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Forest management in the Earth system

The majority of the worlds forests has undergone some form of management, such as clear-cut or thinning. This management has direct relevance for global climate: Studies estimate that forest management emissions add a third to those from deforestation, while enhanced productivity in managed forests increases the capacity of the terrestrial biosphere to act as a sink for carbon dioxide emissions. However, uncertainties in the assessment of these fluxes are large. Moreover, forests influence climate also by altering the energy and water balance of the land surface. In many regions of historical deforestation, such biogeophysical effects have substantially counteracted warming due to carbon dioxide emissions. However, the effect of management on biogeophysical effects is largely unknown beyond local case studies. While the effects of climate on forest productivity is well established in forestry models, the effects of forest management on climate is less understood. Closing this feedback cycle is crucial to understand the driving forces behind past climate changes to be able to predict future climate responses and thus the required effort to adapt to it or avert it. To investigate the role of forest management in the climate system I propose to integrate a forest management module into a comprehensive Earth system model. The resulting model will be able to simultaneously address both directions of the interactions between climate and the managed land surface. My proposed work includes model development and implementation for key forest management processes, determining the growth and stock of living biomass, soil carbon cycle, and biophysical land surface properties. With this unique tool I will be able to improve estimates of terrestrial carbon source and sink terms and to assess the susceptibility of past and future climate to combined carbon cycle and biophysical effects of forest management. Furthermore, representing feedbacks between forest management and climate in a global climate model could advance efforts to combat climate change. Changes in forest management are inevitable to adapt to future climate change. In this process, is it possible to identify win-win strategies for which local management changes do not only help adaptation, but at the same time mitigate global warming by presenting favorable effects on climate? The proposed work opens a range of long-term research paths, with the aim of strengthening the climate perspective in the economic considerations of forest management and helping to improve local decisionmaking with respect to adaptation and mitigation.

Optimierte Verfahren zur Prognose vertikaler Netzlast unter Nutzung von maschinellem Lernen, Teilvorhaben: Modellierung und Vorhersage von Engpässen in vorgelagerten Netzen

Zu Beginn des Projekts werden Referenz-Modelle entwickelt die die Grundlage für die vergleichende Gegenüberstellung der entwickelten Lösungsansätze für die Modellierung und Prognose der vertikalen Netzlast darstellen. Die Bewertung des Betriebs in den Netzebenen erfolgt durch das DLR. Die realen Ausgangsdaten werden unter Berücksichtigung der Unsicherheitsbewertung und -propagation in die Zustandsbewertung des Netzes einbezogen. Die Arbeiten liegen hauptsächlich in der Modellierung und Simulation zur Vorhersage von Engpässen in vorgelagerten Netzen (110 kV). Dabei wird untersucht, welche Auswirkungen die EE-Einspeisung im gesamten Netzgebiet auf die VNL-Prognose haben könnten. In einer Fallstudie, basierend auf einem Ausschnitt eines realen Netzgebiets soll die verbesserte Methodik zur Engpassprognose demonstriert werden. Weiterhin werden meteorologischen Daten aufgearbeitet, die Ergebnisse aus den Simulationen als auch Anpassungen der Methodik bearbeitet und für die Verwendung in der VNL Prognose analysiert. Es soll ein Monitoringsystem zur VNL-Prognose in sich ändernden Wetterlagen entwickelt werden. Dazu werden noch weiter zu entwickelnde, kamerabasierte Methoden mit dem Einsatz von Satellitenbild-gestützten Verfahren mit herkömmlichen Prognosen (basierend auf Wettermodellen) verglichen. Der Vergleich fokussiert dabei die anfänglich als für den Redispatch relevant identifizierten Wettersituationen. Für die Bewertung des technischen und ökonomischen Nutzens der neuen Prognosen werden geeignete Metriken definiert.

Die Bedeutung von Fischereiabfällen und Erfahrung für das Verhalten und die Energetik von Seevögeln

Um die lückenhaft über große Flächen und oft unberechenbar verteilten Meeresressourcen zu nutzen, fliegen Albatrosse und Sturmvögel oft Hunderte von Kilometern pro Tag und füttern ihre Küken selten. In marinen Ökosystemen unter starkem anthropogenem Einfluss wird die Verfügbarkeit von Beute oft durch die Anwesenheit der Fischereifahrzeuge verändert, die große Mengen an Abfällen wie Innereien von verarbeitetem Fisch, Nichtzielarten und zu kleine Fische verwerfen. Dadurch erzeugen sie nicht nur eine vorhersehbare und reichliche Nahrungsquelle für Seevögel, sondern Fischerei-Abfälle erschließen Seevögeln auch den Zugriff auf demersale Organismen wie Bodenfische als neuartige Nahrungsquelle. In vielen fischreich genutzten Meeresgebieten stellen Abfälle daher einen großen Anteil der Nahrung von Seevögeln. Dies kann erhebliche Auswirkungen auf die Ernährungsökologie der Seevögel haben. Das Ziel der geplanten Studie ist es, unser Verständnis von Verhaltensanpassungen als Reaktion auf Änderungen in der Verfügbarkeit von Beute zu vertiefen. Wir schlagen dazu eine Fallstudie an Sturmtauchern Calonectris diomedea im Mittelmeer vor, einer Art, die sowohl natürliche Beute als auch Fischereiabfälle als Nahrung nutzt. Um das Ausmaß und die Auswirkungen der Nahrungsquellen zu bewerten, werden wir eine Kombination aus GPS-Tracking, Messungen der Stoffwechselrate mit 2 Methoden (Beschleunigungsdaten und Schwerwassermethode) und nicht-invasive genetische Nahrungsbestimmung verwenden. Wir werden untersuchen, ob die Nutzung der Fischereiabfälle durch die Sturmtaucher als Reaktion auf geringe Verfügbarkeit von ihrer natürlichen Beute auftritt oder ob diese Art sich an die neue Nahrungsquelle angepasst hat, und sie unabhängig von der Verfügbarkeit ihrer natürlichen Beute regelmäßig nutzt. Darüber hinaus werden wir erfahren und neue Brutpaare vergleichen, um zu bewerten, wie die Qualität von Alttieren dieses Verhalten beeinflusst, sowie die Energiebilanz der natürlichen Beute und von Fischereiabfällen vergleichen.

Integrierte sozial-ökologische Netzwerkanalyse für die transdisziplinäre Entwicklung von Indikatoren und Handlungsempfehlungen zur Reduktion anthropogener Stressoren, Vorhaben: Einfluss kumulativer Stressoren auf die Nahrungsnetze

Typische Ursache-Wirkungsmuster der Landnutzungsänderung und deren qualitative Modellierung in ausgewählten Entwicklungs- und Schwellenländern

Es soll die Frage bearbeitet werden, ob die vielfältigen gesellschaftlichen und natürlichen Ursachen sowie Folgen von Landnutzungsänderungen, wie sie in einer großen Zahl von Fallstudien zu regionalen Entscheidungsformen Globaler Umweltveränderungen vorliegen, sich zu einem überschaubaren Satz von typischen Mustern der Mensch-Natur-Interaktionen verdichten lassen. Hierzu soll eine neue entwickelte Methode der Überprüfung der Gültigkeit von Ursache-Wirkungsgeflechten verwendet werden, bei der beobachtete Zeitverläufe von sozial- und naturräumlichen Variablen auf ihre Konsistenz mit hypothetisierten Ursache-Wirkungszusammenhängen zwischen diesen Variablen untersucht werden, wobei die neue mathematische Theorie der qualitativen Differentialgleichungen verwendet werden sollen. Diese Methode der Identifikation typischer qualitativer Ursache-Wirkungsmuster auf der Basis strenger mathematischer Validierung soll in einer vergleichenden Studie über gut dokumentierte Regionen vornehmlich in Brasilien, Mexiko, Indonesien und Burkina Faso exemplifiziert werden (...). In der ersten Phase des Projektes soll sowohl bezüglich der Zusammenhangshypothesen als auch der qualitativen Zeitverläufe auf bestehende Literatur zu den Untersuchungsregionen zurückgegriffen werden. (...) Weitergehendes Ziel ist es, einige wenige typische Ursache-Wirkungsmuster zu identifizieren und zu validieren, um damit zu einer systematischen Herleitung von mustergültigen Politikoptionen zur Eindämmung nicht-nachhaltiger Landnutzungsentwicklungen zu kommen.

Evaluierung der Auswirkungen der Konzeption und Einfuehrung von Umweltmanagementsystemen laut EMAS VO - Begleitforschung Post Graduate WU, IUW - 'Umweltorientierte Unternehmensfuehrung'

Es werden drei Unternehmen Internorm AG (Kunststoffenster, Traun), cpH Chemie (Etikettenklebstoff fuer Getraenkeindustrie, Essen) und die Brauerei Schwechat AG in den Fallstudien beschrieben und analysiert. Zur Validierung der Aussagen wurden zwei Referenzunternehmen hinzugenommen, die Brauerei Moritz Fiege (Bochum) und Caspar Zeitlinger GesmbH (Micheldorf, Metallverarbeitung, Oberoesterreich). Ergaenzt werden die Ausfuehrungen durch die Erfahrungen, die in den EMAS Projekten gewonnen wurden, die im Post Graduate Kurs (PG) 'Umweltorientierte Unternehmensfuehrung' des Instituts fuer Wirtschaft und Umwelt der WU Wien durchgefuehrt werden. Die im PG Kurs bearbeiteten Unternehmen sind: Roemerquelle (Edelstahl), Oekotechna (Baustoffrecycling, Wien) und die Abteilung Technik/Umwelt/Beratung (TUB) des WIFI der Wirtschaftskammer Oesterreich. Die Unternehmen bieten durchweg Voraussetzungen fuer EMAS auf zwei Ebenen. Sie sind mehr oder weniger intensiv mit Hilfe von oeffentlichen und privaten Forschungsinstituten seit Jahren im betrieblichen Umweltschutz aktiv. Sie halten mit ihren Partnern in Wissenschaft und Forschung staendigen Kontakt. Alle erhalten ein zertifiziertes Qualitaetsmanagementsystem nach ISO 9000 aufrecht. Betrieblicher Umweltschutz und Managementsystem sind deshalb keine unbekannten Themen mehr. Zu den wichtigsten Gemeinsamkeiten und Unterschieden der Firmen in bezug auf die Umsetzung der EMAS VO muss gesagt werden: Bei den untersuchten Unternehmen sind drei Motive fuer den Umweltschutz zu erkennen: persoenliches Interesse und Engagement fuer die Umwelt, Druck durch eine kritische oeffentliche Diskussion und die Natur als Rohstoffbasis fuer das Endprodukt. In allen drei Faellen haben die Motivationslagen einen Zusammenhang mit dem Markt. In allen drei Faellen wurde und wird daher in einem vom Markt bestimmten Tempo EMAS umgesetzt. Alle Unternehmen haben ein Qualitaetsmanagementsystem installiert und beginnen auf dessen Basis das Umweltmanagementsystem aufzubauen. Die durch Umweltschutzmassnahmen erzielten Nutzen werden von allen gemessen, entweder in Form von Kosteneinsparungen oder Umweltentlastungseffekten. Die wirtschaftlich am meisten rentablen Umweltschutzmassnahmen wurden bereits durchgefuehrt. Es beginnt der 'Umweltschutzalltag'. Art und Umfang der bestehenden Umweltmanagementsysteme in den untersuchten klein- und mittelstaendischen Unternehmen lassen darauf schliessen, dass der dafuer noetige Aufwand fuer Betriebe dieser Groessenordnung tragbar ist. Durch Synergieeffekte zwischen Qualitaets- und Umweltmanagementsystemen sowie den Einsatz von Beratungspersonal aus dem Forschungsbereich wurde der Aufwand minimiert. Auch das unmittelbare Umfeld von Unternehmen ist vom Mangel an Informationen betroffen. Die Verbreitung der Kunde ueber die EMAS-Verordnung ist noch nicht so weit fortgeschritten, dass das unmittelbare Umfeld der Unternehmen davon erfasst worden waere. ...

Umweltprobleme, Umweltplanung in Entwicklungslaendern, vor allem in Lateinamerika: Oekosystemforschung in Mangrovewaeldern Kolumbiens

Ausgehend von den Determinanten der Umweltplanung (politische, gesellschaftliche und juristische Rahmenbedingungen) werden die wichtigsten Problembereiche bzw. Defizite der Umweltplanung (z.B. normative und administrative Maengel) definiert. Eine Fallstudie bezieht sich auf das Nutzungspotential der Mangrovewaelder Kolumbiens. Auswertung der Luft- und Satellitenbilder/Einsatz von Techniken der Datenverarbeitung mit Hilfe des Geographischen Informationssystems/Oekologische Feldforschung/Mangrovenressourcen und deren oekonomische Bedeutung/Untersuchung der oekologischen Verhaeltnisse der Cienaga Grande de Santa Marta/Ursachenanalyse der Mangrovendegradation/Formulierungen zu Konsequenzen fuer die Entwicklungszusammenarbeit/Beruecksichtigung der Ende 1993 in Kraft tretenden neuen Richtlinien fuer die Umweltplanung in Kolumbien.

Forschergruppe (FOR) 1525: INUIT - Ice Nuclei research UnIT, Die Bedeutung von Eisnukleationspartikeln und -moden für die Entstehung der Eisphase und Niederschlag: Modellsimulationen basierend auf Labormesssungen

In diesem Projekt sollen mit COSMO-SPECS, einem 3D-Wolkenmodell mit einer spektralen Beschreibung der wolken-mikrophysikalischen Prozesse von Hydrometeoren und Aerosolpartikeln, Modellsimulationen durchgeführt werden. Da dasselbe mikrophysikalische Schema in dem Luftpaketmodell enthalten ist, mit dem in INUIT-1 gearbeitet wurde, werden alle neuen Entwicklungen und Verbesserungen der Mikrophysik aus INUIT-1 direkt in COSMO-SPECS übertragen. Zunächst soll ein künstlicher Testfall simuliert werden, eine Wärmeblase über einem flachen Gelände. Sensitivitätsstudien sollen die Entwicklung der Eisphase und die Bildung von Niederschlag aufzeigen, wobei die Verteilung und die Typen der Eisnukleations-Partikel auf realistische Weise variiert werden. Ein anderer Schwerpunkt der Sensitivitätsstudien soll auf der Wirkung von sog. kleinen Triggern liegen, wie etwa Eisnukleations-Partikel oder Gefriermoden (z.B. biologische Partikel oder Kontaktgefrieren), die keine signifikanten Effekte hinsichtlich der Anzahl der entstehenden Eispartikel zeigen, aber doch die Dynamik der Wolke in einer Weise beeinflussen können, dass sich im Endeffekt die Eisbildung erhöht. Weiterhin ist in Zusammenarbeit mit INUIT RP5 eine Fallstudie geplant, die auf INUIT Feldexperimenten basiert. Hier sollen die Beiträge der verschiedenen eisbildenden Prozesse quantifiziert werden und dadurch die atmosphärische Relevanz der Eisbildungs-Regimes, wie sie in INUIT Labor- und Feldexperimenten untersucht werden, abgeschätzt werden. Gleichzeitig werden neue Parametrisierungen für Partikel, die während INUIT-2 untersucht werden, entwickelt und in das mikrophysikalische Schema eingebunden; vorhandene Parametrisierungen sollen weiter modifiziert und verbessert werden. Dieses Projekt schließt selbst auch Laborexperimente zum Kontakt- und Immersionsgefrieren ein, die am Mainzer vertikalen Windkanal und mit einer akustischen Tropfenfalle durchgeführt werden. Hier liegt der Schwerpunkt auf einer Verbesserung des Kontaktgefrierens. Die Experimente sollen am Mainzer vertikalen Windkanal durchgeführt werden, wobei unterkühlte Tropfen in einem Luftstrom, der die potentiellen Kontakteiskeime mit sich führt, frei ausgeschwebt werden. Auf diese Weise kann die Anzahl der Kollisionen zwischen Tropfen und Partikeln berechnet und die Gefriereffizienz, d.h. die Gefrierwahrscheinlichkeit für eine Tropfen-Partikel Kollision bestimmt werden.

KfW-Förderprogramme - Wohnungseigentümergemeinschaften mit besonderer Berücksichtigung energetischer und altersgerechter Sanierungen

Auch Wohnungseigentümergemeinschaften befassen sich mit Investitionen in Energieeffizienz und Barrierefreiheit. Es liegt auf der Hand, dass sie hier - noch mehr als bei der reinen Instandhaltung - eine große Herausforderung hinsichtlich der Entscheidungsfindung, Beschlussfassung und Maßnahmenfinanzierung zu bewältigen haben. Im Rahmen des Forschungsprojekts werden anhand von Fallstudien Investitionsprozesse von Wohnungseigentümergemeinschaften analysiert. Ziel: Aus den Ergebnissen soll abgeleitet werden, - welche typischen Strukturen und Merkmale erfolgreich durchgeführte und gescheiterte Sanierungsprojekte von Wohnungseigentümergemeinschaften haben, - ob und welche Hemmnisse vorliegen und welche Möglichkeiten es gibt, vor diesem Hintergrund Investitionen im Bereich energetischer und altersgerechter Sanierung für Wohnungseigentümergemeinschaften zu erleichtern und zu beschleunigen, - welche Bedeutung Verwalter bei diesen Investitionsprozessen haben, wie sie ihre Rolle ausfüllen und welchen Qualifizierungsbedarf es gegebenenfalls gibt.

ERA-NET SUMFOREST: Forstwirtschaft mit Mischwäldern - geringes Risiko, hohe Widerstandskraft (REFORM)

In dem Projekt werden tiefe Erkenntnisse über die Widerstandskraft von Mischwäldern gegenüber klimatisch bedingten Störungen gewonnen. Mit diesem Wissen werden Leitlinien zur nachhaltigen Bewirtschaftung von Mischwäldern im Kontext des Klimawandels erarbeitet. Insbesondere werden dabei die folgenden Ziele verfolgt: 1. Es wird geklärt, inwiefern die Mischung von Baumarten zu einer verminderten Vulnerabilität beitragen kann, die durch biotische und abiotische Schadfaktoren hervorgerufen wird. - 2. Es werden geeignete waldbaulichen Behandlungsprogramme definiert, mit denen die Widerstandskraft von Waldbeständen und insbesondere von Mischbeständen weiter erhöht werden kann. - 3. Es werden Modelle zur Prognose des Wachstums von Mischbeständen unter verschiedenen Klimaentwicklungsszenarien entwickelt. - 4. In Rückkopplung mit Forstpraktikern und Waldbesitzern werden verschiedene Behandlungsvarianten formuliert. Mit Hilfe von langfristigen Waldentwicklungsprognosen werden die verschiedenen Bestandesbehandlungsvarianten in ihren Auswirkungen auf die Gewährleistung ökosystemarer Funktionen (darunter Biodiversität) für verschiedene räumliche Skalenebenen evaluiert. - 5. Die Ergebnisse werden Forstpraktikern, Waldbesitzern und politischen Entscheidungsträgern anhand der Demonstrationsflächen (Fallstudien) veranschaulicht. Die Kernhypothese des Forschungsprojekts ist, dass die Vulnerabilität von Wäldern durch die Steuerung der Baumartenzusammensetzung, die Gestaltung der strukturellen Diversität und über die Intensität der Bestandesbehandlungsmaßnahmen vermindert werden kann. Insbesondere werden die folgenden Hypothesen angenommen: (H1) Der Vergleich zwischen Rein- und Mischbeständen liefert wertvolle Informationen darüber, wie existierende Methoden und Behandlungsprogramme für die Anwendung auf Mischbestände angepasst werden können. (H2) Das Ausmaß und die Hauptrichtung der wechselseitigen Beeinflussung verschiedener Baumarten in Mischwäldern hängt von der Baumartenzusammensetzung, der Mischungsform, dem Bestandesentwicklungsstadium, der Bestandesdichte und den herrschenden Klima- und Umweltbedingungen ab. (H3) Mischbestände haben eine höhere Widerstandskraft gegenüber biotischen und abiotischen Störungen. Dieses lässt sich anhand einer besseren Verjüngungsfreudigkeit, einer höheren Zuwachsleistung und niedrigeren Mortalitätsraten messen. (H4) Die Regulierung der Bestandesdichte durch waldbauliche Eingriffe vermindert die Auswirkungen von extremen Klimaereignissen, während das Schädigungsausmaß auch maßgeblich von der Baumartenzusammensetzung bestimmt wird. (H5) Mischbestände zeigen sich gegenüber Reinbeständen in ihren ökosystemaren Funktionen überlegen. Im europäischen Kontext des REFORM-Gesamtprojekts werden dadurch mancherorts Zielkonflikte aufgedeckt. (H6) Eine höhere Widerstandskraft und Stabilität von Mischwäldern bezüglich ihrer ökosystemaren Funktionen kann auch in größeren Regionen ... (Text gekürzt)

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