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Tidal Subsurface Analysis (TSA): Using Earth and atmospheric tides to quantify subsurface hydro-geomechanical properties

Groundwater resources underpin ecosystems and human activities, yet their continued global depletion deteriorates water quality and ecology due to baseflow reduction and causes land subsidence and seawater intrusion. Accurate quantification of groundwater flow and storage changes is critical to enable adaptive resource management, for example through assessing potential impacts from over-extraction and determining sustainable yields. This necessitates an increase in knowledge of the spatial distribution of subsurface properties. Current groundwater investigation methods (e.g. pump testing) require high effort and are costly to conduct, restricting the rate and frequency of testing thus resulting in spatially limited outcomes. This project will establish Tidal Subsurface Analysis (TSA) as a novel methodology to quantify subsurface hydro-geomechanical properties such as transmissivity, permeability, specific storage, porosity, compressibility and/or bulk modulus. TSA utilises the groundwater response to the ubiquitous and predictable Earth and atmospheric tides which is contained in existing measurements. TSA will be developed by unifying the theories of existing approaches that have successfully quantified individual subsurface properties using the groundwater response to Earth tides or barometric loading. Next, the influence of geological heterogeneity on properties quantified using TSA will be evaluated using a combination of numerical modelling and field data from locations in the United Kingdom and Australia where the subsurface has been well characterised. Finally, TSA will be validated by comparing each of the quantified hydro-geomechanical properties with values derived from established hydrogeological or geophysical investigation techniques, such as pump testing, geophysical logging or sediment coring. Because it is a passive approach, it will overcome many of the limitations inherent to active hydraulic subsurface investigations. It is anticipated that TSA will shift the paradigm about how groundwater and atmospheric measurements are used and add significant value to monitoring programs, enhancing resource management decisions and improving implementation of the EU Water Framework Directive.

Analyse langfristiger Änderungen in der Tidedynamik der Nordsee

Langjährige Pegelaufzeichnungen aus dem Gebiet der südöstlichen Nordsee zeigen seit Mitte des 20. Jahrhunderts signifikante Veränderungen im lokalen Tideregime. Während der mittlere Meeresspiegel (englisch: Mean Sea Level, MSL) über die vergangenen 150 Jahre generell dem globalen Mittel gefolgt ist, deuten Auswertungen der mittleren Tidehoch- und Tideniedrigwasser auf signifikant abweichende Trends hin. So sind die Tidehochwasser signifikant schneller als der MSL angestiegen, während die Tideniedrigwasser deutlich geringere oder teils negative Trends aufzeigen. Daraus resultierte eine gleichzeitige Zunahme des Tidehubs (die Differenz aus Tidehoch- und Tideniedrigwasser) von ca. 10 % seit 1955. Derartige Veränderungen haben direkte Auswirkungen auf den Küstenschutz. So ergeben sich bei einem Anstieg der mittleren Tidehochwasser größere Wassertiefen, wodurch das Wellenklima insbesondere im Bereich der Wattflächen und Außensände in der Deutschen Bucht beeinflusst wird. Größere Wellenhöhen und damit höhere Orbitalgeschwindigkeiten und Brandungsenergien sind die unmittelbare Folge, die zu großflächigen Erosionen führen kann. Gleichzeitig beeinflussen geringere Tideniedrigwasser die Schiffbarkeit der flachen Küstengewässer. Durch den vergrößerten Tidehub treten größere Tidestromgeschwindigkeiten auf, die z.B. Ausräumungen der Tiderinnen, verstärkte Erosionen an Inselsockeln, Strandräumungen und im Zusammenhang mit Sturmfluten Dünen- und Kliffabbrüchen verursachen können. Dies verdeutlicht, dass neben den global wirkenden übergeordneten Veränderungen im MSL (Massenänderungen, thermale Expansion) auch regionale Phänomene und Prozesse eine wichtige Rolle für die Ausprägung der Wasserstände spielen. Eine Berücksichtigung solcher Faktoren in den Projektionen zukünftiger Wasserstände setzt voraus, dass vergangene Entwicklungen und zugrunde liegende Prozesse ausreichend verstanden sind. Das übergeordnete Ziel von TIDEDYN besteht daher in der Analyse der in der Vergangenheit bereits aufgetreten Veränderungen im lokalen Tideregime der Nordsee. Die beobachtete Zunahme des Tidehubs ist in ihrer starken Ausprägung ein weltweit einzigartiges Phänomen, welches bis heute nicht erklärt werden kann. Als mögliche (aber bisher unerforschte) Ursachen kommen z.B. langfristige Änderungen im MSL, morphologische Änderungen im Küstenvorfeld (natürlich oder anthropogen, z.B. Ausbaggerungen oder Baumaßnahmen wie Eindeichungen) oder saisonale Änderungen in der thermohalinen Schichtung des Ozeans in Frage. Durch die integrierte Analyse von hochauflösenden numerischen Modellen (barotrop und baroklin) und Beobachtungsdaten mit robusten Methoden der Zeitreihenanalyse, sollen die Änderungen im Tideregime der Nordsee über die vergangen 60-70 Jahre beschrieben, modelliert und systematisch erforscht werden sowie einzelne Prozesse mittels Sensitivitätsstudien voneinander abgegrenzt werden.

Chronik der öffentlichen Toiletten in Berlin

Lange Zeit waren Städte übelriechende, unhygienische Orte. Um 1800 wurden die ersten öffentlichen Toiletten errichtet, um dagegen anzugehen – Vorreiter waren Frankreich und England. In Berlin wurden im Jahr 1863 die ersten beiden öffentlichen Pissoirs erbaut. Um 1900 wurden die ersten Toiletten für Männer und Frauen errichtet, damals „Vollanstalten“ genannt. Öffentliche Toiletten wurden damals nicht nur zweckdienlich, sondern auch als schmückende Orte betrachtet. Die verzierten gusseisernen Pissoirs, die als „Café Achteck“ bekannt wurden, wurden ab 1878 geplant. Mit Beginn des 20. Jahrhunderts wurden die Toilettenanlagen zunehmend zu Zweckbauten. Sie wurden in massiver Bauweise errichtet, in neue Geschäfts- oder Verkehrszentren eingefügt und in die Gestaltung der umliegenden Bausubstanz einbezogen oder ihr angeglichen. Von den historischen Bedürfnisanstalten sind heute nur noch wenige in Betrieb. Viele Anlagen wurden im Krieg zerstört oder abgerissen. Von ehemals 142 Café Achtecks sind heute noch elf in Betrieb, von über 100 ehemaligen Bestandsanlagen noch etwa 25. Zwei der Café Achtecks wurden zu Toiletten mit Sitzkabinen umgebaut. Manche Bestandsanlagen wurden umgenutzt: So beherbergt z. B. das Café Achteck am Schlesischen Tor heute einen gastronomischen Betrieb; die Berliner Unterwelten nutzen eine ehemalige öffentliche Toilette als Seminarraum und auch als Clubs, Galerien und Veranstaltungsräume fungieren die Anlagen heute. Im Jahr 1993 schlossen die WALL Verkehrsanlagen GmbH und das Land Berlin, vertreten durch den Eigenbetrieb Berliner Stadtreinigungsbetriebe und die Senatsverwaltung für Verkehr und Betriebe einen Vertrag, der die Neuerrichtung und den Betrieb von vollautomatischen öffentlichen Toilettenanlagen – den „City Toiletten“ – regelte. Zur Finanzierung wurde der Firma Wall das Recht eingeräumt, Werbeanlagen im öffentlichen Straßenland zu errichten und zu betreiben. Nach 25 Jahren endete dieser Toilettenvertrag zum 31. Dezember 2018. Von den anfänglich 285 öffentlichen Toiletten wurden über diesen Vertrag zuletzt noch 259 öffentliche Toiletten betrieben. Um Badestellen und Grünflächen in den westlichen Bezirken mit Toiletten zu versorgen, wurde 1999 ein Vertrag zwischen dem Land Berlin, der Berliner Stadtreinigung (BSR) und der Wall GmbH geschlossen, auf dessen Grundlage 31 autarke Sanitärcontainer von der Wall GmbH betrieben werden. Die Benutzung ist kostenlos, die Toiletten sind geschlechtergetrennt und nicht barrierefrei. Der Vertrag läuft im Dezember 2025 aus. Durch das Auslaufen des Toilettenvertrages von 1993 bestand nach 25 Jahren erstmals wieder die Möglichkeit, den Bedarf und die bedarfsgerechte Ausstattung der öffentlichen Toiletten zu ermitteln und die künftige Versorgung an diesem Bedarf auszurichten. Vor diesem Hintergrund wurde im Jahr 2017 für das Land Berlin ein Toilettenkonzept erstellt, in welchem zunächst der Bestand erfasst und der Bedarf an öffentlichen Toilettenanlagen erarbeitet wurde. Ein wesentlicher Grundsatz bei der künftigen Ausgestaltung der Toilettenversorgung war dabei die Entscheidung, Errichtung und Betrieb der Toiletten von der Erteilung von Werberechten zu entkoppeln. Die Bedarfsanalyse im Toilettenkonzept wurde in Zusammenarbeit mit den Bezirksämtern, Seniorenvertretungen, den Behinderten- und Tourismusverbänden und weiteren Interessengruppen erstellt. Im November 2017 startete die europaweite Ausschreibung für die Beschaffung, Errichtung und den Betrieb der neuen öffentlichen Toilettenanlagen. Dabei wurde, dem Toilettenkonzept entsprechend, eine Grundversorgung an öffentlichen Toilettenanlagen mit der Option, auch Toilettenanlagen für eine verbesserte Versorgung errichten und betreiben lassen zu können, ausgeschrieben. Das Verfahren ist im Juni 2018 mit dem Zuschlag an die Wall GmbH erfolgreich abgeschlossen worden. Mit dem Toilettenvertrag werden hohe Anforderungen an den Betrieb der Toilettenanlagen gestellt. Der Vertrag sieht hohe Qualitätsstandards für den Betrieb, insbesondere für Reinigung und Instandhaltung vor, deren Einhaltung regelmäßig kontrolliert wird. Die speziell für Berlin entwickelte App „Berliner Toilette“ ermöglicht eine Navigation zur nächstgelegenen Toilette, zeigt den Betriebszustand der Toilette an und enthält eine digitale Bezahlfunktion sowie die Möglichkeit, Mängel zu melden. Vor Beginn der Serienproduktion konnten die Menschen in Berlin am 11. und 12. September 2018 einen Prototyp der neuen Toilettenanlage besichtigen. Insbesondere die Vertreterinnen und Vertreter von Menschen mit Behinderung und Seniorinnen und Senioren wurden dazu eingeladen, Hinweise und Anregungen zur Verbesserung des Modells einzubringen. Seit 2019 wurde mit dem Austausch der alten City-Toiletten durch die neuen Berliner Toiletten begonnen; der Aufbau der 193 neuen Berliner Toiletten der Grundversorgung konnte in der ersten Jahreshälfte 2021 abgeschlossen werden. Im August 2020 wurde die verbesserte Versorgung mit 85 weiteren neuen Toilettenstandorten beauftragt, deren Aufbau Ende April 2022 abgeschlossen wurde. Mit Stand Juni 2025 stehen nunmehr insgesamt 278 über den Toilettenvertrag durch die Wall GmbH betriebene Berliner Toiletten zur Verfügung; zusammen mit WC-Centern, Café Achtecks und weiteren Bestandstoilettenanlagen betreibt die Wall GmbH nun 321 öffentliche Toiletten und Pissoirs auf der Grundlage des Berliner Toilettenvertrags. Zusammen mit Toiletten von den Bezirken, von landeseigenen oder kommerziellen Unternehmen oder in öffentlichen Gebäuden, gibt es in Berlin insgesamt 485 Toilettenanlagen, die der Öffentlichkeit zur Verfügung stehen. Für die Benutzung der automatischen Berliner Toiletten war ursprünglich ein Benutzungsentgelt von 50 Cent vorgesehen. Infolge einer Einbruchserie ab Dezember 2021, die hohe Geld- und Sachschäden verursachte, wurde im Rahmen eines Testbetriebes ein neues temporäres Zugangssystem erprobt. Seit Juli 2024 ist das neue Entgeltmodell eingeführt worden: Alle 107 Berliner Toiletten mit kostenfreien Pissoirs auf der Rückseite können kostenfrei genutzt werden, während die Nutzungsgebühr von 50 Cent bei den übrigen Berliner Toiletten bargeldlos zahlbar ist. Im Rahmen des Pilotprojekts „Klimafreundliche Parktoiletten für Berlin” wurden ab April 2023 insgesamt 24 autarke Trockentoiletten der Firmen EcoToiletten und Finizio in allen Berliner Bezirken errichtet. Die Nutzung der Toiletten ist kostenlos. Das Ziel war, herauszufinden, welche autarken Toilettensysteme die Anforderungen an eine ökologische, geschlechtergerechte und barrierefreie Toiletteninfrastruktur für Park- und Grünflächen am besten erfüllen können. Konventionelle Toiletten wie die Berliner Toiletten sind an solchen Standorten u. a. aufgrund fehlender Strom- und Wasseranschlüsse häufig nicht installierbar. Finanziert wurde das Pilotprojekt aus Mitteln des Innovationsförderfonds des Landes Berlin. Der Betrieb der Toiletten wurde bis Frühjahr 2026 verlängert.

Untersuchungen zur Biologie und Variabilitaet von Fomes annosus (FR.) Cooke und ueber die Moeglichkeiten seiner biologischen Bekaempfung

In Neuaufforstungen mit Koniferen (in der Bundesrepublik in naher Zukunft auf ca. 1,2 Mio. ha Grenzertragsboeden und Oedlaendereien) besteht die Gefahr einer Primaerinfektion durch den holzzerstoerenden Wurzelschwamm Fomes annosus. Seine Sporen besiedeln frischgeschnittene Stubben, dringen in deren Wurzeln vor und von dort in die Wurzel lebender Baeume in denen sie Wurzel- und Stammfaeule erzeugen. In England wird fuer die Kiefer zur Verhinderung der Infektion eine protektive Stubbenbehandlung mit pilzlichen Antagonisten von Fomes annosus empfohlen, die jedoch in eigenen Laborversuchen bei der Fichte (auch bei der Kiefer) keine zuverlaessigen Erfolge brachte. Es soll versucht werden, durch besseres Verstaendnis von Stoffwechselablaeufen und Infektionsbiologie ein biologisch sicheres (chemisches oder physikalisches) Verfahren zu finden, dass es es erlaubt, Fichte bzw. Douglasie gleichbleibend zu schuetzen. Hierbei ist die hohe physiologische Variabilitaet von Fomes annosus zu beruecksichtigen.

Artenschutzprojekt für den Wachtelkönig

Ziel des Projektes ist die aktuelle Bestandserfassung dieser geheimnisvollen, nachtaktiven, hochgradig gefährdeten Vogelart, die nur noch in ausgewählten Landschaftsbereichen Sachsen-Anhalts nennenswerte Brutbestände aufweist. Für viele Menschen ist der nur wenig mehr als drosselgroße, braun gefärbte Wachtelkönig nur ein 'Phantom, da er sich nur äußerst selten außerhalb der dichten Wiesenvegetation aufhält. Dabei kannte man die aufgrund ihrer Lautäußerungen volkstümlich als 'Wiesenknarrer bezeichnete Rallenart früher als häufigen Vogel der Wiesen in Flussauen. Der Wachtelkönig (sein lateinischer Name 'Crex crex ist dem lauten Ruf des Männchens nachempfunden) verdient heute unsere volle Aufmerksamkeit. Er leidet, wie kaum ein anderer, unter intensiver Landwirtschaft, Grünlandumbruch und Grundwasserabsenkung sowie der Zersiedelung und Eindeichung einst großflächiger Überschwemmungsgebiete und zählt mittlerweile zu den global gefährdeten Vogelarten. Die Mahd oder Beweidung in den Brutgebieten der Art, die aufgrund des Klimawandels und dem zeitigen Absinken der Wasserstände zunehmend schon im Mai und Juni stattfinden, bedeuten vielfach den Verlust des Nestes oder den Tod der Jung- und Altvögel, welche Weidetieren oder Mähgeräten nicht rechtzeitig ausweichen können. Der Bestand der Art umfasst in Sachsen-Anhalt nach aktuellen Hochrechnungen vermutlich nicht mehr als 100 bis 150 rufende Männchen, deren Stimme zwischen Mitte Mai und Ende Juni nachts aus Flussauen der Saale, Elster, Elbe und Havel erschallt. Die Vögel versuchen mit ihrer minutenlang vorgetragenen Rufreihe überfliegende Weibchen anzulocken. Deshalb sind die Rufe sehr laut und können auch vom Menschen unter guten Bedingungen bis in einbem Kilometer Entfernung noch gehört werden. Einige Vögel nutzen neben Feuchtgrünländern aber auch Brachen, ungenutzte Gewerbegebiete, Äcker und Röhrichte zur Brut, weshalb in Sachsen-Anhalt - mit Ausnahme des Hochharzes, der Wälder und Trockengebiete sowie Ortschaften - nahezu flächendeckend nach der Art gesucht werden soll. Besonders in den Europäischen Vogelschutzgebieten, von denen im Land mehr als ein Dutzend von der Art besiedelt werden, will der NABU alles daran setzen, die Brutbedingungen für die Art entscheidend zu verbessern. Eine punktgenaue Kartierung der rufenden Männchen ist nötig, um gemeinsam mit den zuständigen Naturschutzbehörden und dem jeweiligen Landwirt Nestschutzzonen festzulegen, in denen die Weibchen ungestört brüten und ihre bis zu zehn Jungen großziehen können. Wie Studien aus England belegen, kann damit der Bestand der seltenen und gefährdeten Art nachhaltig positiv beeinflusst werden.

Wahrnehmung und Bewertung von Geraeuschen (Laerm) in unterschiedlichen Kulturbereichen

Im Besonderen geht es dabei um die Wahrnehmung, Verarbeitung und Wirkung von Schallereignissen sowie ihren Bewertungs- und Beurteilungsmethoden bis hin zur Analyse der Bedeutung von Begriffen wie 'Belaestigung'. Wir analysieren Gehoererscheinungen, wie beispielsweise Laerm, in kulturvergleichenden Studien oder auch das Thema 'Klangfarben von Maschinen'. Dazu gehoeren auch die seit 20 Jahren stattfindenden Oldenburger Symposien zur Psychologischen Akustik. Die Arbeitsgruppe legt besonderen Wert auf die interdisziplinaere Kooperation mit der Physik, Informatik und Medizin. Es bestehen vielerlei Verbindungen zu auswaertigen Forschergruppen, insbesondere in Japan.

Interkulturelle Umweltbildung im Kontext einer nachhaltigen Entwicklung (Osnabrück-Ulan-Ude)

Es handelt sich um ein umfassendes Kooperationsprojekt mit der Fachgruppe Pädagogik der Burjatischen Staatsuniversität Ulan-Ude und dem Baikal-Informationszentrum GRAN in Ulan-Ude, das einerseits an ein früheres Kooperationsprojekt anknüpft und für das andererseits 2005 erste vorbereitende Schritte unternommen wurden, zu den der Gastaufenthalt im Nov./Dez. 2005 zählt. Gastaufenthalt 2005 in Osnabrück - Kooperationsvereinbarungen mit Ulan-Ude: Am Ende des Gastaufenthaltes (Gastvorträge und weitere Infos) der beiden WissenschaftlicherInnen (Prof. Dr. Nina Dagbaeva und Prof. Dr. Elvira Narchinova) aus Ulan-Ude und einer Schulleiterin (Natalja Neradovskaya) (alle Burjatien/Baikalregion, Russ. Förderation)von 20.11.-4.12.05, der im Rahmen einer seit 2002 bestehenden (Kooperation) stattfand, wurde eine erheblich erweiterte Kooperationsvereinbarung auf außeruniversitärer Ebene unterzeichnet. Eine weitere Kooperationsvereinbarung zwischen dem Fachbereich Erziehungs- und Kulturwissenschaften der Uni Osnabrück und dem Fachbereich Pädagogik der Universität Ulan-Ude wird vorbereitet, die sich zunächst auf das Osnabrücker Fgb. Umweltbildung bezieht. Für die Kommunikation wird eine gemeinsame Website aufgebaut, die ab Herbst zweisprachig (deutsch-russisch) angelegt wird (eventuell zusätzlich englisch).

Ökonomische und ökologische Nachhaltigkeit durch naturgemäße Waldwirtschaft

Beobachtung Pflanzlicher Photosynthese mit satellitengestützten Messungen der Sonnen Induzierten Fluoreszenz (CropSIF)

Neben Maßnahmen, die die Produktivität von Agrarflächen erhöhen, werden neue objektive Methoden zur kontinuierlichen Überwachung globaler landwirtschaftlicher Ressourcen dringend benötigt. Eine besondere Rolle nimmt dabei die Photosyntheseleistung (gemessen als Bruttoprimärproduktion) der Kulturpflanzen ein, da sie die maximal mögliche Menge an Nahrung und Treibstoff darstellt, die durch landwirtschaftliche Systeme bereit gestellt werden kann. Desweiteren ist sie ein guter Indikator für Ernteerträge und Stress. In den vergangenen Jahrzehnten wurden auf Reflektivitätsdaten beruhende optische Fernerkundungsmethoden benutzt um landwirtschaftliche Ressourcen abzuschätzen. Spektral aufgelöste Reflektivitätsdaten lassen auf biochemische und strukturelle Eigenschaften der Vegetation schließen, die wiederum auf die potentielle Photosyntheseleistung hindeuten, und sie sind die Grundlage zur Bewertung des Zustands der Pflanzen und ihrer phenologischen Entwicklungsstufe in hoher räumlicher Auflösung. Basierend auf diesem Messprinzip sollen die Sentinel-2 Satelliten (2015 gestartet) die Zugpferde der operationellen Agrarüberwachung in den kommenden Jahrzehnten werden. Es ist jedoch bekannt, dass Vegetationsparameter aus der Fernerkundung, die auf spektralen Reflektanzen beruhen, nicht die komplexen und hoch variablen physiologischen Abläufe der Photosynthese erfassen können. Ergänzend zu Reflektivitätsmessungen sind seit Kurzem globale weltraumgestützte Messungen von sonneninduzierter Chlorophyllfluoreszenz (Englisch sun-induced chlorophyll fluorescence, SIF) möglich. Wie gezeigt werden konnte, besitzt SIF eine höhere Sensitivität gegenüber der Photosyntheseaktivität auf Agrarflächen als andere Parameter oder Modelle. Das Instrument TROPOMI (Tropospheric Monitoring Instrument), das ab Mitte 2017 auf dem EU Copernicus Sentinel 5-Vorläufersatelliten fliegen wird, wird die Messung von SIF in einer sehr viel höheren räumlichen und zeitlichen Auflösung als alle bisherigen Instrumente/Missionen ermöglichen. Somit stellt TROPOMI einen Meilenstein für die Einschätzung von Photosynthese im Allgemeinen, und der Produktivität von Nutzpflanzen im Besonderen, dar. Die Kombination von TROPOMI und Sentinel-2 Daten wird eine auf Beobachtungen basierende, globale Beobachtung der Photosyntheseaktivität auf Agrar-, Gras- und Weideflächen mit einer bisher nie dagewesenen räumlichen und zeitlichen Auflösung und Genauigkeit erlauben. Das Projekt CropSIF wird Nutzen aus den besonderen Möglichkeiten ziehen, die diese Konstellation von Instrumenten in naher Zukunft bieten wird, um die Produktivität von Agrarpflanzen und klimatischer Einflüsse darauf abzuschätzen. Wir werden zeitlich aufgelöste Karten der Bruttoprimärproduktion der Nutzpflanzen erstellen, die dann der Analyse von Effekten extremer Klimaereignisse auf die Produktivität in verschiedenen Agrargebieten der Erde dienen werden.

Abreicherung von radioaktivem Caesium aus Fluessigkeiten ueber heterogenen Isotopenaustausch

Ziel: Dekontamination von anfallendem Zaesium in Fluessigkeiten; Verfahren selektiv und als Durchlaufprozess technologisch problemlos; fest, komprimierbar und lagerfaehig; Anwendung besonders in kleinen bis mittleren Massstaeben; Patente erteilt in USA, England, Frankreich; in Deutschland beantragt.

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