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Diffusion digitaler Technologien in der Landwirtschaft

Von der Digitalisierung in der Landwirtschaft werden sich viele Vorteile für den landwirtschaftlichen Sektor versprochen. Dazu gehören unter anderem die Erhöhung der Produktivität, der Lebensmittelqualität, des Tierwohls sowie des Einkommens der landwirtschaftlichen Betriebe bei gleichzeitiger Reduzierung negativer Externalitäten der landwirtschaftlichen Produktion durch den Einsatz digitaler Technologien. Dennoch sind die Nutzungsraten in der Landwirtschaft zum Teil deutlich geringer als erwartet, was, trotz der Vorteile, auch auf Barrieren bei der Verwendung der digitalen Technologien hindeutet. Die Fragen, welche Faktoren die Einführung digitaler Technologien in der Landwirtschaft beeinflussen sowie die Kosten und nutzerfreundliche Handhabung der Technologien gehören daher zu den vorrangigsten Handlungs- und Forschungsfeldern aus Sicht der Praxis und Wissenschaft. Deshalb sollen im Rahmen des Projektes folgende Forschungsfragen beantwortet werden: Was ist der aktuelle Stand der Diffusion und Verbreitung von Anwendungen der PAT bzw. digitaler Lösungen für die Landwirtschaft in Deutschland? Wie bewerten die Landwirte*innen die Reifegrade von Anwendungen der PAT bzw. digitaler Lösungen für die Landwirtschaft anhand eines entwickelten Reifegradbewertungsrahmen? Welche latenten Faktoren beeinflussen im Rahmen eines integrierten UTAUT-TTF Modell die Nutzungsabsicht für eine Pflanzenschutz-App? Welche Faktoren beeinflussen die konkrete Zahlungsbereitschaft in Euro für eine Pflanzenschutz-App? Wie hoch ist die Zahlungsbereitschaft für eine Drohnen-Serviceleistung zur Düngemittelkartierung? Welche Faktoren beeinflussen die Zahlungsbereitschaft für einen Drohnen-Serviceleistung zur Düngemittelkartierung? Die Beantwortung der Forschungsfragen ist somit nicht nur für das finanzielle Wohlergehen der Landwirte*innen von Relevanz, sondern hat auch eine gesellschaftliche und politische Bedeutung, da sie zur Erleichterung der Diffusion digitaler Technologien und der damit einhergehenden externen Vorteile beitragen kann. Die Ergebnisse sind dementsprechend für politische Entscheidungsträger*innen sowie Berater*innen von landwirtschaftlichen Betrieben aber auch für Entwickler*innen und Anbieter*innen von digitalen Lösungen in der Landwirtschaft von Bedeutung. Durch die methodisch innovativen Ansätze sind die Ergebnisse auch für Wissenschaftler*innen von Interesse.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1689: Climate Engineering: Risiken, Herausforderungen, Möglichkeiten?, Stratosphärischer Ozonverlust im Sommer in mittleren Breiten - ein potentielles Risiko von Climate-Engineering? (CE-O3)

In jüngster Zeit wurde ein neuer Mechanismus zum Ozonabbau über besiedelten Gebieten in der wissenschaftlichen Gemeinschaft diskutiert, der vor einer zunehmenden Gefahr von niedrigem Ozon im Sommer in mittleren Breiten in der unteren Stratosphäre warnt. Der Ozonabbau soll durch erhöhte Mengen an Wasserdampf verursacht werden, die konvektiv in die Stratosphäre injiziert werden und zu durch Chlor bedingtem katalytischen Ozonverlust führen soll durch heterogene Reaktionen an binären Sulfat-Wasser-Aerosolen (H2SO4/H2O). Diese heterogenen Reaktionen werden durch erhöhte Mengen an Wasserdampf und niedrige Temperaturen beschleunigt. Vorausgesetzt, dass die Intensität und die Frequenz des konvektiv injizierten Wasserdampfes durch den anthropogenen Klimawandel in den nächsten Jahrzehnten ansteigen, ist mit einer Erhöhung der ultravioletten Strahlung (UV) auf der Erdoberfläche über besiedelten Gebieten zu rechnen. Die Details dieses neuen Ozonverlust-Mechanismus sind jedoch noch unklar, so dass eine genaue Quantifizierung des Ozonverlustes und seiner Sensitivität auf stratosphärischen Schwefel und Wasserdampf noch nicht möglich war. Ferner wurde im Rahmen von Climate-Engineering-Methoden, die Injektion von Sulfat-Aerosol in die Stratosphäre vorgeschlagen, um die globale Erderwärmung abzuschwächen. Dies könnte zusätzlich den Ozonabbau in der unteren Stratosphäre in mittleren Breiten verstärken. Motiviert durch diese Wissenslücken in unserem gegenwärtigen Verständnis von Ozonverlustprozessen in mittleren Breiten in der unter Stratosphäre, schlagen wir im Rahmen des DFG Schwerpunktprogramms 'Climate Engineering' ein Projekt vor, dass unter Bedingungen mit sowohl erhöhtem Wasserdampf als auch erhöhtem Sulfat-Aerosol den Ozonverlust analysiert. Unser Projekt basiert auf verschiedenen Simulationen mit dem drei-dimensionalen Chemie-Transport-Modell CLaMS mit dem Ziel die Details dieses neuen Ozonverlust-Mechanismus zu verstehen und zu quantifizieren. Ferner soll der mögliche Ozonverlustes unter Klima-Engineering-Bedingungen zuverlässig simulieren werden. Ein Algorithmus, der die Abhängigkeit des Ozonverlustes in mittleren Breiten von erhöhtem stratosphärischem Schwefel beschreibt, wird der Klima-Engineering-Community als Basis für weitere ökonomische Analysen zur Verfügung gestellt. Unsere Ergebnisse werden helfen zukünftige Entscheidungen über Klima-Engineering zu bewerten, um mögliche Risiken und Kosten für die Gesellschaft zu minimieren.

Handbook on Environmental Value Factors

With the new version of "The Handbook on Environmental Value Factors – Methodological Convention 4.0", UBA provides a comprehensive update of its environmental value factors for Greenhouse gases and other pollutants and a number of economic activities. The new handbook replaces the Methodological Convention 3.2. Environmental value factors reflect the societal benefits of environmental protection – and the costs that society incurs if environmental protection is neglected. They translate the environmental impact of pollutant emissions or economic activities into monetary units and thus enable comparison and aggregation across different environmental impacts. The value factors can be used, for example, in the corporate sector to support management decisions, monetize the environmental impacts of financial investments and sustainability reporting. In the public sector, they can help to assess the impact of regulation and infrastructure investments.

Data and value-based decision-making for a sustainable land use - Datenbasierte Bewertung der multifunktionalen und digitalen Transformation eines Landwirtschaftsbetriebs anhand des Beispiels von Gut & Bösel in Alt Madlitz

Der Zukunftsbetrieb schafft es die Daten seines Betriebs und der Umwelt so zu erfassen, zu bündeln und als Entscheidungsgrundlage zu nutzen, dass er das ökologische, soziale und regionalökonomische Optimum erreicht. Dafür möchten wir mit diesem Projekt die Grundlage schaffen. Ziel ist es, auf dem potenziellen Zukunftsbetrieb, welcher mit seinem Standort in Brandenburg bereits jetzt spürbar vom Klimawandel betroffen ist, einen Prototypen für die integrierte Datenerhebung, -vernetzung und -auswertung zu entwickeln, welcher zukünftig auf andere Betriebe übertragbar ist. Dieses Ziel erreichen wir, indem wir die komplexen Zusammenhänge von Boden, Wasser, Biodiversität, (Mikro-)Klima, Tieren und Bewirtschaftungsformen mithilfe von digitalen Instrumenten messen, mittels Mobilfunks verfügbar machen, die Messungen u.a. durch künstliche Intelligenz (KI) auswerten und mithilfe geeigneter Bewertungssystematiken monetär bewerten. Die Erkenntnisse sollen für die zukünftige Landnutzung in Deutschland zugänglich gemacht und darüber hinaus öffentlich diskutiert werden, um die Basis für die weitere Transformation hin zu einer nachhaltigen Landwirtschaft zu schaffen. Derzeit gehen viele negative und positive Effekte der Land- und Ernährungswirtschaft als Externalitäten nicht in die betriebliche Kostenrechnung der Produzenten ein. So bilden die Marktpreise nicht die Realität für Mensch und Umwelt ab. Eine monetäre Bewertung der Externalitäten und die integrierte Darstellung mit allen wesentlichen Daten des Betriebs und seiner Umwelt hilft LandwirtInnen gute Entscheidungen zu treffen und gibt VerbraucherInnen die notwendige Transparenz bei der Kaufentscheidung, da zukünftig ein Preis alle wesentlichen Kosten und Wertbeiträge abbilden könnte. Das Projekt nutzt die Digitalisierung, um ökologisch vorteilhafte Anbausysteme bewert-, plan- und umsetzbar zu machen. Ein solcher integrativer Ansatz zahlt direkt auf die Empfehlungen der Zukunftskommission Landwirtschaft ein.

Agrarsysteme der Zukunft_2: Innovative Nutzung des Grünlands für eine nachhaltige Intensivierung der Landwirtschaft im Landschaftsmaßstab, Teilprojekt G

Entwicklung und Einsatz von Landnutzungsmodellen zur Erklärung und Bewertung tropischer Entwaldung

Es soll untersucht werden, wie man die Waldverluste in den Tropen erklären kann und welche Maßnahmen in der Vergangenheit zu einer Verminderung der Entwaldung geführt haben. Dazu sollen Faktoren identifiziert werden, die die Entwaldung beeinflussen, und anschließend soll ihr öknomischer Einfluss ermittelt werden. Um den Einfluss solcher Faktoren besser zu verstehen, sind Referenzszenarien notwendig, die zeigen, wie sich die Entwaldung entwickelt hätte, wenn diese Faktoren keine Rolle gespielt hätten (Baseline- oder Business-as-usual-Szenarien). Durch den Vergleich der beobachteten Entwaldung mit den Referenzszenarien können die Veränderungen der sozialen Kosten von durch Entwaldung verursachten Kohlenstoffemissionen und die wirtschaftlichen Auswirkungen auf die Qualität der Lebensräume ableite werden. Das Projekt schlägt vor, mithilfe moderner Landnutzungsmodelle globale Referenzszenarien für die tropische Entwaldung zu modellieren. Dazu werden Modellierungen für 26 tropische Länder einbezogen, welche in der Vergangenheit 90% der globalen Entwaldung repräsentierten. Außerdem dieser Modellierungsansatz weiterentwickelt werden, um den Einfluss bestimmter Schutzmaßnahmen auf regionaler Ebene zu analysieren, und dafür sollen Beispiele aus Ecuador verwendet werden. Zur Bewertung der wirtschaftlichen Konsequenzen der Veränderungen der Entwaldung sollen die gesparten oder zusätzlichen sozialen Kosten für Kohlenstoffemissionen sowie die notwendigen Kosten für die Wiederherstellung des Tropenwaldes herangezogen werden. Wir nehmen an, dass moderne Landnutzungsmodelle, die die verschiedenen Zukunftserwartungen der Landnutzer berücksichtigen können, unabhängige Referenzszenarien liefern und verlässliche wirtschaftliche Bewertungen ermöglichen können.

Betriebswirtschaftliche Berechnung sozialer Kosten

Entsprechend der Aufgabenstellung der Entscheidungsorientierten Betriebswirtschaftslehre, die die Unternehmung als offenes soziales System begreift, soll untersucht werden, inwieweit im betriebswirtschaftlichen Informationssystem die durch die Unternehmung verursachten Veraenderungen in der Umwelt erfasst werden. Da im traditionellen betrieblichen Rechnungswesen weder soziale Kosten noch soziale Nutzen beruecksichtigt werden, soll im Rahmen einer Analyse festgestellt werden, ob eine Internalisierung sozialer Kosten moeglich ist und welche Konsequenzen sich hieraus fuer die Gestaltung des Rechnungswesens ergeben.

BiodivProtect: Umweltgerechtigkeit als Treiber für Biodiversitäts- und Ökosystemschutz (BIO-JUST)

Demonstration eines adaptiven, multilateralen Lagerstättenaufschlusses für geothermische Energie zur Seismizitäts- und Kostenmitigation im Oberrheingraben, Teilvorhaben: Laborative und numerische Untersuchungen im bohrlochnahen Bereich

Umweltfreundliche Beschaffung - Schulungsskript 2: Arbeitshilfe zur Berechnung von Lebenszykluskosten inklusive CO2-Kosten aufgrund der prognostizierten Treibhausgasemissionen in der öffentlichen Beschaffung (LCC-CO2-Tool)

Umweltfreundliche Produkte führen nur dann zu einer realen Umweltentlastung, wenn sich diese auf dem Massenmarkt auch tatsächlich etablieren können. Mit der Lebenszykluskostenrechnung (englisch: ‚Life Cycle Costing’, LCC) können alle relevanten Kosten ermittelt werden, die ein Produkt entlang seines gesamten Produktlebenszyklus verursacht. Zusätzlich können über einen CO2-Preis Umweltkosten berücksichtigt werden, wodurch bei einem Variantenvergleich verstärkt auf umweltfreundliche Produkte Rücksicht genommen werden kann. Als Arbeitshilfe dafür dient das UBA LCC-CO2-Tool, dessen Anwendung hier ausführlich vorgestellt wird.

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