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deadtrees.earth

Deadtrees.earth is an open, global data platform for mapping, analyzing, and sharing information on dead trees using remote sensing and citizen science. It integrates satellite and drone data to track the spatiotemporal distribution of tree mortality. The platform provides standardized, FAIR-compliant datasets for ecological research, biodiversity monitoring, and climate change studies. Data include GeoTIFF orthophotos and geospatial labels. Users can contribute drone datasets, provide annotations, upload data, and access curated reference datasets for model training and benchmarking. Deadtrees.earth fosters collaborative, reproducible research by linking multi-source data and tools for large-scale forest monitoring.

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.

CAMELS-DE-1h: hourly hydro-meteorological time series, weather forecasts, and attributes for 1611 catchments in Germany

CAMELS-DE-1h provides a comprehensive and harmonized collection of hydro-meteorological data for 1611 catchments across Germany. The time series data cover the period from 2001 to 2024 and provide measurements of discharge, water level, and meteorological variables in hourly resolution for all catchments. The metorological variables are aggregated to the catchment areas from the gridded data sources RADKLIM-YW and HOSTRADA (DWD) and encompass the variables precipitation, air temperature, humidity, water vapor mixing ratio, global radiation, air pressure, cloud cover, dew point temperature, wind speed, and wind direction. In addition, deterministic and ensemble weather forecasts with a 48-hour lead time, readily processed for all catchments from the ICON-D2 model (DWD), are included for the period 2021 to 2024. The dataset also provides static catchment attributes encompassing topography, soils, land cover, hydrogeology, and human influences. Furthermore, to serve as a baseline for further model development, the dataset includes discharge simulation results from a regionally trained LSTM and a catchment-calibrated HBV (Hydrologiska Byråns Vattenbalansavdelning) conceptual model. A comprehensive description of the dataset can be found in the accompanying data description paper. Key features of CAMELS-DE-1h: 1. Hydro-meteorological time series data in hourly resolution (2001–2024) 2. Historical deterministic and ensemble weather forecasts from ICON-D2 with a 48-hour lead time (2021–2024) 3. Catchment attributes 4. Benchmark discharge simulation results from an LSTM and the HBV model

Residence times across scales: from plot to catchment scale

Residence times is a key signature to characterize flow and transport at all temporal and spatial scales in different hydrological compartments. It is assumed that the spatial organisation of the landscape controls space-time organisation of the water cycle and related processes and hence the residence time. Combining flux and residence concentration data of natural tracers in water, stable isotopes, and artificial tracers will allow us to predict residence time and flow pathways in the different hydrological compartments as well as integrative for entire watersheds. We will investigate with different methods the fingerprint of hydrological processes found in the signal of isotopic composition and natural and artificial tracers of soil, ground and stream water in space and time. The temporal variability of isotopes in soil water, groundwater and stream water will be combined to benchmark transport and flow models and to derive a new functional form of short to long-term transit time distributions. The spatial patterns of stable isotopes in the saturated and unsaturated zone will be used to derive long-term flow pathways, mixing patterns and the proportion of evaporation to transpiration. Artificial tracer experiments using salt and electric resistivities will vizualize and quantify internal flow pathways in particular preferential flow pathways.

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.

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.

Forschungsschwerpunkt 2: Nachhaltige Entwicklung und Optimierung von Wasserinfrastrukturen

Ziele wie die Versorgungssicherheit in der Wasserversorgung und der Gewässerschutz in der Abwasserentsorgung werden zusehends durch Fragen der Nachhaltigkeit und der Anforderungen infolge zukünftiger Entwicklungen ergänzt. Dabei hat die Instandhaltung und das Management der bereits weitgehend errichteten Anlagen (Assets) besondere Bedeutung. In diesem Forschungsschwerpunkt werden wissenschaftliche Methoden und Strategien entwickelt, um die Infrastruktur der Wasserver- und Abwasserentsorgung hinsichtlich dieser Ziele zu optimieren. Dabei werden demographische und soziokulturelle Entwicklungen sowie ökonomische und ökologische Nachhaltigkeit einbezogen. Im besonderen werden Forschungsarbeiten zur Sicherstellung der Funktionsfähigkeit bzw. Instandhaltung von Wasserversorgungs- und Abwasserableitungsnetzen, zum Benchmarking und zum Qualitäts- und Risikomanagement in der Wasserver- und Abwasserentsorgung durchgeführt.

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.

ERA-NET SUMFOREST: Vergleich von Nachhaltigkeitsleistungen von Wertschöpfungsketten (BenchValue)

Europa geht in Richtung einer Bioökonomie. Für diese Entwicklung sind neue innovative Wertschöpfungsketten notwendig, auch und besonders für den Grundstoff Holz. Es zeigt sich jedoch, dass ein breiterer Einsatz von bio-basierten Produkten nur dann möglich ist, wenn Wettbewerbsvorteile sowohl ökonomischer Natur als auch auf Basis von Nachhaltigkeitseffekten besser dargestellt werden können. Das Ziel des Projekts ist, eine vielseitige Benchmarking Methode zu entwickeln, die es ermöglicht, Wertschöpfungsketten zu vergleichen, die auf erneuerbaren, holzbasierten Rohstoffen und nicht erneuerbaren Rohstoffen andererseits basieren. Dadurch soll es möglich werden, die Nachhaltigkeitseffekte zu bewerten und die positiven Klimaeffekte von Substitution nicht-erneuerbarer Materialien durch holzbasierte Stoffe abzuschätzen. Das übergeordnete Ziel ist, Entscheidungsträger in Politik und Marktwirtschaft mit besseren Entscheidungsgrundlagen in der Materialverwendung zu unterstützen. Als Demonstrationsobjekt wird der Bausektor herangezogen, anhand dessen die BenchValue Methode getestet. Holz soll als starke und langlebige Alternative zu energieintensiven Stoffen überprüft werden, und die Effekte von Kohlenstoffspeicherung in Gebäuden und deren positive Effekte auf Reduzierung von Treibhausgasen analysiert werden. Der Hintergrund dieser Auswahl ist, dass der Bausektor einer der führenden Sektoren in der Eurasischen Wirtschaft ist, und dementsprechend bedeutende Potenziale für die Ausprägung einer Bioökonomie aufweist. Um eine hohe Akzeptanz für die entwickelte Methode begleitend zu generieren und eine klare Transparenz der Arbeiten und Ergebnisse zu gewährleisten, wird auf einem im Rahmen von EU-Forschung entwickelten Impact Assessment Tool aufgebaut. Dieses Instrument, ToSIA, wurde für Wald-Holz Wertschöpfungsketten entwickelt (Lindner et al., 2010) und erwies sich als flexibel für erweiterte Aufgabengebiete. Vor diesem Hintergrund ist eine Erweiterung für das Benchmarking verschiedener Wertschöpfungsketten in BenchValue vorgesehen. Eine wichtige Komponente ist, Stakeholdern eine valide, einheitliche Methode zur Verfügung zu stellen, die es erlaubt, die Nachhaltigkeitseffekte verschiedener Materialien zu testen und eine informierte Entscheidungsfindung zu unterstützen. ToSiA hat sich in diesem Gebiet als tragfähig erwiesen (Tuomasjukka et al. 2013). Im Gegensatz zu diesen neuen Anforderungen gibt es zurzeit keine Label, Standards or Methoden, oder nur partiell (z.B. EN 15978 LCA spricht Umweltaspekte von Bauwerken an). Für Instrumente wie die EU Energy Performance of Buildings Directive (European Parliament & Council of the European Union 2010), die ab 2020 rechtlich verbindlich werden, sind solch Aspekte jedoch essenziell. BenchValue setzt sich zum Ziel, politik-relevantes Wissen zu generieren zu Instrumenten und Politiken, die in direktem Zusammenhang mit der Bioökonomie stehen.

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