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s/fallstudiei/Fallstudie/gi

Innovative Management- und Betriebskonzepte für zukunftssichere und resiliente Wasserinfrastrukturen, Teilprojekt 2

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.

Einfluss von Landnutzung und Klimawandel auf gefährdete Vögel in Äthiopien und Schlussfolgerungen für deren Schutz: eine Fallstudie zu endemischen Frankolinen

Bodenbewohnende Hühnervogel-Arten wie Frankoline sind ideale Zielarten für die Untersuchung des Einflusses von Landnutzung und Habitatveränderungen auf die Biodiversität Äthiopiens. Diese methodisch breit angelegte Studie befasst sich daher mit zwei äthiopischen Frankolin-Arten (Harwood-Frankolin Pternistis harwoodi und Hochland-Frankolin Scleroptila psilolaema). Sie zielt auf umfassende Analysen von Schutzmaßnahmen und Landnutzungs-Management ab, die auch auf andere Regionen übertragbar sein sollen. Letztendlich soll das Projekt art- und gebietsspezifische Empfehlungen für einen effektiven Schutz generieren. Dieses Projekt ist Teil eines Forschungsvorhabens zur Vogelwelt Äthiopiens und ist vernetzt mit dem Projekt zu endemischen äthiopischen Frankolinen.

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.

Thermische Energiespeicherung und Digitalisierung in der Fernwärme, für die Transformation zu erneuerbaren und ressourceneffizienten Energiesystemen, Teilvorhaben: Implementierung und wissenschaftliche Begleitung des übergreifenden Energiemanagementsystems

Akzeptanz und Effekte von klimafreundlichen Antrieben in der Landwirtschaft - Teilvorhaben 2

Thermische Energiespeicherung und Digitalisierung in der Fernwärme, für die Transformation zu erneuerbaren und ressourceneffizienten Energiesystemen, Teilvorhaben: Entwicklung und Implementierung eines intelligenten Gebäude-Energiemanagementsystems

Räumlich differenzierte Flächenpotentiale für erneuerbare Energien in Deutschland

Der verstärkte Ausbau erneuerbarer Energien ist erklärtes Ziel der Bundesregierung. Das Energiekonzept von 2010 formuliert hierzu Ausbauziele, die den Nutzungsdruck auf die verfügbaren Flächen deutlich erhöhen. Um Konflikte mit anderen Raumnutzungen zu vermeiden, ist es erforderlich, die regionalen Flächenpotenziale für die Nutzung erneuerbarer Energien zu kennen. Nur so kann jeder Raum entsprechend seiner Möglichkeiten optimal genutzt werden. Gegenstand und Zielsetzung: Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung, Erprobung und Anwendung eines praxisgerechten Berechnungsmodells zur Abschätzung der regionalen Flächenpotenziale der verschiedenen EE-Sparten. Hintergrund ist dabei nicht, Vorgaben bezüglich umsetzbarer Flächenpotenziale für Bundesländer oder Regionen zu generieren. Es soll vielmehr ein Beitrag zur Methodenentwicklung und -harmonisierung geleistet werden, der eine transparente Zieldiskussion ermöglicht, die es erlaubt, die raum- und umweltverträgliche Umsetzbarkeit von Beginn an adäquat in den Entscheidungsprozess einzubeziehen. Das Modell soll die Berechnung raum- und umweltverträglicher EE-Flächenpotenziale auf Bundes-, Landes- und regionaler Ebene ermöglichen und hinreichende Einzelfallgerechtigkeit aufweisen. Die Ergebnisse der Analyse sollen die Akteure in die Lage versetzen, Handlungsempfehlungen für den weiteren Ausbau EE formulieren zu können sowie bestehende Zielsetzungen auf ihre Raum- und Umweltverträglichkeit zu prüfen. Dazu soll den Akteuren eine Methodik angeboten werden, die - im Gegensatz zu bestehenden Analyseansätzen - Raumansprüche und Raumwirkungen der einzelnen EE-Sparten in Abhängigkeit von den naturräumlichen Potenzialen sowie von den politischen, rechtlichen und insbesondere planerischen, technischen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen berücksichtigt. Darüber hinaus wird eine flexible Anpassung des Kriterienkatalogs vor dem Hintergrund der Planungsebene sowie der regionalen Eigenschaften ermöglicht. Der Anwender soll mit dem bereitgestellten Grundgerüst der Methodik und mit den Erläuterungen zur ebenenspezifischen Anpassung eigene, regionsspezifische Auswertungen unter Verwendung eigener Restriktionskriterien durchführen können. Das Vorgehen wird anhand der Fallstudien verdeutlicht. Im Ergebnis des Vorhabens werden ein standartisierter Datenkatalog und Hinweise auf weitere, ggf. regional verfügbare Datensätze erarbeitet.

INTegrierte WärmewENDe - Optimierter Ausbau und systemdienlicher Betrieb von Wärmenetzen und dezentralen Wärmepumpen, Teilvorhaben: Entwicklungen für die systemdienliche Betriebsweise von dezentralen Wärmepumpenflotten

Die Wärmewende in Deutschland stellt alle Beteiligten vor große Herausforderungen. Der Ausbau dezentraler Wärmepumpen und Wärmenetze ist zentral für die Umstellung auf klimaneutrale Wärmeversorgung. Dieser Ausbau muss volkswirtschaftlich optimal und abgestimmt mit der elektrischen Infrastruktur erfolgen. Die Trägheit und kosteneffiziente Speicherfähigkeit thermischer Systeme bieten Flexibilitätspotentiale, die systemdienlich genutzt werden müssen. Erstes Hauptziel des Forschungsvorhabens ist es, durch die Nutzung dieser Flexibilitätspotentiale einen kostengünstigeren Ausbau der Strom- und Wärmeinfrastruktur zu unterstützen. Planungs- und Simulationsmethoden werden weiterentwickelt, um diese Potentiale zu quantifizieren und im Betrieb zu nutzen. Fallstudien bei Netzbetreibern untersuchen die Anwendung und Auswirkungen auf den Netzausbau. Verschiedene Technologien sichern je nach Wärmebedarfsdichte eine klimaneutrale Wärmeversorgung. Das Projekt ermittelt die beste Kombination dieser Technologien für verschiedene Gebietstypen und betrachtet die systemdienliche Steuerung von Wärmepumpen und elektrischen Anlagen. Zweites Hauptziel ist es, das Flexibilitätspotential zu quantifizieren und den Betrieb auf der Equigy Crowd-Balancing-Platform (CBP) zu demonstrieren. Die Wärmewende ist auf Jahrzehnte angelegt und muss stets eine sichere Versorgung gewährleisten. Drittes Hauptziel des Vorhabens ist die integrierte Betrachtung lokaler Transformationsprozesse unter den Gesichtspunkten des energiewirtschaftlichen Zieldreiecks. Die Komplexität der Wärmewende erfordert die Zusammenarbeit vieler Akteure. Dieses Vorhaben bringt alle wesentlichen Akteure (Stadtwerke, Verteilnetzbetreiber, Übertragungsnetzbetreiber, Wärmenetzbetreiber, Hersteller von Wärmeerzeugern, Hersteller von Infrastruktur der Strom- und Wärmeversorgung, betroffene Bundesverbände) zusammen, um eine gesamtheitliche Analyse zu ermöglichen.

Nachhaltigkeitsbewertung des Water-Energy-Food (WEF) nexus für Beregnungslandwirtschaft am Beispiel von Einzugsgebieten in Usbekistan (WEFUz)

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.

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