Ziel des interdisziplinären Forschungsfeldes der Stadtökologie ist es, das Beziehungsgeflecht zwischen städtischen Lebensgemeinschaften und ihrer Umwelt sowie zwischen den einzelnen biotischen und abiotischen Teilgrößen in städtischen Lebensräumen zu untersuchen.Entlang von Transekten (Stadtmitte - Stadtrand) sowie an ausgewählten Standorten und in repräsentativen Funktionsräumen sollen abiotische, biotische und gesellschaftliche Aspekte untersucht werden. Im Mittelpunkt des Forschungsprogramms stehen die Wechselbeziehungen zwischen abiotischer (Boden, Wasser, Luft) und biotischer (Pflanzen, Säugetiere, Vögel, Wirbellose) Umwelt, die aufgezeigt, erklärt und quantifiziert werden. Ein besonderes Anliegen ist dabei auch, Mechanismen der Aufrechterhaltung biologischer Vielfalt in der Stadt und die ökologische Bedeutung der Biodiversität in der städtischen Umwelt herauszuarbeiten. Ebenso sind die Eingriffe des Menschen in den Naturraum und die daraus resultierenden Belastungen für natürliche Ressourcen und für die Biodiversität zu bilanzieren, die eingetretenen ökologischen Veränderungen zu bewerten, Methoden des Monitorings und der Planung weiterzuentwickeln und mit Szenarien zukünftige Entwicklungen zu prognostizieren. Darauf aufbauend und unter Einbeziehung der Wahrnehmung durch die betroffenen Nutzer sollen Vorschläge und Leitbilder für eine verbesserte ökologische Struktur städtischer Funktionsräume (Wohn-, Gewerbe- und Mischgebiete sowie Verkehrsflächen) im Sinne einer nachhaltigen Entwicklung entworfen werden.
Das beantragte Projekt soll erstens zu verbesserter Qualität globaler Reanalysen durch Lieferung von Korrekturen von Wetterballonbeobachtungen zurück bis 1930 beitragen. Zweitens soll es bei der Berechnung von globalen Energie- und Wasserhaushaltsgrößen Nutzen aus der höheren Qualität der Reanalysen ziehen. Beide Vorhaben sind zentrale Ziele der Phase II des vom World Climate Research Programme (WCRP) initiierten Global Energy and Water cycle Experiments (GEWEX). Die Ergebnisse sollen auch zu den Zielen des Global Monitoring for Environment and Security (GMES) Programms beitragen, einer größeren Initiative zur Bildung europäischer Kompetenz im Bereich der Erdbeobachtung. Die homogenisierten Radiosondentemperaturdatensätze, die in zwei vorangegangenen FWF-Projekten entwickelt wurden, werden von allen größeren laufenden Reanalysen zur Korrektur systematischer Radiosondentemperaturbeobachtungsfehler verwendet, insbesondere von ERA-Interim, der Modern Era Retrospective Re-Analysis (MERRA) der NASA und der neuen japanischen Reanalyse (JRA-55). Die Temperaturdatensätze müssen allerdings weiter in die Vergangenheit bis vor 1958 und auf Wind und Feuchte ausgedehnt werden, damit sie ihre führende Position behalten können. Innerhalb eines noch laufenden FWF-Projektes wurden die technischen Grundlagen für die Homogenisierung dieser Daten gelegt, aber es konnte nur die Machbarkeit der Ausdehnung nachgewiesen werden. Für die in naher Zukunft geplanten Reanalysevorhaben, insbesondere im Rahmen des EU-7FP Projekts ERA-CLIM, wird eine ausgereifte Implementierung benötigt, die für die meisten der frühen Radiosondendatensätze funktioniert. Diese Implementierung ist eine Hauptaufgabe im beantragten Projekt. Die verbesserten Beobachtungen sollten zu verbesserten Reanalysen beitragen, die wiederum zuverlässigere atmosphärische Energie- und Wasserhaushalte liefern sollten. Es ist wichtig, dass man mehrjährige Schwankungen nicht nur der wichtigsten Klimavariablen wie Temperatur untersucht, sondern auch die von Energie- und Feuchteflüssen. Kürzlich wurden im Rahmen eines laufenden FWF-Projekts charakteristische Energieflussmuster während starker Auslenkungen des Southern Oscillation Index in der Satelliten-Era (1979-) festgestellt. Homogenere Eingangsdaten und verbesserte Datenassimilationsmethoden sollten zuverlässigere diagnostische Aussagen zurück bis zu den frühen 1940er Jahren ermöglichen, als ein starkes El Nino Ereignis sehr wahrscheinlich mit den extremen nordosteuropäischen Wintern während des zweiten Weltkrieges in Zusammenhang stand. Die Unsicherheiten in den diagnostizierten Flüssen und in deren Variabilität müssen sorgfältig abgeschätzt und reduziert werden, um für die Validierung von Klimamodellen geeignet zu sein.
Ausgangslage/Betroffenheit: Die Stadt Regensburg hat etwa 134.000 Einwohner (Erstwohnsitze) und ist damit die viertgrößte Stadt Bayerns. Unter den Modellvorhaben weist Regensburg das stärkste Bevölkerungswachstum auf - sowohl in der zurückliegenden Einwohnerentwicklung als auch in den Prognosen bis 2025, nach denen ein Anstieg der Bevölkerung um 5,4Prozent erwartet wird. Regensburg liegt am nördlichsten Punkt der Donau und den Mündungen der linken Nebenflüsse Naab und Regen. Es wird von den Winzerer Höhen, den Ausläufern des Bayrischen Waldes und dem Ziegetsberg umrandet, wodurch die Entstehung von Inversionswetterlagen begünstigt wird. Durch die topographische Pfortenlage weist die Stadt zudem eine hohe Nebelhäufigkeit auf und ist insbesondere in den Wintermonaten anfällig für Feinstaubbelastungen. Im Gegensatz zu vielen anderen Städten hat Regensburg einen relativ kompakt gegliederten Stadtkörper und eine insgesamt homogene Siedlungsstruktur. Prägend ist die historische Altstadt mit ca. 1.000 denkmalgeschützten Gebäuden. Diese gilt als einzige authentisch erhaltene, mittelalterliche Großstadt Deutschlands und ist seit 2006 Welterbe der UNESCO (Organisation der Vereinten Nationen für Erziehung, Wissenschaft und Kultur). Die Regensburger Altstadt wird als 'Steinerne Stadt' charakterisiert. Ihre historisch gewachsene dichte Baustruktur mit steinernen Plätzen und Gassen, wenig Bäumen im öffentlichen Raum und einer hohen Nutzungsdichte (Wohnen, Einkaufen, Arbeiten, Tourismus) erwärmt sich insbesondere im Sommer stärker als das Umland und wirkt als Hitzespeicher. So können die Temperaturunterschiede im Stadtgebiet bis zu 6 GradC betragen. Das Phänomen der Wärmeinsel, das sich im Zuge des fortschreitenden Klimawandels deutlicher ausprägt, impliziert einen sinkenden thermischen Komfort, löst zusätzliche Energiebedarfe aus und stellt u.U. veränderte Ansprüche an die Gestaltung von Freiflächen. Aufgrund der Lage an der Donau muss sich Regensburg ferner auf häufigere Schwüle und Gefährdung durch Hochwasser einstellen. Aus der Notwendigkeit zur Anpassung an den Klimawandel erwächst in Verbindung mit anderen Zielbildern einer nachhaltigen Siedlungsentwicklung ein umfassender planerischer Handlungsbedarf. Im Rahmen des Modellprojekts thematisiert die Stadt Regensburg den Widerspruch zwischen einer Stadtentwicklungs- und Bauleitplanung, die auf Flächensparsamkeit und Innenentwicklung ausgerichtet ist, und erforderlichen Anpassungsstrategien an den Klimawandel, die bei der besonderen städtebaulichen Kompaktheit der Stadt Regensburg tendenziell eine Auflockerung von Baustrukturen und Flächenentsiegelung beinhalten. Im Sinne einer klimaangepassten Stadtentwicklung galt es: - auf strategischer Ebene die Weichen für eine klimaangepasste Flächennutzung für die zukünftige Stadtentwicklung zu stellen - auf operativer Ebene Maßnahmen für restriktive bis persistente Stadt- und Freiraumstrukturen zu entwickeln.
In der kommunalen Planungspraxis des Städtebauförderungsprogramms Stadtumbau spielen die Ansätze zur Klimaanpassung oft eine untergeordnete Rolle, obwohl es inzwischen eine Vielzahl von Erkenntnissen und guten Beispielen zu geeigneten Maßnahmen in der räumlichen Planung gibt. Warum ist das so? Was steht der Planung und Umsetzung von Klimaanpassungsmaßnahmen im Weg? Was sind Gelingensbedingungen für eine klimaresiliente Stadtentwicklung und wie lassen sie sich schaffen? Das bundesweite Forschungsvorhaben 'Klimaresilienter Stadtumbau' geht diesen Fragen im Kontext des Programms Stadtumbau nach. Es befasst sich dabei insbesondere mit Planungs-, Kooperations- und Kommunikationsprozessen. Ausgangslage: Im 2016 abgeschlossenen Projekt 'Klimaresilienter Stadtumbau' untersuchte ein Forschungsteam die Ergebnisse aus dem Programm StadtklimaExWoSt in Bezug auf das Städtebauförderprogramm Stadtumbau. Ein wesentlicher Befund dabei ist, dass die Qualität der kommunalen Planungsprozesse und die gute Zusammenarbeit von verschiedenen Fachämtern entscheidende Faktoren für das Gelingen der Umsetzung von Klimaanpassungsmaßnahmen sind. Gleichzeitig bringen die dafür notwendigen Abstimmungsprozesse für eine integrierte Planung die Kommunen häufig aber auch an ihre Belastungsgrenzen. Das Forschungsvorhaben untersucht daher Möglichkeiten, das Thema Klimaanpassung frühzeitig in ein adäquates Ziel- und Maßnahmensystem und ein konsequentes Projektmanagement im Stadtumbau zu integrieren. Besonderes Augenmerk gilt dabei der planerischen Zusammenarbeit auf kommunaler Ebene. Das Forschungsvorhaben trifft auf einen günstigen Zeitpunkt in der Umsetzung des Städtebauförderprogramms Stadtumbau. Die beiden Programme Stadtumbau Ost und Stadtumbau West als wichtige und erfolgreiche Instrumente der Städtebauförderung in Ländern und Kommunen wurden zu einem gemeinsamen Programm Stadtumbau zusammengeführt. Der Stadtumbau hat sich als 'lernendes Programm' erfolgreich im Umgang mit neuen Herausforderungen bewiesen. Vielerorts hat der Stadtumbau die Basis für zukunftsfähige Stadtentwicklungen gelegt. Der Klimawandel und die Anpassung an seine Folgen sind solche Herausforderungen, die Städte und Gemeinden in unterschiedlichen Bereichen wie zum Beispiel durch Starkregen, Hochwasser und Hitzetage treffen. Ziel: Das Projektteam untersucht, wie sich die Voraussetzungen für einen klimaresilienten Stadtumbau optimieren lassen. Insbesondere analysiert es dabei Planungs-, Kooperations- und Kommunikationsprozesse und eruiert Verbesserungsmöglichkeiten hinsichtlich einer frühzeitigen und effektiven Eingliederung in das Zielsystem des Stadtumbaus. Das Projektteam bereitet die Ergebnisse praxisnah entlang der Planungsabläufe im Stadtumbau auf. Sie münden in einer webbasierten Arbeits- und Kommunikationshilfe mit Empfehlungen für die kommunale Praxis. Räumlich liegt der Fokus auf Stadtumbaugebiete mit historischen und/oder stark verdichteten Quartieren.
Stadtumbauprozesse wirken sich durch Veränderung der Stadtstrukturen auch auf die Nachfrage im Verkehrsbereich aus. Bezogen auf Stadt- und Straßenbahnen ergeben sich daraus Fragen der Effizienz. Im Projekt sollen Strategien entwickelt werden, die hinsichtlich der schienengebundenen ÖPNV-Systeme zu tragfähigen Entscheidungen führen und dabei alle Handlungsoptionen von Rückbau bis Umbau oder Ergänzung einbeziehen. Grundlagen sind dabei neben wirtschaftlichen Faktoren auch die Entwicklungsziele der Stadt, Umweltfragen sowie 'weiche' Standortfaktoren. Hintergrund und Anlass: Hintergrund des Projektes ist der demografische Wandel sowie der von Bevölkerungsrückgang und Wanderungsbewegungen ausgelöste oder beschleunigte Strukturwandel in den Städten. Auf diesen Strukturwandel wurde in der Vergangenheit in ganz Deutschland mit dem Instrument des gebietsbezogenen Stadtumbaus reagiert. Stadtumbauprozesse führen aber stets auch zu Anpassungserfordernissen bezüglich Planung, Finanzierung sowie Organisation und Betrieb der verkehrlichen Infrastruktur. In diesem Projekt soll besonders der Bereich von Stadt- und Straßenbahnen infrastrukturseitig beleuchtet werden. Hier müssen Unterhalts- oder Rückbaukosten auf verschiedenen Ebenen mit Standort- und Attraktivitätsvorteilen abgewogen werden. Dabei ist stets auch den Anforderungen an Lärm-, Emissions- und Klimaschutz sowie Energieeffizienz Rechnung zu tragen. Dies erfordert eine frühzeitige Verzahnung und Integration der verkehrlichen Prozesse mit dem Stadtumbau, um dauerhaften Fehlentwicklungen hinsichtlich der perspektivischen Tragfähigkeit der Straßenbahnsysteme vorzubeugen. Auch die Rückkopplungswirkungen der Infrastrukturentwicklung auf stadtstrukturelle Prozesse gilt es dabei im Auge zu behalten.
Der gesunde und nachhaltige Umgang mit unseren Binnengewässern stellt eine Angelegenheit von höchstem öffentlichem Interesse dar. Gelöster Sauerstoff (DO) stellt eine Schlüsselgröße beim Wasserqualitätsmanagement in Seen und Stauhaltungen dar. Zu niedrige Konzentrationen begrenzen die Eignung für Trinkwasser und andere Nutzungen. Wir schlagen ein Forschungsprogramm von Wissenschaftlern aus führenden chinesischen und deutschen Institutionen in der Gewässerforschung vor, um die Dynamik des Sauerstoffs in Standgewässern in Raum und Zeit besser zu verstehen. Sowohl numerische Simulationsprogramme wie auch Feldmessprogramme und-experimente werden auf dem neuesten Stand eingesetzt. Von dieser Zusammenarbeit versprechen wir uns ein verbessertes Prozessverständnis, einen intensiven fachlichen Austausch zu modernen Methoden in Monitoring und Modellierung und schließlich detaillierte Einblicke, wie man neue Erkenntnisse in Wasser- und Talsperrenmanagement im jeweils anderen Land umsetzt. Sauerstoff reagiert sehr empfindlich auf Umweltstressoren, wie organische Verschmutzung, Eutrophierung oder Klimaänderung. Die Voraussage von Konzentrationsveränderungen stellt eine Herausforderung dar wegen der komplexen Verflechtung von ökologischen, biogeochemischen und physikalischen Vorgängen. Während man die Entwicklung von DO im Hypolimnion (Tiefenwasser) schon eingehender untersucht hat und viele Prozesse mit einiger Genauigkeit vorhersagen kann, versteht man bis heute die Entwicklung von DO im Metalimnion (d.h. in der Schicht zwischen dem warmen, oberflächennahen Epilimnion und dem kalten darunterliegenden Hypolimnion) weit weniger gut. Metalimnische Sauerstoffminima (MOM) sind sowohl aus Binnengewässern wie marinen Systemen bekannt. Sie entstehen aus einer Kombination von erhöhtem Sauerstoffbedarf und eingeschränktem vertikalem Austausch. Über die Ursachen für den erhöhten Sauerstoffbedarf im Metalimnion ist man sich nicht völlig im Klaren und Prozesse wie eingetragenes allochthones Material, Sauerstoffzehrung an trüben Einträgen und schließlich die Zersetzung von sedimentierendem organischem Material werden diskutiert. Ziel dieses Projektes ist es, ein hochauflösendes DO-Monitoring in einer deutschen und einer chinesischen Talsperre (Rappbodetalsperrre und Panjiakou Reservoir) zu betreiben, wobei parallel verschiedene Feld- und Labormessungen zum Test der verschiedenen Hypothesen zu den Ursachen der Sauerstoffzehrung durchgeführt werden. Die Resultate aus den Feld- und Laborexperimenten sowie hochauflösenden Monitoringansätzen werden in mathematische Prozessbeschreibungen übergeführt und in 1D und 3D Seenmodelle eingefügt, um die Dynamik des DO in Abhängigkeit der hydrodynamischen und biogeochemischen Prozessen zu simulieren Seenmodelle verbinden. Die entwickelten Modelltools werden in Form von Open-Source-Codes frei zur Verfügung gestellt.
Veranlassung Die Ziele des Verbundprojektes Grundwasser-Isoscapes für Deutschland (IsoGW) reihen sich direkt in die BMBF Strategie ‚Forschung für Nachhaltigkeit (FONA)‘ und das Forschungsprogramm 4 „Wasser: N – Forschung und Innovation für Nachhaltigkeit“ ein. Der Einfluss des Klimawandels ist heute bereits in den Isotopenverhältnissen des Niederschlags, der Lysimetersickerwässer und der Oberflächengewässer nachweisbar. Im Rahmen des Projektes können nun erstmalig Isotopendaten des Wassers verschiedener Kompartimente flächendeckend und systematisch ausgewertet werden, um diese Signale für den Klimawandel sichtbar zu machen. Zusammen stellt das Erfassen von Tritium und den stabilen Wasserisotopen ein innovatives Werkzeug dar, auf Grundlage dessen sich eine nachhaltige Grundwasserentnahme in Angesicht des sich verändernden Klimas und sich ändernder Landnutzung regional gezielt gestalten lässt. Denn anhand der ermittelten Isotopenverhältnisse lässt sich unter anderem das Grundwasseralter bestimmen, das Ausmaß der Uferfiltration quantifizieren, oder eine Abschätzung der Mischungen von Oberflächenwasser und Grundwasser, Fließwegen und Verweilzeiten vornehmen. Daraus folgt dann eine Einschätzung, wie viel Grundwasser vorhanden ist und wie schnell es sich erneuert. Daraus ergibt sich wiederum, wieviel Grundwasser entnommen werden kann, ohne das es negative Folgen auf den Grundwasserleiter hat. Weiterhin wird erstmalig eine überregionale Bewertung der Grundwässer im Hinblick auf ökohydrologische Fließwege und Verweilzeiten möglich sein. Vor allem für Anwender ohne Erfahrung im Bereich der Wasserisotope spielen die veröffentlichten Anwendungsbeispiele eine entscheidende Rolle, um einen Einstieg in die standardisierte und fachgerechte Auswertung zu ermöglichen. Langfristig ist eine Einbindung von stabilen Isotopen in die Grundwassermodellierung erstrebenswert, um eine erhöhte Modellverlässlichkeit durch die Abbildung weiterer Prozesse zu erzielen. Ziele - erstmalige Erstellung einer flächendeckenden Verteilungsübersicht (mittels Grundwasser-Isoscapes) der stabilen Wasserisotopenverhältnisse sowie der Tritiumkonzentrationen im Grundwasser - interaktive, langfristige und ausbaufähige Bereitstellung der Daten an potentielle Nutzer, die kostenlos über die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) erfolgt - Erarbeitung eines innovativen Werkzeuges für eine nachhaltige Grundwasserbewirtschaftung (z. B. Bestimmung von Grundwasseralter, Quantifizierung der Uferfiltration, Abschätzung der Mischungen von Grundwasserstockwerken, Einschätzung langfristiger klimabedingter Veränderungen der Fließwege und Verweilzeiten) - Präsentation praktischer Anwendungsbeispiele der Projektpartner im Bereich Lysimeterversuche, Uferfiltrationsuntersuchungen und Oberflächenwasser-Grundwasserinteraktionsanalysen für die standardisierte und fachgerechte Auswertung von Wasserisotopendatensätzen Das Ziel des Verbundprojektes ist es, für Deutschland erstmalig eine bundesweite Karte der stabilen Wasserisotopenverhältnisse sowie der Tritumkonzentrationen im Grundwasser zu generieren. Dies geschieht auf der Grundlage von vorhanden Daten einzelner Landesämter, Informationen aus der Literatur, von Firmen bereitgestellten Daten sowie über neue Messkampagnen im Rahmen des Projektantrages. Kontakte zu den jeweiligen Ländern kamen über das Umweltbundesamt (UBA), die Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) und dem Bund/Länder-Ausschuss Bodenforschung (BLA-GEO) zustande. Die Bereitstellung aller Daten sowie deren Visualisierung wird über eine Internetanwendung an der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) erfolgen, auf die alle Nutzer kostenlos zugreifen können. Die Daten und die daraus generierten Karten stehen den potentiellen Nutzern daher interaktiv, langfristig und erweiterbar zur Verfügung. Das System soll außerdem über historische Daten sowie zukünftige Messungen nach Laufzeitende erweiterbar bleiben. (Text gekürzt)
Ziel des FAM ist es, in einem langfristigen Versuch die oekologischen Folgen von zwei unterschiedlichen Bewirtschaftungssystemen in einem Landschaftsausschnitt zu untersuchen. Dabei sollen Wege der Landbewirtschaftung aufgezeigt werden, die wirtschaftliche Landnutzung mit der Erhaltung und Wiederherstellung der natuerlichen Lebensgrundlagen unserer Agrarlandschaft zu vereinen. Teilprojekte und Arbeitsgruppen: Bereich Landnutzungsysteme, Bereich Biologische Diversitaet, Bereich Wasser- und Stoffbilanz, Bereich Betriebsbilanz, Planungsgrundlagen und Dokumentation, Bereich Zentrale Aufgaben
| Origin | Count |
|---|---|
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