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HeideBench: A Multispectral UAV Time-Series Benchmark for Forest Crown Phenology in Dölauer Heide

We present HeideBench, a very-high-resolution multispectral uncrewed aerial vehicle dataset for forest crown phenology collected over a forest patch in Dölauer Heide, Halle (Saale), Germany. Dölauer Heide is currently dominated by pine plantations (Kiefernforste), which cover the largest area but are increasingly affected by dieback, while its potential natural vegetation is sessile oak–hornbeam forest rich in small-leaved lime (Albrecht et al., 1993). In addition to these pine stands, the area contains near-natural mixed deciduous forests with oaks, birches, and beeches, making it a particularly relevant setting for observing seasonal canopy development under contrasting forest structures and ongoing ecological transition. Against this background, HeideBench provides repeated observations of the same forest patch through the growing season. The dataset contains 18 georeferenced multispectral GeoTIFF orthomosaics acquired between 6 March 2025 and 5 November 2025, spanning a 244-day seasonal period from early spring to late autumn. The acquisitions have a median revisit interval of 14 days, with intervals ranging from 4 to 27 days, and an average ground sampling distance of 5.53 cm per pixel. The valid imaging footprint covers approximately 32.1 ha and is bounded by 11.902653–11.911325°E and 51.499959–51.508576°N. Data were collected using a DJI Mavic 3M Enterprise uncrewed aerial vehicle equipped with four multispectral cameras measuring green (560 nm), red (650 nm), red-edge (730 nm), and near-infrared (860 nm) reflectance, in that order. Flights used a real-time kinematic (RTK) positioning module for centimeter-level geolocation, and all data are provided in coordinate reference system EPSG:25832. Imagery was processed with Agisoft Metashape 2.3.1 to generate calibrated multispectral orthomosaics. The dataset further includes 5,885 crop-safe individual tree crown instance segmentations over the same footprint, extracted with the DeepTrees software package (Khan et al., 2025). HeideBench is intended to support crown-centric analyses of seasonal canopy development, temporal representation learning, phenology-aware feature extraction, and the evaluation of tree crown delineation under seasonal change. HeideBench is a result of the Dynamic Platform Project titled "PhenoEmbed: Multispectral UAV AI Embeddings for phenology-aware tree crown delineation" of the Integration Platform 1: "Sustainable future land use" (IP1) at the Helmholz Centre for Environmental Research (UFZ) in Leipzig, Germany.

Forschergruppe (FOR) 1898: Mehrskalendynamik von Schwerewellen, Spontanes Ungleichgewicht (SI)

Schwerewellen (GWs) sind zu kleinskalig, um in den heutigen Wetter- und Klimamodellen aufgelöst zu werden. Sie müssen daher parametrisiert werden, da sie einen starken Einfluss auf die Dynamik der großen Skalen haben. Parametrisierungen existieren für orographisch und konvektiv erzeugte GWs, während für die GW-Quellen entlang großskaliger Jets noch keine etablierte Parametrisierung vorliegt. Die Quellen resultieren aus einer spontanen Imbalance (SI) der großskaligen quasi-geostrophischen Strömung. Die Untersuchung von Schwerewellenabstrahlung durch SI ist schwierig, da die GWs in ein sehr komplexes zeitabhängiges Strömungsfeld eingebettet sind, mit einer großen Zahl von interagierenden Prozessen. Auch die Validierung von Parametrisierungen wird dadurch erschwert. Daher kombinieren wir Theorie und numerische Modellierung mit ergänzenden Laborexperimenten. Laborexperimente garantieren eine Reproduzierbarkeit der betrachteten großskaligen Strömungssituation. Die direkte Korrespondenz zwischen den experimentellen Daten und den Modelldaten und die erwähnte Reproduzierbarkeit machen das Laborexperiment zu einem idealen Prüfstand für Parametrisierungen und für die Untersuchung klimarelevante Prozesse. Das differenziell beheizte rotierende Zylinderspalt-Experiment, welches an der BTU (Brandenburg Technische Universität Cottbus-Senftenberg) aufgebaut und betrieben wird, stellt die Referenzdaten für Benchmark-Simulationen an der GU-F (Goethe Universität Frankfurt) und dem IAP (Leibniz Institut für Atmosphärische Physik, Kühlungsborn) bereit. Dabei stehen Experimente im Vordergrund, die zeigen sollen, welche baroklinen Strömungen eine besonders ausgeprägte GW-Abstrahlung aufweisen. Ergänzend dazu werden idealisierte numerische Simulationen an der GU-F und dem IAP durchgeführt, um die Variabilität der GWs und den Abstrahlungsprozess zu untersuchen. Wichtig ist dabei, einen Zusammenhang zwischen verschiedenen großskaligen Strömungen und der mesoskaligen GW-Quelle herzustellen und diesen Zusammenhang mittels grob aufgelöster Wellenstrahlenmodelle zu validieren. Ziel ist es, eine skalenabhängige SI-Parametrisierung zu konstruieren. Diese Parametrisierung soll mit Hilfe der Labor-Referenzdaten validiert werden. Begleitet wird dies von einer Analyse grob- und feinaufgelöster Daten aus UA-ICON Simulationen. Schließlich soll die Parametrisierung an das Wellenstrahlenmodell MS-GWaM angekoppelt werden, welches in UA-ICON implementiert ist.

Climate and environmental impact of nuclear power

The report assesses nuclear energy’s role in the transformation to net-zero greenhouse gas emissions by 2050. It contrasts top-down net-zero pathways from five integrated assessment models with a comprehensive bottom-up review of national programmes, including newcomer countries, and benchmarks these against the COP28/29 pledge to triple nuclear capacity. It further analyses system requirements in renewables-dominated grids, climate-change risks to plant reliability, and a harmonised cradle-to-grave environmental footprint of nuclear power across 40 regional life-cycle chains (2020 and 2030). Severe-accident impacts and proliferation risks are discussed, and life-cycle costs and GHG abatement costs of new nuclear (incl. SMRs) are compared with wind and solar. Veröffentlicht in Climate Change | 32/2026.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Einflusss von Umweltveränderungen auf antarktisches Phytoplankton untersucht mit Hilfe eines synergistischen multi- und hyper-spektralen Satellitendatenansatzes

Klimamodelle sagen voraus, dass sich in naher Zukunft im Antarktischen Ozean signifikant die Temperatur und der PH-Wert ändern werden, bedingt durch den Anstieg der Konzentrationen troposphärischer Treibhausgase und vor allem durch den erhöhten Kohlenstoffdioxidausstoß aus fossilen Brennstoffen. Solche Änderungen wirken sich auf die Zusammensetzung des Phytoplanktons aus und damit auch auf die Stoffkreisläufe wichtiger Elemente (Kohlenstoff, Stickstoff, usw.). Ziel dieses interdisziplinären Projektes ist die genauere Bestimmung der räumlichen und zeitlichen Variabilität der Biomasse von unterschiedlichen Phytoplanktontypen im Antarktischen Ozean. Einerseits wird hiermit das Verständnis der Rolle des antarktischen Phytoplanktons für das Ökosystem vertieft und andererseits deren Beitrag für den globalen Kohlenstoffzyklus genauer quantifiziert. Durch die einzigartige Kombination von Satellitendaten zweier unterschiedlicher Instrumententypen soll die Konzentration verschiedener Phytoplankton-Typen im Antarktischen Ozean zum ersten Mal mit umfassender zeitlicher und räumlicher Abdeckung bestimmt werden. Die Gesamtbiomasse wird durch eine an die Antarktis angepasste Prozessierung mit Hilfe multispektraler Satellitenmessdaten berechnet. Der Anteil wesentlicher Phytoplanktontypen an der Gesamtbiomasse wird anhand der Auswertung charakteristischer Absorptionsstrukturen von hyperspektralen Messdaten (PhytoDOAS-Methode) ermittelt. Somit soll ein synergetisches Produkt aus sich ergänzenden Informationen multi- und hyperspektraler Satelliteninstrumente entwickelt werden, das auf ähnliche Satelliteninstrumente, deren Messungen in naher Zukunft starten, übertragbar sein wird. Damit kann dann ein Datensatz über die Verteilung von Phytoplanktontypen über Dekaden erstellt werden. Mit dem im Projekt entstehenden Datensatz über die Verteilung der Phytoplanktontypen soll deren Variabilität und Korrelation mit sich ändernden Umweltfaktoren im Antarktischen Ozean in den vergangenen untersucht werden. Darüber hinaus soll unser Datensatz genutzt werden, zur Verbesserung und Evaluierung eines Ökosystem-Models, welches die Biogeographie verschiedener Phytoplanktontypen durch Parametrisierung physiologischer Eigenschaften an ein Ozeanzirkulatonsmodell errechnet. Mit Hilfe des Langzeitdatensatz und dem damit verbundenen Wissen über die Variabilität der Phytoplanktontypen, wird ein Fundament geschaffen, um den Einfluss der Klimaveränderungen im Antarktischen Ozean zu bemessen.

Energetische Querschnittserhebung deutscher Theaterspielstätten und Monitoring des Opern- und Schauspielhauses Köln mit Schwerpunkt Komfortuntersuchungen

Vorhabenziel: Das Forschungsprojekt bearbeitet zwei Schwerpunkte: Die energetische Querschnittsanalyse von deutschen Theaterspielstätten und das Intensivmonitoring des denkmalgeschützten, aktuell in Sanierung befindlichen Opern- und Schauspielhauses Köln nach seiner Wiedereröffnung 2015. Ziel ist die Analyse von 10- 15 charakteristischen Gebäuden für ein Benchmarking der durch ihre Frequentierung stark öffentlich wahrgenommenen Theaterspielstätten. Detaillierte vergleichende Angaben zu Energiekennwerten, Wirtschaftlichkeit, Lebenszykluskosten und Nutzerzufriedenheit wurden für den Gebäudetypus bislang nicht erhoben, diese erfasst das Forschungsprojekt u.a. mit dem Schwerpunkt Komfortuntersuchung im Monitoring. Arbeitsplanung: Für die energetischen Querschnittsanalysen werden Berechnungen mit den Bilanzierungswerkzeugen TEK-Tool und EnerCalc, sowie Kurzzeitmessungen und Nutzerbefragungen durchgeführt. Für das Intensivmonitoring des Opern- und Schauspielhauses wird ein Messkonzept erarbeitet, welches in Phase 2 mit Messungen, Nutzerbefragung, Auswertungen und Optimierungen umgesetzt wird. Ein mögliches Überführen in ein Langzeitmonitoring wird vorbereitet. Geplante Ergebnisverwertung: Das im Forschungsprojekt erarbeitete Energie-Benchmarking für den Gebäudetypus Theaterspielstätten ermöglicht den Häusern eine Positionierung im Bereich Energie und die Identifizierung von Hochverbrauchern. Die erarbeiteten Kennwerte des Gebäudetypus Theaterspielstätten sollen über den Normenausschuss die Nutzungsrandbedingungen für Theater- und Veranstaltungsbauten der DIN 18599 weiter optimieren helfen. Die erfassten Daten erweitern die EnOB-Datenbank um Theaterspielstätten. In die Forschungsarbeiten werden Studierende einbezogen, ein fachübergreifendes Studienmodul 'Optimierung von Sanierungskonzepten mittels Monitoring' wird entwickelt. Die Bilanzierungswerkzeuge TEK und EnerCalc werden über die Lehre weiter verbreitet und die den Entwicklern gespiegelten Erfahrungen mit TEK helfen die Werkzeuge weiter zu optimieren.

Windanalyse in der mittleren Atmosphäre mittels nächtlicher RMR-Lidar-Messungen in mittleren Breiten in Kühlungsborn (AMUN)

Der horizontale Wind nimmt eine Schlüsselrolle in der Dynamik der Atmosphäre ein. Insbesondere beeinflusst er die Ausbreitung und Dissipation von Schwerewellen und thermischen Gezeiten in der mittleren Atmosphäre. Simultane Wind- und Temperaturmessungen bieten dabei die einzigartige Möglichkeit, sowohl kinetische als auch potentielle Energiedichten der Schwerewellen zu berechnen, aus denen wiederum intrinsische Wellenparameter ableitbar sind. Windmessungen in der mittleren Atmosphäre sind jedoch insbesondere im Höhenbereich zwischen 35 und 75 km sehr selten, da hier weder Radiosonden noch Radars Daten liefern und Wind-Radiometer bzw. Satelliten keine für die Untersuchung von Schwerewellen ausreichend große Genauigkeit und Auflösung haben. Deshalb wollen wir in Kühlungsborn/Deutschland (54° N, 12° O) ein neues Lidar aufbauen, mit dem bei gekippten Teleskopen der Horizontalwind aus der Dopplerverschiebung der Rayleigh-Rückstreuung bestimmt werden kann. Neben der Erstellung einer Wind-Klimatologie steht vor allem die Untersuchung der Ausbreitung von Trägheitsschwerewellen in der mittleren Atmosphäre im Vordergrund. Dazu werden wir u.a. horizontale und vertikale Impulsflüsse und die Höhe des Impulsübertrags an die Hintergrundatmosphäre bestimmen. Diese für die Energiebilanz der Atmosphäre wesentlichen Parameter liefern wichtige Vergleichsgrößen für Zirkulationsmodelle. Ferner werden wir intrinsische Welleneigenschaften aus Wind-Hodographen analysieren, die für andere bodengebundene Messsysteme in der Regel nicht zugänglich sind. Unter Einbeziehung des lokalen Hintergrundwindes sollen aufwärts und abwärts propagierende Schwerewellen eindeutig getrennt und quantifiziert werden. Die Analysen werden insgesamt unser Verständnis der vertikalen Kopplung und der zu Grunde liegenden Zirkulation in der mittleren Atmosphäre deutlich verbessern. Das neue Lidarsystem ergänzt ein in Nordnorwegen am ALOMAR-Observatorium (69° N, 16° O) vorhandenes Windlidar, welches ebenfalls vom IAP betrieben wird. In diesem Projekt wird die dabei erworbene Expertise genutzt, um die Entwicklungsrisiken für das neue Lidar zu minimieren und schwerpunktmäßig Windmessungen in der mittleren Atmosphäre durchzuführen und zu interpretieren.

Integrierter Güterverkehr in Ballungsräumen; von Theorie und Praxis

Das Forschungsvorhaben verfolgt das Ziel, geeignete integrierte Lösungsansätze zu finden, die den neuen Anforderungen an den Wirtschaftsverkehr gerecht werden und gleichzeitig zu seiner nachhaltigen stadtverträglichen Gestaltung beitragen. Der Untersuchungsansatz ist umsetzungs- und handlungsorientiert. Neben der Bestandsaufnahme und Strukturierung der Lösungen mit Hilfe des Mind-Mapping sollen Best-Practice-Beispiele durch ein Benchmarking identifiziert und deren Umsetzungsbedingungen analysiert werden. So können zielgerichtete Handlungsempfehlungen für unterschiedliche Akteursebenen in den Phasen des Planungs- und Umsetzungsprozesses abgeleitet werden, wobei die Methode des Mind-Mapping erneut angewendet wird, um die Ergebnisse zu strukturieren, Folgeideen zu identifizieren und Ideenlandkarten zu entwickeln.

Kombinierte Mobilität durch Mobilitätsmanagement am Beispiel eines Naherholungsraumes sowie einer touristischen ländlichen Region

Auf der Grundlage einer Bestandsaufnahme von best-practice-Beispielen, einem Vergleich der Situation im Rahmen eines benchmarkings sowie einer Stärken-Schwächen-Analyse von Angebot, Marketing und angebotsbildenden Prozessen werden konzeptionelle Vorschläge für ein Mobilitätsmanagement erarbeitet. Bei der Analyse ebenso wie bei der Entwicklung von Maßnahmen werden alle betroffenen Akteure in einer Dialogplattform eingebunden und damit eine dauerhafte Entwicklung angestoßen. Aus dem Dialogprozess werden Empfehlungen herausgearbeitet und in einem Handlungsleitfaden zusammengefasst.

Forschergruppe (FOR) 5288: Schnell und unsichtbar: Zwischenabfluss durch einen interdisziplinären Multi-Standort-Ansatz bezwingen, Teilprojekt SSF Model Benchmarking: Bewertung und Optimierung der Parametrisierung des Zwischenabflusses in hydrologischen Modellen auf der Einzugsgebietsskale

Hydrologische Modelle, die für Einzugsgebietsskale entwickelt wurden, simulieren schnelle Abflussprozesse in der ungesättigten Bodenzone (Subsurface Stormflow, SSF) über sehr unterschiedliche mathematische Verfahren, deren Spektrum von konzeptionellen (Einzellinearspeicher) bis zu vereinfachten physikalisch-basierten Ansätzen reicht. Gemeinsam ist diesen Methoden, dass aufgrund fehlender Messdaten zur raum-zeitlichen Dynamik des SSF einschließlich Zeitreihen die zugehörigen Modellparameter im Rahmen der Modellkalibrierung ermittelt werden müssen, die wiederum anhand von gemessenen Pegelzeitreihen (Gesamtabfluss) erfolgt. Problematisch ist dabei, dass Abflussganglinien mit hohen Gütemaßen (z.B. Nash-Sutcliffe Koeffizient) simuliert werden können, obwohl beispielsweise das simulierte Zusammenspiel der einzelnen Abflusskomponenten (Oberflächenabfluss, SSF, Grundwasserabfluss etc.) nicht den tatsächlichen hydrologischen Bedingungen entspricht bzw. nicht validierbar ist. Offen bleibt deshalb, wie gut die bestehenden Modellansätze die SSF Dynamik tatsächlich abbilden können. Alle bisherigen Vergleichsstudien konzentrieren sich zudem entweder auf ein spezifisches Einzugsgebiet oder einzelne hydrologischen Modelle. Hinzu kommt, dass im Verständnis von SSF als Prozess nach wie vor viele Zusammenhänge ungeklärt sind. Beide Faktoren haben bislang eine systematische Bewertung der unterschiedlichen Modellkonzepte und der enthaltenen SSF Routinen über Einzugsgebiete mit unterschiedlichen klimatischen und hydrologischen Eigenschaften hinweg verhindert. Um diese Wissenslücke zu schließen, werden die Eignung von zwei flächenkonzentrierten (lumped models) und drei flächendetailierten Modellen (distributed models) zur Simulation von SSF-Prozessen in den vier Einzugsgebieten der Forschungsgruppe untersucht. Dazu werden die Modelle zunächst anhand von Pegelzeitreihen kalibriert, um anhand einer systematischen Sensitivitätsanalyse die SSF relevanten Modellparameter zu bestimmen. Da Abflussdaten jedoch ein Mischsignal unterschiedlicher Prozesse darstellen, werden in einem zweiten Schritt die im Rahmen der Forschungsgruppe in den Einzugsgebieten neu erhobenen SSF Proxydaten in die Kalibrierung einbezogen (multi-objective calibration), um zu bewerten, wie realistisch die verwendeten Modellkonzepte SSF Prozesse tatsächlich abbilden, und darüber hinaus mögliche Defizite in den mathematischen Prozessbeschreibungen der Modelle aufzuzeigen. In einem letzten Schritt werden die anhand der Proxydaten neu kalibrierten Modelle genutzt, um beispielsweise Beziehungen zwischen den Schwellenwerten für das Einsetzen von SSF Prozessen und der Speicherdynamik im Einzugsgebiet unter unterschiedlichen hydro-klimatischen Rahmenbedingungen (z.B. trockene oder feuchte Bedingungen) zu untersuchen und damit im Rahmen der Forschungsgruppe zu einem verbesserten Verständnis der Dynamik von SSF Prozessen auf der Einzugsgebietsskale beizutragen.

Multibeam bathymetry processed data (Reson SeaBat T50-P working area dataset) of RV Littorina during cruise L13-20 including navigation files and python scripts for automated terrain based navigation correction

Multibeam bathymetry raw and processed data (RESON Seabat T50Extended Range) of Research Vessel Littorina at Fehmarn Belt in the western part of the Baltic Sea. The raw data (.db format) were processed using QPS Qimera software (v 1.7), based on the following workflow: 0.Raw data -> 1.Apply correct Sound Velocity Profiles -> 2. correct lever arm offsets -> 3. Finalize with manual 2D and 3D point editing. The corrected soundings were used to create a GeoTIFF (EPSG Code:4326) .gsf data and GeoTIFF are provided. In addition software is provided with the aim of establishing a benchmark for terrain based navigation correction software using mutlibeam data. A) A script that allows to alter navigation solutions B) A script that allows to compare navigation solutions By altering the original and correct navigation and using the product as a basis for a terrain based navigation correction algorithm, the quality of such an algorithm can be measured by comparing its output to the original navigation. This in turn allows quantitative comparisons between different algorithms or settings. In addition to the original navigation some altered navigation files are provided (in .csv file format).

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