klimanews

Ein Umweltphysiker im Klimawandel

Archiv für Januar 2008

Der Frühling lässt auf sich warten

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Der Winter wagte bisher immer nur kurze Vorstöße. Doch der Frühling will auch noch nicht richtig durchbrechen…

Hier ein bisschen Schnee, dort mal ein paar Minusgrade und zwischendurch ein Eisregen. Viel mehr hatte der Winter bisher nicht zu bieten. An vielen Stellen wagen die Frühblüher schon einen ersten Vorstoß und viele glauben, dass es nun nahtlos in den Frühling übergehen wird.

Doch der Winter ist noch lange nicht vorbei, im Februar und März kann es noch richtig lange Kälteperioden geben!

Konkret rechnen wir im Februar mit mehr kalten Tagen, die dafür aber freundlicher ausfallen. Im Januar brachten immer neue Tiefs ständig warme und feuchte Luft vom Atlantik nach Deutschland. Wir erwarten im Februar mehr Hochs, die trockenere und kalte Luftmassen bringen. Zwischendurch kann dann auch mal Schnee fallen.

Für den März sieht es eher wechselhaft aus, kalte und nasse Phasen wechseln ab. Und auch der sprichwörtlich wechselhafte April könnte eher kühl beginnen, im Laufe des Monats dann aber den richtigen Frühling bringen.

[donnerwetter 25.01.2008]

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Donnerstag, 31 Januar, 2008 at 13:19

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Vulkan unter dem Eis der Westantarktis entdeckt

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Britische Wissenschaftler haben bewiesen, dass unter der westlichen Eisdecke am Südpol ein Vulkan brodelt. Seine Hitze hat auch Einfluss auf die Schmelzrate.

Vor 2000 Jahren brach unter der Eisdecke der Westantarktis ein Vulkan aus, der noch heute aktiv ist. Die Explosion sprengte ein großes Loch ins Eis und schleuderte Asche und Gesteinsbrocken fast zwölf Kilometer in die Höhe. Das schließen Hugh Corr und David Vaughan von der British Antarctic Survey in Cambridge aus Radarbildern, die während eines Überflugs der Hudson Mountains in der Westantarktis geschossen wurden. Die Aufnahmen zeigen Reflexionen, die über ein ovales Areal verteilt sind und zu den Rändern hin schwächer werden.

Die Wissenschaftler glauben, dass es sich um eine Ascheschicht handelt, die der Vulkanausbruch hinterlassen hat, schreiben sie im Fachmagazin „Nature Geoscience“. Die reflektierende Schicht bedeckt ein Gebiet von der Größe Mecklenburg-Vorpommerns und besteht aus bis zu 0,3 Kubikkilometern Asche. Die Forscher glauben, dass die Explosion eine der größten in den vergangenen 10 000 Jahren in der Antarktis gewesen ist.

Eisbohrkerne enthalten Asche

Eine unabhängige Bestätigung für ihre Theorie fanden Corr und Vaughan in Eisbohrkernen: Wissenschaftler hatten die Eisproben schon früher in der Nähe der Hudson Mountains gezogen und in zwei von ihnen eine vulkanische Ascheschicht entdeckt, deren Ursprung sie sich nicht erklären konnten. Die Schichten sind ungefähr 2300 Jahre alt, was in den Unsicherheitsbereich der Altersdatierung der Eruption vor 2400 bis 1900 Jahren passen würde.

Die vulkanische Aktivität könnte Einfluss auf die Stabilität der Eisschicht und der Geschwindigkeit des Eisdrifts haben. Auch die Vorhersagen für die Meeresspiegelerhöhungen müssten verfeinert werden.

„Der Ausbruch ereignete sich nahe des Pine-Island-Gletschers“, sagt Vaughan. „Die Bewegung dieses Gletschers zur Küste hin hat sich in den vergangenen Jahrzehnten beschleunigt. Es könnte sein, dass die Hitze des Vulkans dafür mitverantwortlich ist.“ Allerdings ist der Vulkan keine Erklärung dafür, dass die Eisdecke in der Westantarktis immer dünner wird, betont er. „Der Grund dafür ist mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit die Erwärmung des Meerwassers.“

[FOCUS ONLINE 21.01.08]

Anlage 1: Temperaturtrend in der Antarktis (1982-2004), Quelle NASA

Anlage 2: Jahresgang der Temperatur: Faraday (Antarktische Halbinsel), Dumont d’Urville, Halley (Ostantarktis), Südpol und Vostok (Zentralantarktis)

 

Aus einer Pressemitteilung des Alfred-Wegener-Institutes für Polar und Meeresforschung (AWI) vom 19.04.06

Erhöhte Temperaturen und Salzgehalte im Tiefenwasser vor der Bucht, sowie vulkanische Aktivitäten, könnten dazu beitragen, dass die Gletscher schneller abfließen und damit den Rückzug des westantarktischen Eisschildes beschleunigen. Seismische Untersuchungen zeigen, dass ein großer Abschnitt der Pine-Island-Bay nahezu frei von Sedimenten ist. Daraus schließen die Wissenschaftler, dass entweder eine starke Meeresströmung in größerer Tiefe die Sedimente abträgt, oder aber diese Region erst seit kurzem (über die letzten Jahrtausende bis Jahrhunderte) frei von Schelfeisen ist, so dass sich kaum Sedimente ablagern konnten. Die Tiefenströmung ist im Zusammenhang mit der Entwicklung des westantarktischen Eisschildes wichtig. Um sie genauer zu beobachten, wurden Messbojen ausgebracht, die über ein Jahr lang kontinuierlich Messgrößen wie Temperatur, Salzgehalt und Strömungsgeschwindigkeit aufzeichnen.

Ebenso könnten vulkanische Aktivitäten die Temperatur unter dem Eisschild soweit erhöhen, dass die Gletscher schneller abfließen. Um diese Möglichkeit zu prüfen, wurden während der Expedition Vulkankegel auf dem westantarktischen Festland per Helikoptereinsatz erkundet. Die gesammelten Gesteinsproben werden nun in den Laboren analysiert. Sie sollen Antworten auf die Fragen liefern, bis wann diese Vulkane aktiv waren und ob sie zum Abschmelzen des Eises beitrugen.

Bei der Vermessung des Meeresbodens fanden die Wissenschaftler tiefe Rinnen, so genannte Gletschertröge, die bis zu 1600 Meter unter dem Meeresspiegel liegen. „Das sind die bisher tiefsten glazialen Tröge, die jemals auf dem inneren Kontinentalschelf der Antarktis vermessen wurden“, sagt Dr. Karsten Gohl, Fahrtleiter des vierten Fahrtabschnittes mit Polarstern. „Im Vergleich zur Ostantarktis sind diese Gletschertröge vor den westantarktischen Schelfeisen generell tiefer. Das liegt vermutlich daran, dass die Landoberfläche der Westantarktis unter dem Eisschild wesentlich tiefer liegt, als die der Ostantarktis“, erklärt Karsten Gohl. Während der Eiszeiten lag die Landoberfläche durch die größere Auflast des Eisschildes sogar noch tiefer.

Abbildung 1: Mariner Eisschild der Westantarktis und Landbasierter Eisschild der Ostantarktis

 

Abbildung 2: Mariner Eisschild der Westantarktis (unterspült von Meerwasser)

 

Die mächtigen Gletscher haben diese Tröge so eingefurcht, wie zum Beispiel auch die norwegischen Fjorde entstanden sind. „Die Frage ist allerdings, warum diese Tröge kaum mit Sedimenten oder Gesteinsmaterial aufgefüllt wurden, das von den abfließenden Gletschern transportiert wird. Wir vermuten hier starke Strömungen am Meeresboden“, so Karsten Gohl.

Eine andere Erklärung wäre, dass der Eisschild, der während der letzten Eiszeit bis zum äußeren Kontinentalschelf vorgedrungen ist, das Gebiet der inneren Pine-Island-Bay erst in den letzten wenigen tausenden oder gar hunderten von Jahren freigegeben hat, so dass die Zeit für eine Ablagerung von Sedimenten nicht ausreichte. Ob dieses Szenario stimmt, können die Forscher erst nach genauer Analyse der seismischen Daten und des Probenmaterials der Sedimentkerne aus den Trögen nach Rückkehr an das Alfred-Wegener-Institut nachweisen.

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Donnerstag, 31 Januar, 2008 at 13:11

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Kanzlerin Merkel zum Klimaschutz

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Mittwoch, 30 Januar, 2008 at 15:42

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Stärkste Schneefälle seit 50 Jahren in China

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Extremwinter in China & Afghanistan

Die schwersten Schneefälle in China seit 50 Jahren haben am Wochenende in weiten Teilen des Landes den Verkehr lahmgelegt. Millionen Reisende, die zu den Neujahrsfeiern zu ihren Familien fahren wollten, steckten fest, wie staatliche Medien am Sonntag berichteten. In den östlichen und zentralen Provinzen Anhui, Jiangsu, Guizhou, Hubei und Hunan kam der Verkehr fast völlig zum Erliegen, Straßen, Bahnstrecken und Flughäfen waren nicht benutzbar. Im Bahnhof von Guangzhou saßen bis zu 100.000 Menschen fest, nach einem Bericht der Tageszeitung “Southern Metropolitan Daily” drohte die Zahl der Gestrandeten bis Montag auf 600.000 anzusteigen.

Kabul (AFP) – Bei der seit Wochen andauernden Eiseskälte und heftigen Schneefällen sind in Afghanistan nach neuen Behördenangaben bisher mehr als 320 Menschen ums Leben gekommen. Auch fast 10.000 Tiere seien in der Kälte verendet, teilte die Behörde für Katasthrophenschutz in Kabul mit. Die Schneefälle der jüngsten Zeit seien die schlimmsten seit 15 Jahren, hieß es. Besonders stark betroffen seien die westliche Provinz Herat und die benachbarten Provinzen in der Bergregion nahe der iranischen Grenze. Den Angaben zufolge fielen mancherorts bis zu zwei Meter Schnee, mehrere Straßen seien blockiert, ganze Ortschaften von der Außenwelt abgeschnitten.

[Aus der Tagespresse]

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Dienstag, 29 Januar, 2008 at 13:23

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Diesel-Wasser Kraftstoffgemisch, als Alternative zu wirkungslosen Rußfiltern

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Sauber Diesel fahren, das geht. Tüftler und Professoren fanden heraus, dass Diesel mit einem Wasserzusatz deutlich weniger Schadstoffe ausstößt und überdies noch Sprit spart. Doch die Industrie sträubt sich, Serienfahrzeuge entsprechend auszustatten.

Dieselfahrzeuge könnten so sauber daherkommen: Der Ruß wird um 71 Prozent reduziert, es gibt wesentlich weniger Stickoxide, und selbst der Verbrauch sinkt – wenn dem Diesel schon vor der Fahrt Wasser beigemischt wird. Das ist lange bekannt und schon vor Jahren in den Entwicklungszentren von VW und BMW getestet und bestätigt worden. Teure Partikelfilter, die zudem einen höheren Verbrauch verursachen sollen, wären damit nahezu überflüssig. Ein privater Tüftler aus dem Hunsrück und ein Professor der Universität Köln haben die Beweise erbracht.

Günther Kramb ist seit Jahrzehnten BMW-Händler in seinem Heimatort Simmern im Hunsrück. Nachdem er das Geschäft vor einigen Jahren an einen seiner Söhne übergeben hat, wollte es der jetzt 76-Jährige genauer wissen und hat angefangen zu forschen. Dabei hat er eine längst bekannte Technik verfeinert. Er gibt dem Diesel über einen zweiten Tank, der nicht größer als ein Reservekanister ist, Wasser hinzu, das mit ein paar Tensiden versetzt wird. Diesel und die Wasseremulsion werden in einem von ihm entwickelten Aggregat noch vor dem Motorraum gemischt und zwar je nach Leistung. Bei niedrigen Geschwindigkeiten besteht die Mischung nahezu nur aus Diesel. Bei höheren Geschwindigkeiten wird bis zu 20 Prozent Wasser beigemischt. Und das funktioniert „ohne Ruckeln oder sonstige spürbare Nachteile während der Fahrt“, so Tüftler Kramb. Davon konnten wir uns bei einer zügigen Fahrt durch den Hunsrück selbst überzeugen.

Messwerte, die für den Wassersprit sprechen
Der BMW-Händler hat bereits fünf Fahrzeuge mit seiner Technik umgerüstet: einen VW Lupo und vier BMW, die er seit Jahren benutzt und die auch in den Testlaboren der beiden Hersteller untersucht worden sind. Die Ergebnisse sind eindeutig: Der Ausstoß von Ruß ging um 71 Prozent zurück. Stickoxide, die für das Waldsterben verantwortlich sein sollen, reduzierten sich um 19 Prozent, der Ausstoß an CO2 ging um 3% zurück. Und selbst der Dieselverbrauch ging um drei bis fünf Prozent zurück. Das ist darauf zurückzuführen, dass der Wasseranteil im Gemisch eine wesentlich bessere Verbrennung im Motorraum ermöglicht. Vor allem die Rußpartikel setzen sich erst gar nicht im Motorraum ab, sondern werden durch den Dieselsprit deutlich reduziert beziehungsweise direkt verbrannt.

Professor Reinhard Strey arbeitet am Institut für Physikalische Chemie an der Universität Köln am gleichen Thema. Auch er mischt Diesel und Wasser und ist sogar noch einen Schritt weiter, denn er hat eine Lösung gefunden, wie seine Mikroemulsion gleich gemischt in nur einen Tank gefüllt werden kann. Diesel, Wasser und einfache Tenside, die man von Waschmitteln kennt, werden schon zuvor zu einer „stabilen“ Flüssigkeit gemischt und in den Tank gegeben. Was im Labor entwickelt wurde, bewährte sich auch im Praxistest an der Universität Trier. Beim Einsatz der Mikroemulsion kamen am Testmotor erstaunliche Werte heraus, besonders in Bezug auf Rußpartikel. Professor Strey berichtet: „27 Prozent Wasser in Form einer Mikroemulsion, verbrannt an der Fachhochschule Trier, zeigen, dass das Maß für Rußbildung auf Null runtergeht – und das mit existierenden Motoren. Wenn ich mir jetzt vorstelle, ich würde an diese Motoren rangehen und sie an diese Mikroemulsionen anpassen, könnte ich mir vorstellen, dass wir den Ruß ganz wegkriegen.“ Immerhin erhielt Professor Strey für diese Forschungsergebnisse den Umweltpreis der Stadt Köln.

Praktische Erfahrungen und Umweltfaktoren
Besonders bei Lkw und Bussen würde der Wassersprit erhebliche Umweltvorteile bringen – speziell auch bei einer Nachrüstung. Ein Linienbus verbraucht beispielsweise zwischen 50 und 55 Liter Diesel auf 100 Kilometer. Da wird auch eine ganz erhebliche Menge an Rußpartikeln herausgeblasen. Seit dem vergangenen Mai hat die Düsseldorfer Rheinbahn deshalb unter Umweltaspekten einen Linienbus mit der Technik von Günther Kramb, dem BMW-Tüftler aus dem Hunsrück, im Einsatz. 25.000 Kilometer ist der Gelenkbus mit dem Wassersprit jetzt bereits im Einsatz. Es gab keine nennenswerten technischen Probleme, und die Dieselersparnis ist mit acht Prozent immens, so der Betriebsleiter der Rheinbahn, Carsten Meuser: „Wir verbrauchen bei der Rheinbahn circa 12 Millionen Liter Diesel im Jahr. Und das hochgerechnet auf acht Prozent, das ist schon mal eine Einsparung, keine Frage. Das würde bei Umstellung der kompletten Flotte der Düsseldorfer Rheinbahn eine Ersparnis von einer Million Euro bedeuten – abgesehen vom zu erwartenden Umweltaspekt.“

Darum geht es ja eigentlich: Reduzierung von Feinstaub in den Städten. Dabei ist vor allem der Dieselruß ein erheblicher Faktor. Aus diesem Grund hat die Europäische Union bereits 1999 eine Richtlinie mit neuen Grenzwerten erlassen, die jetzt besonders in den Großstädten hektische Notmaßnahmen auslöste. Nach den Daten der EU sterben in Deutschland jährlich etwa 65.000 Menschen durch Feinstaub. Da sollte eine Technik, die seit Jahren bekannt ist, doch auch eingesetzt werden. Professor Reinhard Strey hat da seine ganz persönliche Einordnung, insbesondere was die wirtschaftlichen Aspekte betrifft: „Ich könnte mir vorstellen, dass, wenn man jetzt Milliarden in die Investition der Rußfilter gesteckt hat, eine so einfache Technik wie die Mikroemulsionstechnologie nicht gerade zupasskommt. Aber worum geht es denn hier? Es geht doch um die Umwelt und eine Gebrauchseinsparung. Und beides können wir zeigen.“ Zumal die nach langen Widerständen seitens der deutschen Hersteller eingebauten Partikelfilter auch noch mehr Sprit verbrauchen, damit einen deutlich höheren CO2-Ausstoß verursachen und so zu weiteren Umweltproblemen beitragen.

Reaktionen der Automobilindustrie
Bereits vor Jahren wurden die Fahrzeuge von Günther Kramb in den Testlaboren von VW und BMW vermessen. Die Ergebnisse (siehe oben) sprechen für sich. Doch ernsthaft angedacht oder gar eingesetzt wurden sie nie. Günther Kramb kennt die Argumentation der Hersteller: „Man hat sich immer wieder darauf berufen, dass man sich ja in den Normen bewegt und dass ein zusätzliches Produktrisiko entsteht. Auch spielt eine Rolle, dass bei den Fahrern ein gewisser Komfortverlust entsteht, weil man ja neben dem Diesel- einen zweiten Tank bedienen muss.

markt hat nachgefragt. Die Antworten sind ähnlich: Beide Konzerne sehen derzeit keine Veranlassung, an dem Thema zu forschen. Man erfülle die gesetzlichen Normen, heißt es. Wasser sei ein schwieriger Stoff, der auch zu Korrosion führen könne. Aber wer nicht ernsthaft forscht, wird es wohl nie erfahren. Praxistests von Günther Kramb sprechen jedenfalls für die Technik mit Wassersprit. Und nach Einschätzung des BMW-Händlers würde seine Technik in Serienfertigung nicht mehr kosten als eine ganz normale Klimaanlage. Immerhin: BMW hat markt telefonisch zugesagt, dass das neueste Fahrzeug von Günther Kramb in den technischen Abteilungen des Herstellers durchgemessen werden kann. Das ist doch schon mal ein Angebot.

[markt Sendung vom 13.08.2008, ARD Mittagsmagazin 25.01.2008]

 

Das Diesel-Wasser-Kraftstoffgemisch Aquazole von Elf Aquitaine ist seit 1999 für alle herkömmlichen Dieselmotoren Einsatzreif:

11. Juni 1999 [Welt Online 1999]

Wenn Busse mit Wasser fahren

Amerikanischer Forscher entwickelte neuen Diesel-Wasser-Treibstoff

Schon in den vierziger Jahren versuchten Wissenschaftler, Dieseltreibstoff mit Wasser zu strecken – erfolglos, denn Wasser und Öl entmischten sich schnell, wobei sich das Wasser in der Einspritzpumpe sammelte.

Heute steht eine Form von Wasserdiesel mit dem Namen Aquazole in Frankreich kurz vor der Zulassung. Nach jahrelanger Forschungsarbeit gelang es den Forschern der französischen Firma Elf Aquitaine, etwa 13 Prozent Wasser in Diesel zu lösen. Jedes Wassertröpfchen im Diesel ist von sogenannten Emulgatormolekülen umhüllt, deren “Kopf” sich an Wassermoleküle anlagert, während ihr hinteres Ende die Verbindung mit dem Dieselöl gewährleistet. Die milchig-weiße Mischung verträgt Temperaturschwankungen von minus 20 bis 80 Grad Celsius und bleibt mindestens drei Monate stabil.

Hauptmotiv für die aufwendige Forschung war jedoch nicht mehr Sparsamkeit, sondern das gestiegene Umweltbewußtsein. Bei der Verbrennung von Aquazole werden je nach Fahrzeugtyp zwischen 30 und 80 Prozent weniger Rußpartikel und zwischen 15 und 30 Prozent weniger Stickoxide erzeugt als bei normalem Diesel.

Offensichtlich optimieren die Wassertröpfchen den Verbrennungsprozeß: Die Wassertröpfchen im Diesel verdampfen beim Verbrennungsprozeß und verteilen den Treibstoff besser in der Brennkammer. Dadurch verbrennt er effizienter, so daß weniger Rußpartikel entstehen und – durch die geringere Brenntemperatur – auch weniger Stickoxide.

Obwohl ein Liter Aquazole weniger Treibstoff als ein Liter Diesel enthält, fährt ein Bus damit mindestens genauso weit. Ein weiterer Vorteil des Wasserdiesels: “In den Wassertröpfchen lösen sich auch Säuren und andere aggressive Bestandteile des Diesels auf, so daß der Motor nicht mehr so schnell korrodiert”, erklärt Reinhard Schomäcker, Professor für Technische Chemie an der Technischen Universität Berlin.

Eine Weiterentwicklung sind durchsichtig klare Diesel-Wasser-Emulsionen, sogenannte “Mikroemulsionen”, die stabil sind und sich auf Jahre hinaus nicht entmischen. Während bei Aquazole Wassertröpfchen von etwa einem tausendstel Millimeter Durchmesser im Dieselöl schweben, sind die Tröpfchen der Mikroemulsion nur noch wenige Millionstel Millimeter groß. Keith Johnson, emeritierter Professor für Chemie am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Boston hat die neuen Emulgatoren gefunden, mit deren Hilfe Wasser und Diesel eine Mikroemulsion bilden.

“Einfach zusammenschütten, umrühren und fertig”, heißt das Rezept, das Johnson verrät. Die einzelnen Tröpfchen bestehen überwiegend aus nur noch 20 Wassermolekülen, die sich zu einem geometrischen Gebilde gruppieren und aufgrund ihrer starken elektrischen Polarität ständig vibrieren. Genau diese Zitterbewegungen seien dafür verantwortlich, daß das Sauerstoffatom im Wassermolekül besonders reaktiv sei, vermutet Johnson. Sein Diesel soll noch sauberer verbrennen als Aquazole, zumindest im Labor.

Die Lizenz für die Vermarktung seiner Idee hat Johnson an die Firma Quantum Energy Technologies in Cambridge verkauft, die daraus ein Produkt für den Weltmarkt entwickeln will.

Johnson untersucht noch eine zweite Möglichkeit, um Wassertröpfchen in Diesel zu lösen: Er spritzt Wasser unter dem extrem hohem Druck von 220 Atmospären und bei 374 Grad Celsius in Diesel hinein, und erhält so ebenfalls eine Mikroemulsion, da Wasser unter diesen Bedingungen weder gasförmig noch flüssig ist und sich wie von selbst zu winzigen Tröpfchen formiert. Einen solchen “Dampfdruckkochtopf” könnte man in Zukunft vielleicht in Fahrzeuge einbauen, so daß das Wasser direkt an Bord in den Diesel eingespritzt wird.

Ob dies in der Praxis am Aufwand oder an Sicherheitsfragen scheitern könnte, ist jedoch noch nicht untersucht worden. Philippe Schulz, Leiter des Forschungslabors von Elf Aquitaine in Soulèze bei Lyon sieht der Konkurrenz jedoch gelassen entgegen. Über erste Laborversuche sei Johnson noch nicht hinausgelangt, sagt Schulz. Außerdem müßten der neuen Mischung wesentlich mehr Emulgatoren zugesetzt werden, und die sind nicht nur teuer, sondern verbrennen zu möglicherweise schädlichen Kohlenwasserstoffprodukten.

Aquazole dagegen sei längst kein exotisches Laborexperiment mehr, betont Schulz, es könne als sofortige Maßnahme zur Verbesserung der Luftqualität eingeführt werden. Zur Zeit produziert eine Pilotanlage bei Lyon bereits monatlich mehr als eine Million Liter des neuen Treibstoffs. In Frankreich haben Busse mit Auqazole in Städten wie Chamberry, Paris und Nizza schon über eine Million Kilometer ohne Betriebsprobleme zurückgelegt. In Deutschland läuft zur Zeit der erste Flottenversuch mit 15 Bussen der Berliner Verkehrsbetriebe (BVG).

Verträglichkeit für jeden Motor hergestellt

Durch intensive Forschungen ist es der Elf in Frankreich gelungen, den normalerweise unverträglichen Komponenten Wasser und Dieselkraftstoff spezifische, nicht toxische Additive zuzumischen, bis eine homogene Flüssigkeit erreicht wird. Um dieses Prozedere zu bewerkstelligen, wurde bereits ein industriell verwendbares Verfahren entwickelt und in Frankreich erfolgreich eingesetzt.

Das so entstandene Endprodukt Aquazole ist sofort einsetzbar, erfordert also keine technischen Eingriffe am Motor. Bei allen Dieselmotoren, vom ältesten (Euro 0 und Vorgänger) bis zu den modernsten (Euro 2 bzw. 3) kann der neue Kraftstoff zum Einsatz kommen. Auch bei Fahrzeugen mit Katalysator wird der Schadstoffausstoß erheblich reduziert, die geringere Temperatur verzögert das Ausbrennen.

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Sonntag, 27 Januar, 2008 at 14:22

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Warum der Februar kalt wird

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Sonnenzyklus beeinflusst das Wetter – eine wichtige Rolle spielt ein um den Nordpol kreisender Wind

NAO

 

Berlin – Fast parallel mit Beginn des neuen Jahres registrierten amerikanische Astronomen auch den Eintritt der Sonne in ihren nächsten Fleckenzyklus. Am 3. Januar beobachteten sie den Sonnenfleck mit der Nummer 10 981 seit Beginn der Zählung am 5. Januar 1972. Es ist der erste Fleck des 24. Zyklus’, dessen Aktivitätsmaximum 2011 oder 2012 erwartet wird. Damit erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass die nächsten Winter in Deutschland noch relativ milde bleiben. Eine Ausnahme ist allerdings der gegenwärtige Winter, ein deutlicher Kälteeinbruch im Februar erscheint nicht ausgeschlossen.

Nicht nur die Sonnenflecken beeinflussen das Wetter, sondern auch eine als “quasi zweijährige Oszillation” (QBO) bezeichnete Luftströmung, die weltumspannend in der Stratosphäre über dem Äquator weht. Strömt die QBO als Westwind, dann bricht der stratosphärische Polarwirbel bei einem Sonnenfleckenmaximum besonders häufig zusammen. “Da haben wir ein ganz starkes statistisches Signal”, sagt Labitzke. Immer schlägt so ein Ereignis auf das Wetter am Boden durch. Bricht der Polarwirbel zusammen, dann ist die Wahrscheinlichkeit für einen kalten Winter sehr hoch. Da über dem Äquator im Moment Ostwind weht, während die Sonnenaktivität sehr niedrig ist, stehen die Chancen gut, dass dieser Winter noch kalt wird. “Ich warte gespannt auf den Februar”, sagt Labitzke.

Aus der Berliner Morgenpost vom 14. Januar 2008

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Sonntag, 27 Januar, 2008 at 14:07

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Forschungseisbrecher Polarstern im Kampf mit dem Eis, zur Errichtung der neuen Antarktisstation Neumayer III

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ANT-XXIV/2, Wochenbericht Nr. 7
11. Januar – 16. Januar 2008

Hurra! Die logistischen Aufgaben sind erfüllt. Heute (16.1.) früh um 2:20 Uhr nach 8 schweren Tagen Kampf hat Polarstern für Naja Arctica die lang ersehnte Pier an der Schelfeiskante geschaffen. Die Geschichte, die lange Zeit als Drama zu enden drohte, hat so ihr glückliches Ende gefunden. Alles begann mit Eis.

Meereis, Schelfeis, Festeis, sogar zum Nachtisch – Eis! Polarstern war von Eis umschlossen. Für über einer Woche kämpften wir, um eine Pier für die Naja Arctica zu schaffen, damit diese endlich die Bauteile für die neue Antarktisstation Neumayer III entladen kann. Die Stimmung war angespannt an Bord und an Land, und das aus mindestens zwei Gründen. Die drei Forschungsprogramme zum Internationalen Polarjahr, die die derzeitige Polarsternexpedition prägen, haben kaum ihre minimalen Ziele ereicht; ein Programm hat noch nicht einmal beginnen können; und in etwa einem Monat wird das sommerliche Temperaturoptimum vorüber sein. Nur ein enges Zeitfenster verbleibt, den Aufbau von Neumayer III winterfest zu machen, denn nach kurzem, sturmreichen Herbst wird der herannahende Winter den Kontinent eisig umklammern und alles einfrieren. Die Zeit verfliegt und das Wetter bestimmt das Geschehen.

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Freitag, 25 Januar, 2008 at 12:19

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Anhaltende Extremkälte in Sibirien

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Donnerstag, 24 Januar, 2008 at 20:18

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Gashydrate und Methanhydrat

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Derzeit sind Gashydrate, speziell das Metahnhydrat als Klimagase in aller Munde.

 

Gashydrate sind Eiskristalle in denen Erdgas eingeschlossen ist, z.B. Methangas (organisches Faulgas). Sie bilden sich nur unter bestimmten Umgebungsbedingungen. Erforderlich dafür sind eine niedrige Temperatur und ein hoher Druck. Diese Bedingungen sind vor allem im Tiefseesediment der Kontinentalhänge und in den Permafrostböden der Arktis und Antarktis gegeben.

 

In der Tiefsee finden sich Gashydrate entlang der Kontinentalhänge in den oberen Schichten des Tiefseesedimentes, d.h. in einem Bereich von bis zu einigen hundert Metern Tiefe unterhalb des Meeresbodens. Mit der Tiefe steigt die Temperatur im erdwarmen Sediment an. Man stößt auf die sog. Untergrenze der Gashydratstabilitätszone. Unterhalb dieser Zone sind die Temperaturen zu hoch, so dass das Gas hier in freier Form vorliegt. Ein Entweichen wird durch das darüber befindliche Gashydart und die Stabilitätszone verhindert. In den Permafrostböden der Arktis und Antarktis findet sich eine ähnliche Schichtung.

 

Mit einer Änderung von Temperatur und/ oder Druck verschiebt sich die Untergrenze der Gashydratstabilitätszone nach oben, oder nach unten. Steigender Druck hat eine direkte Verschiebung nach unten und damit eine Stabilisierung des Gashydrates zur Folge. Das beobachten wir grade mit dem derzeitig ablaufenden Meeresspiegelanstieg von 20-30 cm pro Jahrhundert. Schön zu beobachten ist dieser Zusammenhang auch an den Kontinentalhängen. Mit der Wassertiefe steigt die Mächtigkeit der Hydratschicht im oberen Sediment an.

 

Eine Temperaturerhöhung hat eine Auflösug an der Oberfläche und eine Verschiebung der Untergrenze der Gashydratstabilitätszone nach oben und damit eine Destabilisierung des Gashydrates zur Folge. Es kann zu einem sog. Blow-Out von Methangas kommen. Am Meeresboden zurück bleiben große Einbruchkrater sog. Pockmarks mit einem Durchmesser von einigen hundert Metern und einer Tiefe von einigen 10 Metern. Allerdings dauert es einige Jahrhunderte bis eine Temperaturerhöhung von einigen Grad Celsius an der Oberfläche den Meeresboden in der Tiefsee in abgeschwächter Form erreicht hat. Das Meer wirkt wie ein Puffer. Von dieser Erwärmung kommen nur einige Hundertstel bis Zehntel Grad am Meeresboden an. Weitere Jahrhunderte dauert es, bis die Temperaturstörung im Sediment die Untergrenze der Gashydratstabilitätszone erreicht hat. Dort kommt ebenfalls nur ein Bruchteil der Temperaturerhöhung, welche am Meeresboden stattgefunden hat, an. Das Sediment wirkt wie ein zweiter Puffer. Also ein äußerst langwieriger Prozess, der auf geologischen Zeitskalen satt findet und den wir kaum erleben werden.

 

Im Gegensatz zur Tiefsee hat eine Temperaturveränderung an der Oberfläche einen direkten Einfluss auf die Permafrostböden der Arktis und Antarktis. Wegen der großen Tiefen, in denen Methanhydrate in kontinentalem Permafrost auftreten, ist aber nicht damit zu rechnen, dass durch Auftauen der oberen Schichten große Gasmengen an die Erdoberfläche kommen. Auch hier dauert es Jahrhunderte, bis eine Temperaturerhöhung, welche an der Oberfläche stattfindet die Gashydrate in abgeschwächter Form erreicht hat.

 

Vor allem die Antarktis ist sehr, sehr kalt und zu großen Teilen mit Eis bedeckt und wird dieses auch bei einer Klimaerwärmung von einigen Grad Celsius bleiben. In Großteilen der Antarktis wird derzeit eine Abkühlung beobachtet. Auch in Nordwest-Sibirien wurde über die letzten 70 Jahre hinweg eine Abkühlung beobachtet. Eine Panikmache ist also unbegründet.

 

Anlage: Methanhydrate im Meeressedimenten und Permafrostböden

 

 

 

 

Sorge und Anlass zum Handeln sollten undichte Gasleitungen und das unkontrollierte Abfackeln von Erdgas bereiten. Dazu folgende Auszüge:

 

Eine Energie im Zwielicht: Erdgas (c) freie presse online
Der Energieträger wurde .. bislang als sauber und Umwelt schonend verkauft
– Greenpeace bestreitet das – Verluste beim Transport
(Von Karl-Heinz Fonck; 17.5.2002; freie presse online)
Zitat: Unstrittig ist: Erdgas besteht zu 90 Prozent aus Methan und dessen Treibhauseffekt ist zwanzig Mal (!) stärker als der von Kohlendioxid. Wird Methan verbrannt, entsteht überwiegend Wasser und ein Rest Kohlendioxid. Je vollständiger nun die Verbrennung, desto weniger Schadgase suchen die Atmosphäre heim.”

 

Erdgas: doch keine saubere Sache?
u.a. Zitat:”Die Aussage, Erdgas sei vergleichsweise klimaschonend, kann nicht mehr uneingeschränkt aufrecht erhalten werden. Die umwelt- und energiepolitische Bewertung des Heizens mit Erdgas muss überdacht werden. Dies ist das Ergebnis der Studie “Ganzheitliche Energie- und Emissionsbilanzierung von Heizsystemen”, die vom Forschungsinstitut Fichtner, Stuttgart, erstellt wurde.
Bei der Ermittlung der Klimabelastung sind die Beiträge der Treibhausgase Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4), Distickstoffoxid (N2O) zu berücksichtigen. Eine Beschränkung auf die CO2-Emissionen führt zu falschen Ergebnissen. Erdgas besteht zu ca. 90 Prozent aus Methan (CH4) und der Treibhauseffekt von Methan ist zwanzigmal stärker als der von CO2. Zudem darf sich die Betrachtung der Emissionen eines Heizsystems nicht auf den Anlagenstandort beschränken. Eine korrekte Bewertung muss die gesamten klimabelastenden Effekte einbeziehen, die durch das Heizen mit Erdgas verursacht werden. Dazu gehören ebenso die Emissionen des Treibhausgases Methan bei Förderung, Aufbereitung, Transport und Verteilung des Erdgases bis zum Ort des Verbrauchs wie die Emissionen, die durch die Energieaufwendungen dieser Prozessvorstufen verursacht werden. Nach Ermittlungen von Greenpeace gehen allein bei den Gasbezügen aus Russland, dem mit Abstand größten Lieferanten des in Deutschland eingesetzten Erdgases, 5 bis 8 Prozent der Produktion als Treibhausgas in die Atmosphäre verloren.
Diese ganzheitliche Bewertung führt zum Ergebnis, dass das Heizen mit Erdgas in Deutschland das Klima je nach Betrachtungszeitraum (100 Jahre/20 Jahre) mit einem CO2-Äquivalent von 347 bis 563 kg/MWh Nutzwärme belastet, also ungefähr 2 bis 3 mal so stark wie der bisher von der Gaswirtschaft angegebene CO2-Wert von 200 bis 229 kg/MWh Nutzwärme.*) Die Studie ist erhältlich zum Preis von 90,- DM beim Verlag MVV Medien GmbH, Am Binnenwasser 6, 40474 Düsseldorf, Tel.: 0211/479696-0, Fax: 0211/479696-15, info@mvv-medien.de.”
24.8.2001

 

Sehr informative Darstellung über die Gasabfackelung in Nigeria des Hamburger-Bildungsservers: http://www.hamburger-bildungsserver.de/klima/energie/shell/sns-8.html
U.a. mit Angabe der dabei ungenutzten Energiemenge “Das sind 60 Mio. m3 täglich, das heißt 20 Mrd. m3 pro Jahr. Darin sind 34 Mio. Tonnen CO2 und 12 Mio. Tonnen Methan-Gas enthalten. Für die Ölgesellschaften ist das Abfackeln die einfachste und billigste Methode, das assoziierte Gas loszuwerden. ” (assozierte Gas sind . ua. Propan, Butan, …)

 

Das Nigerdelta: ein zerrüttetes Ökosystem (c) greenpeace
u.a. Zitat:”. An anderen Stellen verursachte die Ölproduktion auch Luftverschmutzung sowie erhebliche Störungen durch Lärm und Licht bei der Ölraffination und beim Abfackeln des Erdölgases. Letzteres findet an etwa 60 Standorten statt, fast überall in Bodenhöhe, nur geschützt durch einen einfachen Erdwall. Einige Anlagen verbrennen nun seit 30 Jahren 24 Stunden täglich in unmittelbarer Nachbarschaft der Häuser Erdgas.”
[...] Auf globaler Ebene:
ist das Abfackeln von 20 Milliarden m3 Erdölgas pro Jahr in Nigeria weltweit eine der größten einzelnen Emissionsquellen für Treibhausgas. Wegen der extrem unvollständigen Verbrennung dieses Erdgases gelangen alljährlich zwölf Millionen Tonnen Methan in die Atmosphäre. Damit leistet die Ölindustrie in Nigeria einen Beitrag von 3,2% der weltweiten Methanemission. Dieses Gas hat einen 39-72fachen Treibhauseffekt von Kohlendioxid. Diese Methanemission beträgt das elffache der gesamten Methanemission der Niederlande!”

 

Leckagen von Erdgas:

Sibirisches Gas besteht beinahe ausschließlich (zu 97,8 Prozent (28)) aus Methan, das ein sehr wirksames „Treibhausgas“ ist. Über einen Zeitraum von 20 Jahren entspricht das Treibhauspotential von 1 Kilogramm Methan dem von 35 kg Kohlendioxid. Dieses Verhältnis nimmt längerfristig ab, da die Verweilzeit von Methan in der Atmosphäre kürzer ist als die von Kohlendioxid. Dennoch ist das Potential von Methan für einen Zeithorizont von 100 Jahren immer noch elfmal höher als das von Kohlendioxid, und viermal höher für einen Zeitraum von 500 Jahren (29).

Die Verbrennung von einem Kilogramm Methan setzt etwa 2,75 kg Kohlendioxid frei. Somit ist der Beitrag zum Treibhauseffekt bei der Freisetzung von Methan in die Atmosphäre etwa dreizehnmal höher als der Beitrag bei Verbrennung von Methan (betrachtet für einen Zeitraum von 20 Jahren).

Nach der Methan-Überwachung durch die Europäische Kommission werden durch die russischen Gasleitungen und Gasfelder jährlich 35 Millionen Tonnen (etwa 50 Milliarden m3) an Methan freigesetzt (21). Das Aufschließen von Gasfeldern sowie Lagerung und Produktion von Gas führen ebenfalls zu großen Verlusten.

Nach Angaben der norwegischen Umweltorganisation Bellona betragen die jährlichen Freisetzungen von Methan im Öl- und Gassektor in Russland etwa 42 Milliarden Kubikmeter (22). Insgesamt schwanken die Daten und Abschätzungen verschiedener Organisationen, betreffend jährliche Erdgasleckagen in Russland, sehr stark (23): 4 Millionen t, 9,7 Millionen t, 10 Millionen t, 17,7 Millionen t, 21 Millionen t, 31,1 Millionen t, 35 Millionen t. Es besteht also eine Bandbreite von 4 bis 35 Millionen Tonnen, entsprechend 6 bis 50 Milliarden Kubikmeter. Diese große Schwankungsbreite demonstriert den Grundsatz, dass „wir wissen, dass wir nicht wissen, wieviel Gas wirklich verloren geht“. Leider ist es charakteristisch für Russland, dass oft die schlimmsten Vorhersagen und Abschätzungen die zutreffenden sind …

Als Referenzfall werden im vorliegenden Bericht Verluste von 30 Milliarden Kubikmeter pro Jahr angenommen. Angesichts der schlimmsten Abschätzungen stellt dies in keiner Weise eine übermäßig pessimistische Annahme dar.

30 Milliarden Kubikmeter im Jahr entspricht etwa 5 Prozent der russischen Erdgasproduktion. Dies ist erheblich mehr als der internationale Standard. Zum Beispiel liegen die Verluste durch Gasleckagen in den USA und Deutschland um 1 Prozent (29, 30, 34). Diese Zahl ist zweifellos mit großen Unsicherheiten behaftet. Sie ist jedoch ausreichend dokumentiert, um als Orientierungswert für den Standard dienen zu können, der in entwickelten Industriestaaten erreicht wird.

Dementsprechend wird im Referenzfall angenommen, dass jährlich etwa 24 Milliarden Kubikmeter Gasverluste vermieden werden können, indem Leckagen auf den internationalen Standard reduziert werden.

Das Treibhaus-Potential dieser Menge entspricht dem von etwa 590 Millionen Tonnen Kohlendioxid (unter der Annahme eines Verhältnisses von 1 : 35). Bei der Verbrennung von 24 Milliarden Kubikmetern Methan würden lediglich etwa 46 Millionen Tonnen Kohlendioxid freigesetzt. (Die Verbrennung von 15 MillionenTonnen ? Öl würde etwa 47 Millionen Tonnen Kohlendioxid freisetzen. Somit ist der positive Effekt von Verbrennung statt Freisetzung der vermeidbaren Gasverluste – entsprechend der Vermeidung der Freisetzung von etwa 590 Millionen Tonnen Kohlendioxid – etwa 6,5mal größer als der negative Effekt der Verbrennung der vermeidbaren Öl- und Gasverluste zusammen, der in der Freisetzung von etwa 93 Millionen Tonnen Kohlendioxid besteht.)

Weitere Gasverluste entstehen durch das Abfackeln von Erdöl-Begleitgas. Nach offiziellen Angaben werden jährlich 15 Milliarden Kubikmeter allein bei den westsibirischen Ölfeldern verbrannt (10), in denen etwa zwei Drittel des russischen Öls gefördert werden. Es ist anzunehmen, dass in anderen ölerzeugenden Regionen, in denen mehr auf Umweltprobleme geachtet wird, verhältnismäßig weniger Begleitgas abgefackelt wird. Daher wird die Gesamtmenge des abgefackelten Begleitgases im Referenzfall mit etwa 18 Milliarden Kubikmeter pro Jahr angenommen. Diese Annahme basiert lediglich auf Abschätzungen von Experten und kann daher nicht als sehr genau angesehen werden. Es wäre aber auch äußerst schwierig, eine belastbare Bandbreite anzugeben. Daher wird auf den Ansatz einer Bandbreite in diesem Fall verzichtet und nur der Referenzwert wird in der Folge in allen Berechnungen benützt.

Die Menge an Begleitgas, die in den USA abgefackelt (und, in geringerem Ausmaß, ohne Verbrennung abgeblasen) wird, liegt bei etwa 3 bis 5 Milliarden Kubikmetern im Jahr (34). Die Ölförderung in diesem Land ist dabei höher als die in Russland (etwa 400 Millionen Tonnen im Jahr 1998 (35)). In den USA wird angestrebt, nicht mehr als 0,5 Prozent der gesamten Gasproduktion (Begleitgas und normales Erdgas) abzufackeln (bzw. abzublasen).

Dementsprechend wird angenommen, dass die Gesamtmenge an Gas, das in Russland abgefackelt wird, auf etwa 20 Prozent der derzeitigen reduziert werden kann. Damit würde etwa das Niveau der USA erreicht. Es wird also angesetzt, dass 14,5 Milliarden Kubikmeter Gas für energetische Nutzung verfügbar sein könnte, anstatt in den Ölfeldern abgefackelt zu werden. (Quelle: Ausschnitt aus o.g. Studie)

 

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Donnerstag, 24 Januar, 2008 at 14:17

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Zunehmender Schneefall auf der Antarktischen Halbinsel

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Über einen Eisbohrkern, entnommen der Bohrstelle Gomez, aus einem Bohrloch von mittlerer Tiefe im Südwesten der antarktischen Halbinsel (73.59°S, 70.36°W, Höhe 1400 m), haben Thomas et al. grade Akkumulationsraten von Schnee bestimmt.

Die technischen Details: Der Bohrkern wurde im Januar 2007 gewonnen. Verwendet wurde ein elektromechanischer Bohrer mit 104 mm Durchmesser. Die Bohrtiefe beträgt 136 m.

Die anliegende Abbildung zeigt die aus dem Bohrkern gewonnenen Schneeablagerungsraten, entsprechend der Einheit Metern Wassersäule pro Jahr (mwep y-1).

Die Autoren: „Die jährlichen Ablagerungsraten haben sich mehr als verdoppelt in den letzten 150 Jahren. Im Mittel hat man für den Zeitraum 1855-1864 0,49 mweq y-1 gemessen, 1997-2006 waren es 1,10 mweq y-1. Am Anfang der Messreihe ist die Ablagerungsrate relativ stabil, um 1930 beginnt dann ein stetiger Anstieg, unterbrochen von einer leichten Abnahme in den späten 60er Jahren. Der schnellste Anstieg findet am Ende der Messreihe statt (Mitte der 70er Jahre bis heute), wobei die mittleren Ablagerungsraten 0,95 mweq y-1 betragen. Bemerkenswert: Die Ablagerungsraten im Zeitabschnitt nach 1980, einschließlich der niedrigsten Werte, sind deutlich höher als die maximalen Ablagerungsraten, welche im ersten Viertel des Messzeitraumes gemessen wurden (1855-1924).“

Diese Messungen sind nicht einzigartig für das Gebiet, auch andere Messungen aus Bohrkernen von der Antarktischen Halbinsel zeigen ähnliche Zuwächse in den Schneeablagerungsraten. (Siehe Abbildung: Bohrstelle Gomez: blau-gestrichelte Linie mit gleitenden 10Jahres-Mittelwert (blaue Linie)/ Dyer Plateau (rote Linie)/ James Ross Island (schwarze Linie) und ITASE01_05 (grüne Linie) in mweq y-1, über den Zeitraum 1850-2006 (Thomas et al., 2008)).

 

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Mittwoch, 23 Januar, 2008 at 12:59

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