Citizen Science (CS; dt. Bürgerwissenschaft) ermöglicht die partizipative Forschung durch Laien, was zu einer breiteren Datenerhebung, einer Vielfalt von Methoden und einem besseren Verständnis ökologischer Prozesse führen kann. Das Autorenteam stellt wesentliche Ergebnisse zur Theorie der CS aus der einschlägigen Literatur vor. Auf Grundlage von Erfahrungen in der Projektleitung des CS-Forschungsnetzwerks agroforst-monitoring und der Kenntnis des wissenschaftlichen Diskurses über CS berichtet das Autorenteam über fünf Jahre angewandter Forschung und Netzwerkentwicklung sowie über den Austausch mit Befürworterinnen und Befürwortern sowie Kritikerinnen und Kritikern der CS. Vor dem Hintergrund eines vermeintlichen Trilemmas zwischen „Partizipation“, „Skalierbarkeit“ und „Datenqualität“ stellt der vorliegende Beitrag den Methodenkatalog von agroforst-monitoring vor, um aus der CS-Praxis zu berichten und Stellung zu den Vor- und Nachteilen der CS zu beziehen. Entlang der partizipativen Entwicklung des Methodenkatalogs konnten fünf Lektionen für die Arbeit in CS-Projekten abgeleitet werden, die sich auf verschiedene Schritte des Forschungsprozesses beziehen. Die Entwicklung von Forschungsfragen erfolgte in Zusammenarbeit mit
interessierten Personen aus der Praxis und Agroforstplanung sowie mit Bürgerinnen und Bürgern. Zugleich erforderte die Methodenentwicklung
kontinuierliche Anpassungen, um eine Standardisierung zu gewährleisten und Fehler zu reduzieren. Als wesentliche Voraussetzung für den
Erfolg eines CS-Projekts wurde die Bedeutung intensiver Schulungen und fortwährenden Austausches zwischen Citizen Scientists und fachwissenschaftlicher Begleitung herausgearbeitet. Dieser Dialog kann sich auch methodisch widerspiegeln, um CS-Daten zu validieren oder deren Aussagekraft durch weitere Forschung zu erhöhen. Die Herausforderungen und Chancen neben den bekannten transformativen Potenzialen von CS werden anhand konkreter Beispiele aus dem Projekt diskutiert und zur Orientierung für weitere Forschung aufbereitet.
Introduction: By 2020, the community Wuestenrot wants to cover its energy needs through the utilization of renewable energy sources, such as biomass, solar energy, wind power and geothermal energy, within the town area of 3000 hectares. In order to elaborate a practicable scheme for realizing this idea in a 'real' community and to develop a roadmap for implementation, the project 'EnVisaGe' under the leadership of the Stuttgart University of Applied Sciences (HFT Stuttgart) was initiated. Accompanying particular demonstration projects are a) the implementation of a plus-energy district with 16 houses connected to a low exergy grid for heating and cooling, b) a biomass district heating grid with integrated solar thermal plants.
Project goal: The aim of the project is to develop a durable roadmap for the energy self-sufficient and energy-plus community of Wüstenrot. The roadmap shall be incorporated in an energy usage plan for the community, that shall be implemented by 2020 and brings Wüstenrot in an energy-plus status on the ecobalance sheet.
A main feature within the EnVisaGe project is the implementation of a 14,703-m2 energy-plus model district called 'Vordere Viehweide'. It consists of 16 residential houses, supplied by a cold local heating network connected to a large geothermal ('agrothermal') collector. Here PV systems for generating electricity are combined with decentralised heat pumps and thermal storage systems for providing domestic hot water as well as with batteries for storing electricity.
Another demonstration project is a district heating grid fed by biomass and solar thermal energy in the neighbourhood 'Weihenbronn'. It's based on a formerly oil-fired grid for the town hall and was extended to an adjacent residential area.
Der Umgang mit Nichtlinearitäten und die Frage des Upscaling stellen eine der größten Herausforderungen für technische und umweltrelevante Anwendungen im Gebiet der Strömungs- und Transportphänomene in porösen Medien dar. Eine Vielzahl hierarchischer (räumlicher und zeitlicher) Skalen können in porösen Medien identifiziert werden, die im Allgemeinen mit deren Heterogenitätsstrukturen zusammenhängen. Strömungs- und Transportphänomene können von gekoppelten Mechanismen verursacht oder beeinflusst werden, die von einem nichtlinearen Zusammenspiel von physikalischen, (geo-)chemischen und/oder biologischen Prozessen herrühren. Um Probleme auf diesem Feld sinnvoll angehen zu können, ist eine interdisziplinäre Umgebung unerlässlich. Die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zeichnen sich in den unterschiedlichsten Arbeitsgebieten aus: angewandte Mathematik, Umwelt- und Bauingenieurwesen, Geowissenschaften und Erdölingenieurwissenschaften. Die gemeinsamen niederländisch-deutschen Forschungsprojekte werden an der TU Delft, der TU Eindhoven, der Universität Utrecht und der Universität Stuttgart durchgeführt. Grundlagenforschung, so wie etwa die Anwendung stochastischer Modelle und die Entwicklung effizienter numerischer Methoden, soll mit angewandter Forschung auf Feldern wie der Optimierung von Brennstoffzellen, Sequestrierung von CO2 oder der Vorhersage von Hangrutschungen verbunden werden. Als mögliche weiterführende Themen werden auch Anwendungen in der Papierherstellung oder der Biomechanik angestrebt. Ein zentraler Aspekt des Internationalen Graduiertenkollegs ist ein Lehrprogramm, das die Unterstützung von Lehre und Forschung von jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern zum Ziel hat. Dies soll erreicht werden, indem anspruchsvolle Kurse angeboten werden, die typischerweise die Fragestellungen der jungen Wissenschaftler abdecken. Außerdem soll alle vier Wochen via Videokonferenz ein Graduiertenseminar zur Diskussion von Forschungsergebnissen stattfinden. Es soll weiterhin ein Austauschprogramm geben, das Doktorandinnen und Doktoranden erlaubt, sechs bis neun Monate im Partnerland zu verbringen. Das somit entstehende internationale und interdisziplinäre Umfeld wird es Doktorandinnen und Doktoranden ermöglichen, effizient Spitzenforschung auf dem Feld der Nichtlinearitäten und des Upscaling im Untergrund durchzuführen.
Die Prognose der Schadstoffverdriftung infolge von Baggergutverbringung wird für die Genehmigung zukünftiger Umlagerungsmaßnahmen immer wichtiger, auch unter Berücksichtigung der Umsetzung der WRRL- und MSRL-Ziele. Deswegen muss die BAW die vorhandenen Prognosewerkzeuge (HN-Modellsysteme) für die neuen Anforderungen zukünftiger Begutachtungen erweitern.
Aufgabenstellung und Ziel
Nach dem erfolgten Ausbau der Fahrrinne der Unter- und Außenelbe (2019- 2022) wird seitens der Revierverantwortlichen (HPA und WSV) die bisherige Umlagerungspraxis im Rahmen des Sedimentmanagements angepasst. In der Tideelbe wird der Großteil des anfallenden Baggerguts aus dem Hamburger Bereich lokal im Westen Hamburgs umgelagert. Dieses Umlagerungskonzept führt zur Kreislaufbaggerei, Trübungserhöhung und zu erhöhten Unterhaltungskosten der Fahrrinne (Weilbeer et al. 2021) und wird seitens der Einvernehmensbehörden und Erlaubnisbeteiligten sowie der Öffentlichkeit zunehmend kritisch hinterfragt. Aufgrund der teilweisen Belastung der fluvialen Feinsedimente mit Schadstoffen stellen alternative Verbringstellen stromab derzeit schwer einschätzbare Auswirkungen auf Flora und Fauna dar (siehe u. a. Heise et al. 2007).
Um ökologische Risiken für die angrenzenden Schutzgebiete im Ästuar und im Nationalpark Wattenmeer auszuschließen, wird auch die WSV in zunehmendem Maße gefordert, im Sinne einer Auswirkungsprognose für alternative Verbringstellen stromab Richtung Nordsee den Verbleib der Schadstoffe in einem höheren Detaillierungsgrad nachzuweisen. Zuverlässige Prognosewerkzeuge (u. a. numerische Modelle) sind für das langfristig nachhaltige Management von Ästuaren und Küstengewässern sowie für die Vorhersage der Auswirkungen des Klimawandels, z. B. durch eine mögliche verstärkte Resuspension belasteter Sedimente als Folge der Änderungen der Oberwasserzuflüsse, unerlässlich (Fitzsimons et al. 2011).
Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, das Transportverhalten von partikulär gebundenen Schadstoffen durch Modellierungsansätze und Charakterisierung wesentlicher Prozesse zweckmäßig zu reproduzieren. Hinsichtlich der Schwebstoff- und Schadstoffdynamik werden elberelevante Schadstoffe (z. B. PCB, DDx, HCB, Hg, Cd, Cu, Zn) anhand von Messdaten und Laborexperimenten untersucht. Schlüsselprozesse, die die Adsorption und Desorption dieser Schadstoffe an Schwebstoffen im Ästuar steuern, sollen charakterisiert und in ein hydrodynamisches 3D-Modell integriert werden. Mithilfe dieser validierten Modellentwicklungen sollen Konzepte erarbeitet werden, um die Schadstoffproblematik im Sediment zu entschärfen.
Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV)
Für die Auswirkungsprognose und Genehmigungsplanung zukünftiger Sedimentmanagementmaßnahmen werden Grundlagen hinsichtlich der Schadstoffausbreitung entsprechend dem Stand der Wissenschaft bereitgestellt. Angesichts der WRRL- und MSRL-Ziele (z. B. im Hinblick auf das Verschlechterungsverbot) können hierdurch quantitative Abschätzungen über die Verdriftung und Akkumulation von elberelevanten organischen und anorganischen Schadstoffen ermittelt werden. Auf Grundlage der Modellergebnisse können Konzepte zum Ästuarmanagement entwickelt werden, die die Unterhaltungsstrategien in der Tideelbe optimieren. Die Entwicklungen erfolgen im Austausch mit der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) und der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg (HAW), welche Laborversuche und messungsbasierte Untersuchungen oder Simulationen zu elberelevanten Schadstoffen durchführen.