YIN Förderung für zwei interdisziplinäre Forschungsprojekte

Das Young Investigator Network (YIN) agiert als Plattform und demokratische Interessenvertretung des wissenschaftlichen Führungskräftenachwuchs am KIT. Um Kooperationen und neue Forschungsideen über Fachgrenzen hinweg zwischen seinen Mitglieder anzustoßen, lobt YIN Anschubfinanzierungen aus. In der letzten Ausschreibungsrunde waren die beiden Nachwuchsgruppenleiter des IMK-TRO, Dr. Aiko Voigt und Dr. Christian Grams, jeweils mit einem Antrag erfolgreich. Der Antrag von Dr. Voigt hat dabei auch den YIN Award gewonnen.

Das Projekt „The Geometry of Big-Data Clouds“ untersucht Wolkenstrukturen mit Hilfe moderner mathematischer Werkzeuge. Dafür kombinieren Dr. Aiko Voigt vom IMK-TRO und Prof. Petra Schwer, Mathematikerin an der Universität Magdeburg und KIT YIN Alumni, ihre Expertise in der hochaufgelösten Modellierung mit dem ICON Klimamodell und geometrischer Gruppentheorie. Das Projekt zielt darauf ab, neue Analysestrategien für die nächste Generation von Klimamodellen zu entwickeln. Diese werden die globale Atmosphäre mit einer horizontalen Gitterauflösung von 2km berechen und so routinemäßig “Big-Data” Modelldaten in der Größenordnung von vielen Terrabyten bis hin zu einigen Petabyte erzeugen. In dem Projekt werden Dr. Voigt und Prof. Schwer eine Kubulationsmethode aus der geomtrischen Gruppentheorie anwenden, die es erlaubt, zusammenhängende Wolkenstrukturen auf dem unstrukturierten Dreiecksgitter des ICON Modells zu identifizieren. Dies wollen die beiden Forscher nutzen, um die geometrischen Eigenschaften der Wolken zu charakterisieren (z. Bsp. Öberfläche, Volume und Verhältnis von horizontalen zu vertikalen Wolkenrändern), welche die Strahlungseingenschaften der Wolken beeinflussen und damit ihre Interaktion mit der atmosphärischen Zirkulation. Das Projekt ist Teil des KIT Zentrums MathSEE. Seine Ergebnisse sind auch relevant für die kürzlich bewilligte 2. Phase des SFB/Transregio “Waves to Weather“, in dem Dr. Voigt ein Teilprojekt zu Wolken und 3-dimensionaler Strahlung leitet. Das Projekt hat den YIN Award 2019 erhalten, welcher vom KIT Vizepräsidenten Prof. Oliver Kraft verliehen wird und das beste YIN Projekt auszeichnet.

Ein weiteres YIN Grant wurde an Christian Grams vom IMK-TRO und Tom Brown vom Institut für Automation und Angewandte Informatik des KIT verliehen. In ihrem Projekt untersuchen sie zukünftige Energiesysteme mit hohem Anteil von Wind- und Solarenergie. Solche Energiesysteme sind anfällig für lang anhaltende Perioden mit geringen Windgeschwindigkeiten und starker Bewölkung - sogenannte “Dunkelflauten”. Diese Situationen verschärfen sich bei kalten Winterwetter, wenn in Zukunft auch das Heizen mehr und mehr elektrifiziert wird und damit auch der Strombedarf steigt. Europaweite Stromnetze könnten die variable Wind- und Solarstromproduktion zwar über große Gebiete ausgleichen. Angesichts lokaler Widerstände ist es aber fraglich ob die dafür benötigten Stromtrassen wirklich gebaut werden. Eine mögliche jedoch teure Lösung könnten Speichertechnologien wie “power-to-gas“ sein. In diesem interdisziplinären Projekt kombinieren wir unsere Expertise in Energiesystemmodellierung und Wettervariabiliät um zu verstehen wie wir den bestmöglichen Nutzen aus erneuerbaren Energiequellen und Speichertechnologien in verschiedenen Szenarien zukünftiger Energiesysteme Europas ziehen können. Insbesondere werden wir Wettersituationen identifizieren, die den stabilen Betrieb von Energiesystemen mit Dominanz von Wind- und Solarstrom gefährden, wobei sowohl Stromproduktion als auch -nachfrage im Fokus stehen. Das Projekt ist Teil der von Tom Brown geleiteten Helmholtz Nachwuchsgruppe “Energy System Modelling” und der von Christian Grams geleiteten Helmholtz Nachwuchsgruppe “Subseasonal Predictability: Understanding the Role of Diabatic Outflow”, welche beide am KIT angesiedelt sind.

Das YIN Grant möchte explorative, interdisziplinäre Forschungsideen anregen, die idealerweise zu neuen drittmittelfinanzierten Forschungsprojekten führen.

Kontakpersonen:
Dr. Aiko Voigt, Nachwuchsgruppe „Wolken und Sturmzugbahnen“, IMK-TRO, KIT
Dr. Christian Grams, Nachwuchsgruppe „Großräumige Dynamik und Vorhersagbarkeit“, IMK-TRO, KIT

Arbeitsgruppen:
Junior research group: Clouds and storm tracks
Junior Investigator Group: Large-scale Dynamics and Predictability