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Micro-scaled hydraulic heterogeneity in subsoils

Nutrient and water supply for organisms in soil is strongly affected by the physical and physico-chemical properties of the microenvironment, i.e. pore space topology (pore size, tortuosity, connectivity) and pore surface properties (surface charge, surface energy). Spatial decoupling of biological processes through the physical (spatial) separation of SOM, microorganisms and extracellular enzyme activity is apparently one of the most important factors leading to the protection and stabilization of soil organic matter (SOM) in subsoils. However, it is largely unknown, if physical constraints can explain the very low turnover rates of organic carbon in subsoils. Hence, the objective of P4 is to combine the information from the physical structure of the soil (local bulk density, macropore structure, aggregation, texture gradients) with surface properties of particles or aggregate surfaces to obtain a comprehensive set of physical important parameters. It is the goal to determine how relevant these physical factors in the subsoil are to enforce the hydraulic heterogeneity of the subsoil flow system during wetting and drying. Our hypothesis is that increasing water repellency enforces the moisture pattern heterogeneity caused already by geometrical factors. Pore space heterogeneity will be assessed by the bulk density patterns via x-ray radiography. Local pattern of soil moisture is evaluated by the difference of X-ray signals of dry and wet soil (project partner H.J. Vogel, UFZ Halle). With the innovative combination of three methods (high resolution X-ray radiography, small scale contact angle mapping, both applied to a flow cell shaped sample with undisturbed soil) it will be determined if the impact of water repellency leads to an increase in the hydraulic flow field heterogeneity of the unsaturated sample, i.e. during infiltration events and the following redistribution phase. An interdisciplinary cooperation within the research program is the important link which is realized by using the same flow cell samples to match the spatial patterns of physical, chemical, and biological factors in undisturbed subsoil. This cooperation with respect to spatial pattern analysis will include the analysis of enzyme activities within and outside of flow paths and the spatial distribution of key soil properties (texture, organic carbon, iron oxide content) evaluated by IR mapping. To study dissolved organic matter (DOM) sorption in soils of varying mineral composition and the selective association of DOM with mineral surfaces in context with recognized flow field pattern, we will conduct a central DOM leaching experiment and the coating of iron oxides which are placed inside the flow cell during percolation with marked DOM solution. Overall objective is to elucidate if spatial separation of degrading organisms and enzymes from the substrates may be interconnected with defined physical features of the soil matrix thus explaining subsoil SOM stability and -dynami

Projektdaten CLEVER Cities Hamburg - Biotopkartierung Regenrückhaltebecken An de Geest

Die Karte zeigt eine Biotoptypenkartierung nach Biotoptypenschlüssel Hamburg (2019) für das Regenrückhaltebecken ‚An de Geest‘ in Neugraben-Fischbek. Die Kartierung erfolgte im Februar 2021. Sie ist Teil der naturschutzfachlichen Begleitung für das Bauvorhaben ‚Bau eines neuen Retentionsbodenfilters‘, welches von HamburgWasser betreut wird. Die Biotop-Daten bilden auch die Grundlage für einen möglichen zukünftigen landschaftsgestalterischen Ausbau des Geländes im Sinne einer multikodierten Landschaft. Die Finanzierung der Kartierung erfolgte u. a. durch das von der EU-geförderte Projekt CLEVER Cities, Finanzhilfevereinbarung Nr. 776604, das von 2018-2023 Fördermittel aus dem Programm der Europäischen Union für Forschung und Innovation „Horizont 2020“ für ko-kreativ gestaltete naturbasierte Lösungen im Projektgebiet Neugraben-Fischbek zur Verfügung stellte. Im Rahmen der Vorplanung wurden begleitend zur Biotyptypenkartierung auch mehrere Workshops mit den Anwohnenden sowie im Stadtteil aktiven Gruppen durchgeführt, nachzulesen hier: https://www.hamburg.de/harburg/clever-cities-projekte/15441098/umbau-regenrueckhaltebecken-an-de-geest/

Dachbegruenung

Verschiedene Aspekte der Dachbegruenung werden am Beispiel der Versuchsanlage auf dem Laborgebaeude der Fachhochschule (Haus 2) seit 1998 untersucht. Weitere Versuchsanlagen auf dem im Bau befindlichen Laborgebaeude fuer die Fachbereiche Agrarwirtschaft und Landespflege und Lebensmitteltechnologie sind in Vorbereitung. Diese Forschung widmet sich der Kausalanalyse des Pflanzenwachstums bei unterschiedlichen Rahmenbedingungen. Als Dauererhebung wird die Artenzusammensetzung als zentraler Parameter erfasst. Dieser wird im Hinblick auf den Wasserhaushalt und die klimatischen Bedingungen interpretiert. Besonderes Gewicht geniesst die Fragestellung nach dem Niederschlagsrueckhalt durch Begruenung im Vergleich zu Kiesdaechern. Diese Fragestellung wird auch in Berlin, in modifizierter Form in Madrid und zukuenftig auch in Rio untersucht. Neben den Forschungsfragestellungen wird ein guter Kontakt zu Firmen gepflegt bzw. ausgebaut, die Materialien zur Dachbegruenung herstellen.

Die Auswirkungen von Innentemperatur und kühlen Dächern auf die Ernährungssicherheit und das Verhalten gefährdeter Bevölkerungsgruppen im ländlichen Burkina Faso

Der Anstieg der globalen Temperaturen und extremer Hitze haben erhebliche Auswirkungen auf die Gesundheit und das sozioökonomische Wohlergehen von Menschen, wobei einkommensschwache Länder besonders betroffen sind. Ländliche Regionen in diesen Ländern sind besonders gefährdet, da sie weniger Anpassungsmöglichkeiten haben. Besonders benachteiligte Gruppen wie arme Menschen, Frauen, Kinder, ältere Menschen und Menschen mit gesundheitlichen Vorbelastungen sind häufig eingeschränkt im Zugang zu Ressourcen, Bildung und Gesundheitsversorgung, was ihre Anpassungsfähigkeit an extreme Hitze erheblich einschränkt. Da Menschen viel Zeit in Innenräumen verbringen, ist die Senkung der Innentemperaturen eine zentrale Anpassungsstrategie gegen Hitzestress, da sie dem Körper ermöglicht, sich von hoher Außentemperaturen zu erholen. Studien zeigen, dass niedrigere Innentemperaturen die Ernährungssicherheit, Gesundheit, das Sozialverhalten und die kognitive Leistung fördern. Energieintensive Maßnahmen wie Klimaanlagen erhöhen jedoch den Energiebedarf und Emissionen und sind in ressourcenarmen, ländlichen Gebieten im Globalen Süden oft nicht realisierbar. Passive Kühltechniken, wie kühle Dächer, bieten eine kostengünstige Möglichkeit zur Senkung der Innentemperatur und können Ernährungssicherheit, Gesundheit und Wohlstand verbessern. Die Auswirkungen dieser Technologien sind jedoch weitgehend unerforscht. Um diese Wissenslücke zu schließen, verwenden wir umfassende Haushalts- und Individualdaten aus einer geclusterten randomisierten Kontrollstudie (cRCT) und feinkörnige Daten zu Innen- und Außentemperaturen, die Kausalität identifizieren lassen. Aufbauend auf einem DFG-geförderten Forschungsprogramm zu öffentlicher Gesundheit soll unsere Studie empirische Belege für die kausalen Auswirkungen von Innentemperaturen und passiven Kühltechniken auf Ernährungssicherheit, innerfamiliäre Spannungen, Humankapitalentwicklung und psychische Gesundheit liefern. Diese Themen sind sowohl wissenschaftlich relevant als auch grundlegend für das unmittelbare und langfristige Wohlbefinden, insbesondere in Ländern mit niedrigem Einkommen. Da sie miteinander verknüpft sind und sich gegenseitig verstärken, sind sie für das Verständnis der breiteren Entwicklungs- und Gesundheitsergebnisse von wesentlicher Bedeutung. Zudem werden wir die potenziellen Mechanismen, die den Einflüssen der Innentemperatur und passiven Kühlstrategien auf das Wohlergehen und Verhalten von fünf gefährdeten Gruppen (arme Menschen, Frauen, Kinder, ältere Menschen und Menschen mit psychischen Erkrankungen) zugrunde liegen, identifizieren und prüfen. Dieser Ansatz ist nicht nur entscheidend für die Quantifizierung der verschiedenen Auswirkungen der Innentemperaturen auf gefährdete Gruppen, sondern liefert auch wertvolle Erkenntnisse für die Entwicklung gezielter Interventionen und Anpassungsstrategien im Kontext des Klimawandels.

Koordiniertes deutsch-französisches Forschungsprogramm für Hochleistungsbatterien, die ein schnelles Aufladen und eine lange Lebensdauer ermöglichen und gleichzeitig eine ausreichende Energiedichte gewährleisten

Bewertung der Folgen des Ausbaus von Solarenergieanlagen auf Agrarflächen für den Naturschutz und die Landschaftspflege

Forst- und Holzwirtschaft in der Regionalwirtschaft

Dieser Forschungsschwerpunkt wird seit 1997 aufgebaut. Dabei wird auf Erfahrungen aus der Marktforschung, aus umweltoekonomischen Untersuchungen sowie aus einzelnen Projekten zur Waldnutzung in den Tropen und Subtropen zurueckgegriffen. Mit Partnern aus Deutschland, Oesterreich und der Schweiz wurde bei der Europaeischen Union die Finanzierung des Forschungsvorhabens 'Erfolgsfaktoren und Wirkungen von regionalen Produktionsketten und zwischenbetrieblichen Kooperationen' beantragt.

Primärenergieeinsparung in der dezentralen Energieversorgung

Durchführen innovativer Forschungen zur Primärenergieeinsparung und Reduzierung der Kohlendioxidemission in der dezentralen Energieversorgung; - Untersuchen von Blockheizkraftwerken, Wärmepumpen und evtl. Brennstoffzellen; - Kernpunkte: Zusammenwirken der Komponenten in komplexer Einheit aus Energetik, Hydraulik und Regelungstechnik, Teillastverhalten und Schadstoffemissionen. - Errichten einer einzigartigen Versuchsanlage in der Art einer 'kleinen Energiezentrale' im Labor 'Dezentrale Energiesysteme' der FH Erfurt, Durchführung umfangreicher experimenteller/meßtechnischer Untersuchungen; - Ziel: neue Methoden zum Bewerten, Optimieren und Planen von Anlagen der dezentralen und kommunalen Energieversorgung, intensive Öffentlichkeitsarbeit; - Resultate: Erstmalige Untersuchungen zum Teillastverhalten von Klein- BHKW; Entwickeln eines dynamischen Wärmepumpentests unter variablen Feldbedingungen; Ausloten der Potentiale zum Optimieren der Regelung von dezentralen Energieerzeugern, inklusive Versuchen; Entwurf einer Total-Energie-Anlage für liberalisierte Energiemärkte; Aufbau eines System zum übergeordneten Steuern und Regeln von dezentralen Energieerzeugern mit PC (dezentrales Energiemanagement).

Erprobungs- und Entwicklungsvorhaben (E+E): Renaturierungs- und Nutzungskonzepte fuer Stromtalwiesen am noerdlichen Oberrhein

Ziel des im Aufbau befindlichen Forschungsvorhabens ist die Erarbeitung wissenschaftlicher Grundlagen fuer eine nachhaltige Sicherung und Entwicklung der Restbestaende hochgradig gefaehrdeter Pflanzen und Pflanzengemeinschaften der Stromtalwiesen (Verband Cnidion) am hessischen Oberrhein. Hierbei sollen praxisnahe Verfahren zur Renaturierung und zukuenftigen Nutzung von artenreichem Stromtalgruenland entwickelt werden. Die Basis hierfuer bilden folgende Untersuchungsschwerpunkte: - Analyse der bisherigen Renaturierungs- und Pflegepraxis hinsichtlich ihrer Effizienz fuer den Arten- und Phytocoenosenschutz, - Erhebung von Daten zur Autoekologie und Populationsbiologie wertbestimmender Pflanzenarten der Stromtalwiesen (u.a. Untersuchungen zur Standortbindung, zum Diasporenvorrat im Boden sowie zum Keimungs- und Etablierungsverhalten), - Erprobung von Renaturierungsverfahren zur gezielten Wiederansiedlung und Ausbreitung von seltenen Stromtalarten durch die Aufbringung von diasporenhaltigem Maehgut aus artenreichen Altbestaenden, - Entwicklung praxisnaher Konzepte fuer die zukuenftige Nutzung artenreicher Stromtalwiesen. Die durchgefuehrten Untersuchungen sollen neben bislang fehlenden Grundlageninformationen zur Syn-, Aut- und Populationsoekologie hochgradig gefaehrdeter Pflanzen und Pflanzengemeinschaften der Stromtalwiesen vor allem praktische Anleitungen fuer das zukuenftige Renaturierungs-, Pflege- und Entwicklungsmanagement in grossen Stromauen liefern.

Flow Regimes from International Experimental and Network Data

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