Ziel des Projektes ist es, am Beispiel von Bewässerungslandwirtschaft in kleinen Einzugsgebieten Usbekistans den Wasser-Energie-Ernährungsnexus (Water-Energy-Food nexus, WEF) besser zu verstehen, und Optionen für seine nachhaltige Bewirtschaftung zu entwickeln. Nachhaltige Bewirtschaftung bedeutet in diesem Fall sowohl die Bereitstellung von Wasser für Kraftwerke und die Feldbewässerung (Level 1), als auch für Minimierung der Bodenversalzung, so dass die Böden langfristig für die Ernährungsproduktion und weitere Ökosystemleistungen erhalten bleiben (Level 2). Am Beispiel von Fallstudien in drei Wassereinzugsgebieten wird aufbauend auf hydrologischen, landwirtschaftlichen und institutionenökonomischen Kontextanalysen ein analytischer Rahmen mit Indikatoren entwickelt und für partizipative, ex-ante Nachhaltigkeitsbewertungen von Szenarien des WEF Nexus Managements genutzt. Das Projekt ist in vier Arbeitspakete gegliedert: (1) Analyse von 28 Einzugsgebieten bezüglich hydrologischer, agronomischer und sozio-ökonomischer Parameter und Auswahl von drei Fallstudiengebieten, (2) detaillierte Kontextanalyse in den drei Fallstudiengebieten mittels Stakeholderkonsultationen, Dokumentenanalyse und ergänzender Satellitendatenauswertung zur Ermittlung der wesentlichen Faktoren für ein nachhaltiges WEF Management und zur Entwicklung eines analytischen Rahmens mit Indikatoren für die Nachhaltigkeitsbewertung; (3) Entwicklung von Management Szenarien und Durchführung von partizipativen Nachhaltigkeitsbewertungen in Workshops mit Stakeholdern, die mittels des analytischen Rahmens ausgewählt wurden; (4) Synthese und Validierung der Ergebnisse aus den drei Fallstudien und Ableitung von übertragbaren Determinanten für das nachhaltiges Management des WEF-Nexus für Einzugsgebiete in Usbekistan. Der Ansatz kombiniert theoretische Konzepte aus der Institutionenökonomie (z.B. Collective Action, Polycentric Governance, Mental Models) mit wissenschaftlich etablierten Methoden der Kontextanalyse (fuzzy-set Qualitative Comparative Analysis fsQCA) und der Nachhaltigkeitsbewertung (Framework of Participatory Impact Assessment FoPIA), um die wesentlichen Nachhaltigkeitsaspekte und die damit verbundenen Konflikte für den WEF Nexus am Beispiel der Bewässerungslandwirtschaft in Usbekistan besser zu verstehen. Usbekistan hat die UN-Agenda 2030 unterzeichnet und sich damit zur Umsetzung der 17 Nachhaltigkeitsziele verpflichtet. Das vorgeschlagene Forschungsprojekt möchte in einem integrierten Ansatz die wissenschaftliche Grundlage dafür verbessern.
BACKGROUND: The Kingdom of Jordan belongs to the ten water scarcest countries in the world, and climate change is likely to increase the frequency of future droughts. Jordan is considered among the 10 most water impoverished countries in the world, with per capita water availability estimated at 170 m per annum, compared to an average of 1,000 m per annum in other countries. Jordan Government has taken the strategic decision to develop a conveyor system including a 325 km pipe to pump 100 million cubic meters per year of potable water from Disi-Mudawwara close to the Saudi Border in the south, to the Greater Amman area in the north. The construction of the water pipeline has started end of 2009 and shall be finished in 2013. Later on, the pipeline could serve as a major part of a national water carrier in order to convey desalinated water from the Red Sea to the economically most important central region of the country. The conveyor project will not only significantly increase water supplies to the capital, but also provide for the re-allocation of current supplies to other governorates, and for the conservation of aquifers. In the context of the Disi project that is co-funded by EIB two Environmental and Social Management Plans have been prepared: one for the private project partners and one for the Jordan Government. The latter includes the Governments obligation to re-balance water allocations to irrigation and to gradually restore the protected wetlands of Azraq (Ramsar site) east of Amman that has been depleted due to over-abstraction by re-directing discharge of highland aquifers after the Disi pipeline becomes operational. The Water Strategy recognizes that groundwater extraction for irrigation is beyond acceptable limits. Since the source is finite and priority should be given to human consumption it proposes to tackle the demand for irrigation through tariff adjustments, improved irrigation technology and disincentive to water intensive crops. The Disi aquifer is currently used for irrigation by farms producing all kinds of fruits and vegetables on a large scale and exporting most of their products to the Saudi and European markets and it is almost a third of Jordan's total consumption. The licenses for that commercial irrigation were finished by 2011/12. Whilst the licenses will be not renewed the difficulty will be the enforcement and satellite based information become an important supporting tool for monitoring. OUTLOOK: The ESA funded project Water management had the objective to support the South-North conveyor project and the activities of EIB together with the MWI in Jordan to ensure the supply of water for the increasing demand. EO Information provides a baseline for land cover and elevation and support the monitoring of further stages. usw.
In der suedlichen Kalahari wird in Zusammenarbeit mit einem Farmer ein Wassersammelverfahren im Boden entwickelt und fuer den Anbau einheimischer Nutzpflanzen erprobt.
Für die ariden Grenzbereiche der Ökumene wird eine besonders enge Kopplung zwischen physischen Umweltfaktoren und gesellschaftlicher Entwicklung diskutiert. Für die nordperuanische Küstenwüste deuten zahlreiche Arbeiten auf einen Zusammenhang zwischen Einschnitten in der kulturellen Entwicklung und El Nino induzierten, episodisch auftretenden katastrophalen Hochwasserereignissen, die den Bewässerungsfeldbau in Mitleidenschaft gezogen haben. Auch aus der süd-peruanischen Küstenwüste gibt es erste Hinweise auf klimainduzierte extreme Naturereignisse. Im Rahmen des beantragten Vorhabens soll über die geomorphologische Analyse der fluvialen Ablagerungen von 1. ausgewählten Fremdlingsflüssen und 2. autochthonen episodisch durchflossenen Tiefenlinien eine Hochwasserchronologie für das Einzugsgebiet des Rio Grande de Nazca (14 Grad 30'S) erarbeitet werden. Um mögliche Auswirkungen auf den Bewässerungsfeldbau zu belegen, wird drittens in Transekten die Verzahnung von Hochwasserablagerungen und Sedimenten, die dem Bewässerungsfeldbau zuzuordnen sind, untersucht. Die Untersuchungen werden dazu beitragen, die Klimaentwicklung und die Mensch-Umwelt-Interaktion in der peruanischen Küstenwüste im Jungholozän besser zu fassen.
Radarfernerkundung auf Basis der SAR-Satellitendaten der ERS-Plattformen ermöglicht die Aufzeichnung von Boden- und Vegetationsparametern, die vor allem mit den Faktoren Rauhigkeit, Wassergehalt und Salinität korreliert sind. Landnutzung in semi-ariden Regionen Westafrikas wird durch Übernutzung der Böden, Versalzung von bewässertem Land und Dezimierung von Baum- und Strauchschichten der Vegetation geprägt. Geeignete Methoden der Analyse von multitemporalen SAR-Daten der satellitengestützten Radarfernerkundung sollen helfen, vor allem regressive Veränderungen der Landnutzung zu erkennen und zu untersuchen. Informationen zu Bodenbedeckung, horizontaler Struktur der Vegetation und Bodenqualität sollen nachhaltige Entwicklungskonzepte unterstützen.
Ziel des Vorhabens 'Segetalflora Mustang' ist die Erfassung der wildwachsenden Flora von Dörfern und Fluren, sowie ergänzend von Dorf- und Flurwüstungen im Mustang District. Dieser Distrikt in Nord-Nepal, nahe der tibetischen Grenze, stellt einen ökologisch extremen Hochgebirgsraum nördlich des Himalaya-Hauptkammes dar. Das von Höhenlage und klimatischer Trockenheit geprägte Gebiet weist eine wechselvolle Siedlungsgeschichte und vielfältige ethnische und kulturelle Gliederung auf. Ackerbau ist nur in Bewässerungsoasen möglich. Die Segetal- und Ruderalflora erfüllt vielfältige ökologische Funktionen, außerdem kommt ihr erhebliche Bedeutung als landschaftsökologischem Indikator zu. Durch vergleichende Untersuchungen in Dörfern verschiedener Höhenlage, Geschichte und ethnischer Zugehörigkeit soll die Flora der Acker- und Ruderalflächen in ihrer Abhängigkeit von natürlichen und agrarökologischen Faktoren herausgearbeitet werden. Es soll geprüft werden, ob aufgrund des floristischen Inventars der Siedlungen Rückschlüsse z.B. auf ihr Alter oder auf ethnospezifische Formen der Landnutzung möglich sind. Darüber hinaus soll die Ackerunkrautvegetation des Dorfes Kagbeni vegetationskundlich erfasst werden.
Kartierung der Wassergewinnungs- und Verteilungssysteme im Gelaende; - Abgleichung mit Informationen der staatlichen Wasserbehoerde (SARH); Dokumentation der Strukturwandlungen und Prozesse durch Befragung der Campesinos und durch Aktenstudium
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Ausweisung landschaftsökologischer Prozessgefügemuster für ein ca. 120 km2 umfassendes Untersuchungsgebiet der Region um Yingtan, Jianxi-Provinz, China. Durch veränderte sozio-ökonomische Rahmenbedingungen werden zunehmend nachhaltige Landnutzungsformen zugunsten gewinnbringender aber bodenvernichtender Erdnussanbauflächen umgewandelt. Im Projekt durchgeführte Untersuchungen zum Landschaftshaushalt dienen der Beurteilung der ökologischen Nachhaltigkeit (Bodenerosion, Wasser- und Nährstoffeffizienz) verschiedener Landnutzungen. Die Forschungsergebnisse bilden die Planungsgrundlagen für eine angepasste Landnutzung, die erforderlich ist, um die Nahrungsversorgung und die wirtschaftliche Existenzgrundlage der Bevölkerung in der Region langfristig zu sichern. Wegen der Repräsentativität des Untersuchungsgebietes besitzen die Ergebnisse überregionale Bedeutung für den dichtbesiedelten SE Chinas. Die Modellierung landschaftsökologischer Prozessgefüge erfolgt mit Hilfe eines Geographischen Informationssystems (GIS) auf Basis von räumlichen Datensätzen zur Landnutzung, Böden und Relief. Ein wichtiger Bestandteil der Modellierung ist hierbei die Simulation von Wasser- und Stoffflüssen. Die Kalibrierung erfolgt über zeitlich hochaufgelöste Messungen hydrologischer und bodenhydrologischer Kennwerte eines repräsentativen ca. 50 ha großen Intensivuntersuchungsgebietes. Die Instrumentierung besteht aus Standorten mit Tensiometern, Neutronensonden, FDR-Sensoren und Erosionsmessparzellen. Darüber hinaus werden die Abflüsse des Kleineinzugsgebietes mit Messwehren erfasst. Flankiert wird die Messwerterfassung durch Untersuchungsreihen zu den Nährstoffen in Boden, Bodenlösung und in dem Wasser der Be- und Entwässerungskanäle.
Veranlassung Die Fördermaßnahme LURCH lässt sich in drei übergeordnete Themenfelder untergliedern. Dazu gehören: - Quantitative Herausforderungen, in Bezug auf ein integriertes Systemverständnis der Grundwasserleiter unter Einbeziehung aller beeinflussenden natürlichen Schnittstellen (Oberflächengewässer, Grundwasserneubildung, saline Wässer, etc.) und aller Akteure und Funktionen (Trinkwasserversorgung, Land- und Forstwirtschaft, Industrie, Wärme- oder Kältespeicher, Ökosystemfunktionen) - Qualitative Herausforderungen, z. B. stofflich (Nitrat, aktuelle Schadstoffe, Spurenstoffe, Krankheitserreger, künftige regulatorische Qualitätsparameter), analytisch (z. B. Non-Target Analytik, Indikatoren), technologisch (z. B. In-situ Behandlung, Überwachung) - Herausforderungen der nachhaltigen Bewirtschaftung, multidimensionale und integrierte Bewirtschaftungsstrategien (z. B. Grundwasseranreicherung), wirtschaftliche Anforderungen (z. B. Investitions-/Betriebskosten) und Digitalisierungsmaßnahmen Das Augenmerk der Fördermaßnahme liegt auf der Unterstützung der erfolgreichen Entwicklung, Demonstration und Umsetzung von anwendungsorientierten Lösungen, die in interdisziplinären Verbundprojekten wie KIMoDIs erarbeitet werden. Um die verfügbaren Grundwasserressourcen optimal und nachhaltig zu nutzen, entwickelt das Projekt ein Monitoring-, Datenmanagement- und Informationssystem zur gekoppelten Vorhersage und Frühwarnung vor Grundwasserniedrigständen und -versalzung, das auf Methoden der KI basiert. Die Ergebnisse werden in einem nutzerspezifischen Entscheidungshilfe-Tool zusammengeführt, welches mittels verschiedener Klima- und Nutzungsszenarien standortspezifisch eine intelligente Planung von Gegenmaßnahmen ermöglichen soll. Ziele Ziele des Gesamtprojekts: - Entwicklung eines auf KI basierenden Monitoring-, Datenmanagement- und Informationssystems zur kurz- (saisonal), mittel- (1 bis 10 Jahre) und langfristigen (bis 2100) Vorhersage von Grundwasserständen und -versalzung. - Aufbau eines anwenderspezifischen Entscheidungs-Unterstützungssystems zur frühzeitigen Warnung vor Grundwasserniedrigständen und -versalzung sowie den damit verbundenen Schäden. - Zusammenführung aller erforderlichen Messdaten in einem intelligenten Datenmanagementsystem. - Berücksichtigung verschiedener Nutzungsszenarien zur standortspezifischen, intelligenten Planung von Gegenmaßnahmen. - Die methodische Entwicklung und Demonstration des Ansatzes erfolgt überregional im Land Brandenburg, unter großräumiger Betrachtung aller Aspekte wie den Entnahmen für Trinkwasserversorgung, Industrie und Landwirtschaft, zeitlich hochaufgelöstem Monitoring der Bewässerungslandwirtschaft sowie der Gefahr durch Tiefenversalzung infolge von Übernutzung. - Der entwickelte Ansatz wird in der Folge übertragen und getestet 1. auf regionaler Ebene, für ein Einzugsgebiet der Harzwasserwerke in Niedersachsen mit Fokus auf problematische Auswirkungen niedriger Grundwasserstände, und 2. auf lokaler Ebene, am Beispiel der Insel Langeoog mit Betrachtung der touristisch bedingten starken Variabilität des saisonalen Wasserbedarfs bei zunehmender Trockenheit sowie Gefährdung der Trinkwasserversorgung durch Versalzung. Die BfG leitet das Arbeitspaket 4 „KI-gestützte Wasserhaushaltsmodellierung“. Hierfür gelten folgende Ziele: -- Bereitstellung von simulierten und vorhergesagten Wasserhaushaltsgrößen für die Pilotregion „Untere Havel“, speziell für den Havelnebenfluss Nuthe und die Wasserversorgung Potsdam EWP. - Berechnung der flächendifferenzierten und zeitlich hochauflösenden Wochenmittel der Grundwasserneubildung (GWN) mittels klassischer Verfahren und KI-basierter Algorithmen. - Prozess- bzw. Konzeptmodell und KI-basierte Ansätze zur Berechnung der Grundwasser-Oberflächengewässer-Interaktion. - Kurz-, Mittel- und Langfristvorhersagen der GWN mit einem hybriden Modellsystem. - Zur Unterstützung der Machine Learning (ML)-Modelle zur Berechnung der Grundwasserneubildung werden
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