Auf
weltweiter Ebene kann die zukünftige Entwicklung des Klimas mit
Hilfe globaler Zirkulationsmodelle inzwischen relativ gut berechnet werden.
Ob die Überschwemmungen und Hitzewellen der letzten Jahre tatsächlich
Anzeichen einer Klimaänderung sind und ob solche Extremereignisse künftig
häufiger eintreten, ist schon wesentlich unsicherer. Möchte man
gar wissen, wie sich die Situation ganz konkret in Überlingen am Bodensee
entwickelt, stoßen die Modelle definitiv an Grenzen. Für konkrete
Maßnahmen in Sachen Gewässerschutz wären aber gerade solche
regionalen Daten entscheidend. Wissenschaftler des Instituts für Wasserbau
der Universität Stuttgart suchen im Rahmen des Projekts Bodensee-Online
und des EU-Projekts „ENSEMBLES“ (ENSEMBLE-based Predictions of
Climate Changes and their impacts) nach einer Lösung des Problems.
Gewisse Aufschlüsse auf die regionale Entwicklung geben die Analysen der Zeitreihen von meteorologischen Beobachtungen, wie sie von Prof. András Bárdossy, Inhaber des Lehrstuhls Hydrologie und Geohydrologie am Institut für Wasserbau, in einem früheren Projekt im Einzugsgebiet des Rheins durchgeführt wurden. Dabei zeigte sich, dass insgesamt alle Jahreszeiten wärmer geworden sind. Allerdings steigen die Temperaturen im August signifikant stärker an als im Jahresmittel, was die Wasserflächen öfter austrocknen lässt und die Luft noch stärker aufheizt. Zudem lassen die Zeitreihen feuchtere Winter und trockenere Som-mer erwarten. Im Sommer sind häufiger zeitlich begrenzte Starkregen zu befürchten, während im Winter aufgrund der temperaturbedingten Abnahme des Schneeanteils mit einem beschleunigten Abfluss des Wassers sowie mit einer Zunahme von Hochwassersituationen gerechnet werden muss. Von besonderer Brisanz, bisher jedoch kaum untersucht, ist die Änderung des Windfeldes am Bodensee. Dieses beeinflusst den Energieeintrag in das Gewässer, der durch die Reibung des Windes an der Wasseroberfläche verursacht wird und für die Entstehung und Höhe der Wellen verantwortlich ist. Entscheidend hierbei ist neben der Windstärke auch die Dauer eines Sturmes. „Es braucht eine Zeit lang, bis eine ein große Wassermenge wie am Bodensee in Bewegung kommt“, erklärt Bárdossy. Im Rahmen des Bodensee-Online Projektes wurden Modelle entwickelt, die das interne Verhalten des Sees, also Wellen, Durchmischung, Strömungsverhältnisse und Wasserqualität, berechnen können. Änderungen der Antriebskräfte führen zwangsläufig zu Änderungen dieser Prozesse. Messungen bei Konstanz und Friedrichshafen lassen darauf schließen, dass sich die Windverhältnisse am Bodensee bereits verändert haben, wobei die Entwicklung je nach Lage und Windrichtung uneinheitlich ist. Um aus globalen Szenarien wie Höhenwindmodellen lokale Aussagen ableiten zu können, setzten die Stuttgarter Wissenschaftler auf das so genannte Downscaling.
Bei
dieser Methode werden grobe Skalen auf feinere „umgerechnet“, welche die lokalen Details berücksichtigen.
Dabei wird eine typische Großwetterlage mit ihrem spezifischen Wetter
nach bestimmten Mustern klassifiziert. Vergleicht man nun aktuelle Beobachtungen
in einem regionalen Raum mit diesen Klassen, so lassen sich daraus lokale
Szenarien ableiten. Ziel der Wissenschaftler ist ein stochastisches Modell,
das typische Zeitreihen der möglichen Zukunft beschreibt.
kontakt:
Prof. András Bárdossy, Tel. 0711/685-64663
Andras.Bardossy@iws.uni-stuttgart.de
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Die Forscher Bernhard Eckl, Dr. Jadran Vrabec sowie Prof. Hans Hasse vom
Institut für Technische Thermodynamik und Thermische Verfahrenstechnik
(ITT) der Universität Stuttgart haben die „Industrial Fluid Properties
Simulation Challenge (IFPSC) 2007“ gewonnen. Bei dem internationalen
Wettbewerb waren Eigenschaften des industriell wichtigen, aber hoch gefährlichen
Stoffs Ethylenoxid per Simulation vorherzusagen. Die Arbeiten sind unter
anderem Teil des Sonderforschungsbereichs (SFB) 716 „Dynamische Modellierung
von Systemen mit großen Teilchenzahlen“ sowie des Transferbereichs
66 „Molekulare Modellierung und Simulation zur Vorhersage von Stoffdaten
für industrielle Anwendungen“, bei denen die Universität
Stuttgart Sprecherhochschule ist und fließen auch in das neue Exzellenzcluster „Simulation
Technology“ ein. Der Wettbewerb hat das Ziel, die Daten wichtiger industrieller
Stoffe mit Methoden der molekularen Simulation möglichst genau vorherzusagen.
Bei Ethylenoxid ist dies besonders interessant, weil experimentelle Arbeiten
mit dem Stoff schwierig sind. Molekulare Methoden dagegen funktionieren auch
bei extremen Bedingungen, bei Ethylenoxid sind diese zum Beispiel für
Sicherheitsstudien wichtig. Die Simulationen liefern so einen Beitrag, die
Produktionsverfahren noch sicherer und effizienter zu machen. Die Stuttgarter
Wissenschaftler erreichten 331 von 350 Punkten. Damit wurde in praktisch
allen Kategorien die Genauigkeit eines Experiments erreicht.
kontakt
Prof. Hans Hasse, Tel. 0711/685-66105,
hasse@itt.uni-stuttgart.de
holografische
zelljagd
In der Biomedizin, der Mikrosystemtechnik und der Mikrochemie ist es erforderlich,
winzige Objekte berührungsfrei zu manipulieren und abzubilden. Dabei werden
die Teilchen mit Hilfe von optischen Pinzetten eingefangen und mit modernen optischen
Verfahren abgebildet. Im Rahmen des BMBF-Projekts AZTEK entwickelt das Institut
für Technische Optik der Uni Stuttgart ein System zur verbesserten Abbildung
und Manipulation von transparenten Objekten. Die holografische Pinzette arbeitet
im zellschonenden nahen Infrarotbereich. Durch die Kombination mehrerer Bilder,
die in schneller Folge mit durch den Lichtmodulator erzeugten Filtern gewonnen
werden, sollen erweiterte Darstellungen von transparenten Objekten ermöglicht
und Bildfehler korrigiert werden.
kontakt
Dr. Tobias Haist, Tel. 0711/685-66069
haist@ito.uni-stuttgart.de
doppelkarrieren und liebe
Wie lassen sich Doppelkarrieren im Wissenschaftsbetrieb mit einer Zweierbeziehung
unter einen Hut bringen und wie fühlen sich die Paare dabei? So lautet vereinfacht
die Frage, die Marlen Schulz in ihrer Dissertation am Institut für Sozialwissenschaften
der Uni Stuttgart stellen möchte. Gerade bei Hochschulmitarbeitern mit festgelegten
Altersgrenzen, befristeten Arbeitsverträgen, Auslandsaufenthalten und restriktiven
rechtlichen Rahmenbedingungen können private Wünsche und Ziele schnell
in den Hintergrund treten. Wenn zusätzlich der Partner oder die Partnerin
beruflich stark engagiert ist, kommt es schnell zu Konflikten. Für die Studie
sucht Schulz Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen, die in einer festen, kinderlosen
Beziehung leben und deren Partner ebenfalls über einen akademischen Abschluss
verfügen sowie berufstätig sind.
kontakt
Marlen Schulz, Tel. 0711/685-84296
marlen.schulz@soz.uni-stuttgart.de
3d-mammographie
Die
Dichte des weiblichen Brustgewebes hat Einfluss auf die Wahrscheinlichkeit,
an Brustkrebs zu erkranken. Constanza Lampasona forscht am Institut für
Rechnergestützte Ingenieursysteme der Universität Stuttgart an einer
Weiterentwicklung der digitalen Mammographie, die es erlaubt, die Brustdichte über
ein rechnergestütztes Verfahren zu ermitteln und zu visualisieren. Damit
kann das Tumorrisiko präziser prognostiziert werden. Die Wissenschaftlerin
betrachtet die Brustzusammensetzung als eine dreidimensionale mammographische
Dichte. Gesucht sind die Mengenanteile unterschiedlicher Gewebe in einem radiographischen
Bild, die der tatsächlichen Zusammensetzung der Brust entsprechen. Damit
die Aufnahmen über die Jahre hinweg verglichen werden können, entwickelte
Lampasona eine Methode, die es ermöglicht, die Entstehung und Bedeutung
der verschiedenen Graustufen eines Bildes zu interpretieren und Rückschlüsse
auf die Kombination der Gewebe zu ziehen.
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Constanza Lampasona, Tel. 0711/7816 -293
Constanza.Lampasona@informatik.uni-stuttgart.de
umweltfreundliche gase
Fossile Energieträger wie Kohle und Erdgas dürften wohl auch in den
nächsten 30 bis 50 Jahren den überwiegenden Teil der Stromproduktion übernehmen.
Eine energieeffiziente und Klima schonende Alternative sehen Experten in der
Vergasung von Kohle oder Biomasse zu Synthesegasen sowie in der Abscheidung von
Kohlendioxid. Die Grundlagen dafür untersuchen jetzt das Institut für
Verfahrenstechnik und Dampfkesselwesen der Universität Stuttgart (IVD),
das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung (ZSW) sowie das
Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Stuttgart mit Partnern
aus der Industrie. Das neue Forschungsprojekt „Brennstoffflexibilisierung
für Kombi-Kraftwerke“ mit einem Volumen von 3,85 Millionen Euro wird
zu etwa gleichen Teilen durch das Land Baden-Württemberg und die Industriepartner
Alstom und EnBW finanziert. Bei dem alternativen Verfahren werden feste Energieträger
wie Kohle, Holz oder andere Biomasse in ein brennbares Gas umgewandelt. Dieses
Synthesegas, das hauptsächlich aus den Komponenten Kohlenmonoxid und Wasserstoff
besteht, wird dann verbrannt. Es treibt eine Gasturbine an, deren heiße
Abgase nochmals für einen Dampfprozess genutzt werden. Bei dem Forschungsprojekt
geht es zum einen um die Entwicklung eines Verfahrens, das wasserstoffreiche
Synthesegase bereitstellt, die zuverlässig und schadstoffarm verbrannt werden
können. Zum anderen untersuchen die Forscher, wie Gasturbinen-Brennkammern
auf die besonderen Verbrennungseigenschaften dieser neuen Synthesegase hin ausgelegt
werden müssen. Im ersten Teil des Forschungsprojektes entwickeln die Projektpartner
am IVD sowie vom ZSW ein Verfahren für die Herstellung eines für Gasmotoren
und Gasturbinen geeigneten Produktgases in gleich bleibender Qualität. Dieses
Verfahren soll dann in einer Pilotanlage im 150-Kilowatt-Maßstab am IVD
getestet werden. Im zweiten Teil des Forschungsvorhabens untersucht das Institut
für Verbrennungstechnik beim DLR die detaillierten Verbrennungseigenschaften
des erzeugten Synthesegases. Für die Untersuchungen steht mit dem Hochdruck-Brennkammer-Prüfstand
eine Großforschungsanlage im DLR in Stuttgart zur Verfügung. Parallel
dazu beschäftigen sich Forscher am Institut für Thermodynamik in der
Luft- und Raumfahrt (ITLR) an der Uni Stuttgart mit Fragen zur Brennkammerkühlung.
kontakt
Prof. Günter Scheffknecht, Tel. 0711/685-63487
scheffknecht@ivd.uni-stuttgart.de
Die Suche nach Zimmer Nummer xy auf den weitläufigen
Fluren eines unbekannten Hotel-komplexes war für Blinde bisher ohne fremde
Hilfe ein schier unlösbares Problem. Orientierung versprechen moderne
Navigationsgeräte, wie sie am Institut für Visualisierung und Interaktive
Systeme der Uni Stuttgart im Rahmen des Sonderforschungsbereichs Nexus entwickelt
werden. In den Geräten werden lokale Sensorinformationen mit Daten aus
Umgebungsmodellen verknüpft, was zu einer besonders hohen Positionsgenauigkeit
führt.
Ziel
der Forscher ist eine Navigationshilfe, die bei der Eingabe eines gewünschten
Ziels eine blindengerechte Routenplanung durchführt und die Anwender unter
ständigem Abgleich von Sensor- und Modellinformation an Hindernissen vorbeiführt.
Bereits im Frühjahr wurde auf einer internationalen Konferenz in Los Angeles
der Prototyp TANIA (Tactile-Acoustical Navigation and Information Assistant)
von Blinden und Sehbehinderten erfolgreich getestet. Im Gegensatz zu vielen
anderen Geräten ist TANIA nicht darauf angewiesen, dass die Umgebung mit
einer besonderen Infrastruktur wie Sensoren ausgestattet oder mit GPS erfassbar
ist. Man berührt einfach einen Touchscreen und erfährt akustisch
gleich, wo man ist und was sich in der näheren Umgebung befindet. Dabei
wird die aktuelle Position über ein Schritterkennungsverfahren und durch
Synchronisierungen mit dem Umgebungsmodell ermittelt.Der Nutzer kann das Modell
durch eigene Hinweise ergänzen und aktualisieren.
Inzwischen wurde bei der Weltkonferenz für Taubblinde im australischen Perth
eine Erweiterung vorgestellt, die es auch Taubblinden ermöglicht, das System
zu nutzen. Hierzu wurde TANIA durch eine tragbare Braillezeile mit integrierter
Brailletastatur ergänzt. Dies ermöglicht es Taubblinden, sich zu orientieren
und sich auch in unbekannten Umgebungen selbständig zu bewegen. Zudem können
Informationen wie beispielsweise Konferenzprogramme, Fahrpläne oder Speisekarten
abgerufen werden. Über eine zusätzliche Tastatur können Taubblinde
mit jedem kommunizieren, der eine normale Tastatur bedienen kann. Dies war bisher
nur mit Hilfe eines Dolmetschers oder zusätzlicher Hardware möglich,
die aufgrund ihres Gewichts und diverser Kabelverbindungen nicht für den
mobilen Einsatz geeignet ist. Und schließlich können Taubblinde mit
Hilfe des Systems ihren Wortschatz in verschiedenen Sprachen erweitern sowie
ihr räumliches Vorstellungsvermögen verbessern.
kontakt
Dr. Andreas Hub, Tel. 0711/7816-259
Andreas.Hub@vis.uni-stuttgart.de
freier
publizieren
Open Access bezeichnet den entgeltfreien Zugang zu wissenschaftlichen Informationen
und kann über zwei Wege erreicht werden: Über das Open Access-Publishing,
das Herausgeben von oder Publizieren in kostenlos nutzbaren wissenschaftlichen
Journalen, und das Self-Archiving, mit dem Autoren Artikel aus meist kommerziellen
wissenschaftlichen Zeitschriften kostenlos zur Verfügung stellen. Was die
Deutschen Verlage ihren Autoren gestatten, untersucht das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft
(DFG) geförderte Projekt „Open Access Policies“ an der Uni Stuttgart.
Dabei wird eine Datenbank zur Haltung englischsprachiger Verlage zum Self-Archiving
um die Position deutscher Verlage und um eine deutsche Schnittstelle erweitert.
In Stuttgart ist beispielsweise die Schnittstelle zur RoMEO-Datenbank in den
Dokumentenserver OPUS integriert. Wissenschaftliche Autoren können so leicht
herausfinden, ob oder unter welchen Bedingungen ein Verlag eine frei zugängliche
Kopie einer Publikation erlaubt. Die Untersuchungen zeigten, dass sich mittelständische
Verlage in Deutschland noch wenig mit Open Access auseinandergesetzt haben. Die
Fachleute der Stuttgarter Uni-Bibliothek wollen diese Thematik mehr in den Focus
rücken und spielen dabei eine Vorreiterrolle.
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Frank Scholze, Tel. 0711/685-82269
e-mail: frank.scholze@ub.uni-stuttgart.de
gescheite
e-sportler
E-Sportler
sind jung, männlich und haben höchstens einen Hauptschulabschluss – so
lautet, überspitzt formuliert, das Klischee von Menschen, die Computerspielen
zum Sport gemacht haben. Dr. Christian Stahl vom Institut für Sportwissenschaft
der Uni Stuttgart schaut gemeinsam mit seinem Kollegen Dr. Ralf Brand in einer
empirischen Untersuchung genauer hin – und förderte Überraschendes
zutage: So sind Gymnasiasten im Vergleich zur Bundesbevölkerung unter den
E-Sportlern deutlich überrepräsentiert. Zudem ergaben sich große
regionale Differenzen: Die meisten E-Sportler sitzen am Niederrhein, während
die Ost-deuschen eher selten am Computer „daddeln“. „Interessant
ist, dass die gesellschaftliche Debatte über das Gefährdungspotenzial
gewaltorientierter Computerspiele vor allem auch von politischen Akteuren aus
Baden-Württemberg und Bayern getragen wurde. Gerade hier ist jedoch ebenfalls
eine deutliche Unterrepräsentanz an E-Sportlern festzustellen“, betonen
die Forscher.
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Dr. Christian Stahl, Tel. 0711/685-68037
christian.stahl@sport.uni-stuttgart.de
neues aus der zukunft
optische tarnkappen
Metamaterialien
haben vor wenigen Jahren die Welt der Optik in neue Dimensionen katapultiert.
Es handelt sich dabei um winzige Nanostrukturen, meistens aus Gold oder Silber,
die in Glas eingebettet werden und viel kleiner als die Wellenlänge des Lichtes sind. Dies führt dazu, dass die Lichtwelle über
die Strukturen und die Zwischenräume mittelt und sich die Nanostruktur
wie ein neues, künstliches Material verhält, das es so in der
Natur nicht gibt. Diese Strukturen haben es den Physikern erlaubt, zum
ersten Mal Materialien herzustellen, die einen Brechungsindex haben, der
kleiner als Null ist. Wissenschaftler um Prof. Harald Gießen vom
4. Physikalischen Institut der Uni Stuttgart ist es nun gelungen, die weltweit
ersten dreidimensionalen Metamaterialien für den optischen Wellenlängenbereich
herzustellen. Die Stuttgarter Methode ist geeignet, beliebig dicke und
akkurat angeordnete Schichtstapel herzustellen. Das Verfahren wurde im
Dezember 2007 in Nature Materials vorgestellt und wird in den nächsten
drei Jahren vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
im Rahmen eines Verbundforschungsprojektes mit mehr als 2,5 Millionen Euro
gefördert werden. Welche Anwendungen sich aus den neuen Metamaterialien
ergeben, ist noch nicht vollständig abzusehen. Vorhergesagt werden
perfekte Linsen, die noch bessere Mikroskope erlauben und das Abbe’sche
Beugungslimit durchbrechen. Sogar optische Tarnkappen, die ganze Gegenstände
unsichtbar machen, sollen möglich werden.
kontakt
Prof. Harald Gießen Tel. 0711/685-65110
giessen@physik.uni-stuttgart.de
DR. ELMAR BUCHNER
Geologie
DR. RER. NAT. NICOLE CHRISTINE KARAFYLLIS
Philosophie
DR. ROGER GLÄSER
Technische Chemie
DR.-ING. JADRAN VRABEC
Thermodynamik
DR. SC. NAT. ULRICH GÖSCHEL
Polymerphysik
PROF. DR. RER. NAT. NORBERT PETER HOFFMANN
Dynamik mechanischer Systeme
Herausgegeben im Auftrag des Rektorats der Universität Stuttgart
Konzept
und Gestaltung: Dr. Ulrich Engler
Redaktion: Andrea Mayer-Grenu,
Christa Feifel
Referat für Presse- und Öffentlichkeitsarbeit,
Keplerstr. 7, 70174 Stuttgart
Tel. 0711/685-82176, Fax 0711/685-82188
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Druck: Schwäbische Druckerei GmbH, Stuttgart
ISSN 1618-5676 (Print)
ISSN 1611-0471 (Internet)
http://www.uni-stuttgart.de/aktuelles/science
Letzte Änderung 12.12.2007 (ws)
