamburg, Hannover und Tübingen sowie der Helmholtz-Zentren in Jülich und Leipzig. Die Partner wollen nicht nur die einzelnen Teilmodelle in ein Gesamtmodell integrieren, sondern auch bislang vernachlässigte Wechselwirkungen einbeziehen, etwa zwischen Landoberfläche und Atmosphäre. Davon erhoffen sie sich, die Energie- und Wasserflüsse besser vorhersagen zu können.

Basis für die virtuelle Realität sind neben physikalisch-mathematischen Modellen verschiedene Messdaten, die im Neckareinzugsgebiet mithilfe von Satelliten, Regenradaren und anderen Instrumenten gesammelt wurden. Das Modell für die Wasser- und Energieströme innerhalb des Neckareinzugsgebietes hat eine Auflösung von 50 Metern. Für deren Berechnung benötigen die Forscher die Rechenkraft des Jülicher Supercomputers JUQUEEN. Dabei simulieren die Wissenschaftler nicht nur das Einzugsgebiet auf JUQUEEN, sie führen auch Messungen in der virtuellen Realität durch, zum Beispiel zu Verdunstung und Bodenfeuchte. Die Ergebnisse der virtuellen Messungen nutzen die Forscher, um mit Hilfe von Datenassimilierungsverfahren Modellparameter und -vorhersagen zu verbessern.

Die Erkenntnisse könnten helfen herauszufinden, welche Messgeräte und welche Messungen bei spezifischen Fragestellungen zum Einsatz kommen müssen und welche Messungen jeweils wichtig sind, um eine bestimmte Vorhersage zu verbessern. "Beispielsweise wie wichtig sind Bodenfeuchtigkeitsmessungen für genauere Wettervorhersagen oder Niederschlagsmessungen für exaktere Prognosen von Grundwasserneubildungen", betont Prof. Harrie-Jan Hendricks-Franssen, der in dem Projekt für die Datenassimilierung des Landoberflächenmodells verantwortlich ist. Hier fließen Daten wie Verdunstung, Bodenfeuchte, Temperatur oder Vegetationszustand ein.

Das Modell wollen die Wissenschaftler nach Abschluss der dreijährigen Förderphase auf ein bestehendes Untersuchungsgebiet anwenden: und zwar in einem der vier Observatorien des Forschungsvorhabens TERENO (Terrestrial Environmental Observatories). Das auf mindestens 15 Jahre angelegten Großprojekt der Helmholtz-Gemeinschaft untersucht die regionalen Folgen des Klimawandels. Die Weiterentwicklung von Modellen wird allerdings noch lange nicht abgeschlossen sein. "Es gibt nach wie vor Prozesse, die auch unser Modell nicht berücksichtigt und die wir auch noch gar nicht verstanden haben", so Prof. Harrie-Jan Hendricks-Franssen.

Weitere Informationen:

Institut für Bio- und Geowissenschaften, Bereich Agrosphäre (IBG-3):
www.fz-juelich.de/ibg/ibg-3/

Supercomputer JUQUEEN:
www.fz-juelich.de/portal/DE/Forschung/Informationstechnologie/
Supercomputer/juqueen/_node.html

TERENO (Terrestrial Environmental Observatories):
www.tereno.net
Ansprechpartner:
Prof. Harrie-Jan Hendricks-Franssen
Institut für Bio- und Geowissenschaften, Bereich Agrosphäre (IBG-3)
Tel.: 02461 61-4462
E-Mail: h.hendricks-franssen@fz-juelich.de
Pressekontakt:
Barbara Schunk
Tel.: 02461 61-8031
E-Mail: b.schunk@fz-juelich.de
Erhard Zeiss
Tel.: 02461 61-1841
E-Mail: e.zeiss@fz-juelich.de

Erhard Zeiss | Forschungszentrum Jülich GmbH
Weitere Informationen:
http://www.fz-juelich.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen
26.04.2017 | Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e. V.

nachricht Flechten aus dem Bernsteinwald
25.04.2017 | Georg-August-Universität Göttingen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie