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Vegetationskundliche Untersuchungen im Bergwald am Kilimanjaro

Der Kilimanjaro weist zur Zeit noch einen weitgehend geschlossenen Waldgürtel auf. Durch eine stark unterschiedliche Niederschlagsverteilung einerseits und eine ausgeprägte Höhenzonierung andererseits ergibt sich eine hohe Diversität der Waldbestände im Hinblick auf Artenzusammensetzung, Schichtung und Lebensformen. Insbesondere der Bergwald des Südhanges ist in seiner Vielfalt nicht nur wegen seines Epiphyten- und Farnreichtums einzigartig in Ostafrika. Hier finden sich große Gebiete, die aufgrund ihrer Unzugänglichkeit noch unberührt sind. Somit bietet sich die einmalige Gelegenheit, diesen interessanten Lebensraum in natürlicher Ausprägung zu studieren. Dies wurde vom Antragsteller in einem vorangegangenen DFG-Projekt begonnen. Im Rahmen des hier beantragten Habilstipendiums soll dieses umfangreiche Projekt abgeschlossen werden. Erstes Ziel ist die Vervollständigung der vegetationskundlich ökologischen Bestandserfassung aller Waldtypen und ihrer Regeneration. Im Anschluss daran eine Vegetationskarte erstellt werden. Mit diesen Arbeiten wird eine wissenschaftliche Grundlage für die immer dringlicher werdenden gezielten Schutzmaßnahmen geschaffen.

Einfluss von Ionen auf das atmosphärische Partikelwachstum - Studien an einem Flussreaktor und einer Aerosolkammer

Sekundäre Partikelneubildung ist eine Hauptquelle für atmosphärische Partikel mit wichtigen Folgen für das Klima und die menschliche Gesundheit. Dieses Vorhaben untersucht die Rolle von Luft Ionen bei der sekundären Partikelneubildung in Flussreaktor- und Aerosolkammer-Experimenten unter kontrollierten Laborbedingungen. Trotz beträchtlicher Fortschritte in der Messtechnik zur Untersuchung der atmosphärischen Nukleation und des Partikelwachstums bestehen weiterhin Verständnislücken hinsichtlich der grundlegenden physikalischen und chemischen Prozesse. Insbesondere die möglichen Effekte von Ionen-Partikel-Wechselwirkungen und von Ionenchemie auf die Partikelneubildung werden kontrovers diskutiert. In Ergänzung zu bestehenden Forschungsprogrammen hinsichtlich der Rolle von Ionen im initialen Nukleationsschritt wird vorgeschlagen, Ionen-Partikel-Wechselwirkungen während des anschließenden Partikelwachstums zu untersuchen und sich dabei auf direkte Messungen des Ladungszustands, der Wachstumsraten und der chemischen Zusammensetzung von sekundärem organischem Aerosol zu konzentrieren. Hierzu werden der Ladungszustand und die Wachstumsraten von Partikelpopulationen mit einem modifizierten Mobilitätspartikelspektrometer unter wohldefinierten Randbedingungen in Laborexperimenten quantifiziert. In einem nächsten Schritt werden die neuartigen Messmöglichkeiten unseres Aerosol-Massenspektrometers CAChUP voll ausgeschöpft, um den Beitrag verschiedener organischer Vorläufergase zur chemischen Zusammensetzung von sekundärem organischen Aerosol bei variierenden Ladungszuständen zu quantifizieren. Schließlich werden die Ergebnisse dieser Experimente durch Messungen zur sekundären organischen Partikelbildung bei wohldefinierten Ionenkonzentrationen an einer Aerosolkammer überprüft. Die vorgeschlagene Forschungsagenda ist somit darauf abgestimmt, mögliche ladungs-katalysierte chemische Mechanismen bei der sekundären Aerosolbildung besser einzuordnen.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1569: Erzeugung multifunktioneller anorganischer Materialien durch molekulare Bionik

norganische Funktionsmaterialien spielen innerhalb der Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts, etwa im Bereich der Informationstechnik oder der Energieerzeugung und -speicherung, eine zentrale Rolle. Dabei sind komplex strukturierte multifunktionelle Materialien auf rein anorganischer Basis sowie im Verbund mit organischen Anteilen zur Weiterentwicklung dieser Technologien von wesentlicher Bedeutung. Die Erzeugung solcher Materialien mit definierter Struktur und Stöchiometrie über die konventionelle Prozesstechnik, die in der Regel bei erhöhten Temperaturen und/oder Drücken sowie unter erheblichem verfahrenstechnischen Aufwand abläuft, stößt hierbei jedoch an ihre Grenzen. Demgemäß ist die Suche nach neuen Verfahren, die eine Generierung von diesen Materialien bei Umgebungsbedingungen und mit reduziertem prozesstechnischen Aufwand ermöglichen, derzeit Gegenstand weltweiter Forschungsanstrengungen. Für die Bildung von komplex strukturierten anorganischen Festkörpern bei Umgebungsbedingungen liefert die belebte Natur eindrucksvolle Beispiele. So entstehen durch Biomineralisationsprozesse Stoffe wie etwa Calciumphosphat oder -carbonat, deren Bildung genetisch determiniert ist und durch die Wechselwirkung mit Biomolekülen gesteuert wird, wobei unter anderem Selbstorganisationsprozesse eine Rolle spielen. Die hierdurch entstehenden anorganischen Materialien besitzen multifunktionelle Eigenschaften, wobei deren Eigenschaftsspektrum durch den Einbau von bioorganischen Komponenten erweitert wird. Wenngleich viele technisch relevante Materialien bei diesen natürlichen Prozessen keine Rolle spielen, ergeben sich hieraus unmittelbar aussichtsreiche Perspektiven zur Generierung neuer anorganischer Funktionsmaterialien durch spezifische molekulare Interaktionen zwischen bioorganischen und anorganischen Stoffen. Das Hauptziel dieses Schwerpunktprogramms ist daher die Übertragung von Prinzipien der Biomineralisation auf die Generierung von anorganischen Funktionsmaterialien und von deren Hybriden mit bioorganischen Anteilen. Zur Erreichung dieses Ziels werden Arbeiten durchgeführt (1) zur In-vitro- und In-vivo-Synthese anorganischer Funktionsmaterialien und deren Hybride mit bioorganischen Molekülen in Form von Schichten oder 3D-Strukturen, (2) zur Charakterisierung der Bildungsprozesse und der Struktur der Materialien sowie (3) zur Bestimmung und zum Design von deren physikalischen und chemischen Eigenschaften. Diese experimentellen Untersuchungen werden weiterhin durch Arbeiten zur Modellierung der Materialbildung, -struktur und -eigenschaften begleitet.

OEKOPROFIT

OeKOPROFIT startete 1991 gleichzeitig mit PREPARE als regionales Projekt der Stadt Graz in einer Zusammenarbeit mit dem Institut fuer Verfahrenstechnik der Technischen Universitaet Graz. Trotz einer aehnlichen Zielsetzung wurde fuer die Zielgruppe 'Klein- und mittelbetriebliche Unternehmungen' (KMU) eine geringfuegig andere Strategie gewaehlt. So wird unter OeKOPROFIT auf eine vollstaendige Input / Output-Analyse verzichtet und man beschraenkt sich auf eine Bilanzierung und Bewertung der wesentlichen Stoffe. Grosser Wert wird aber auf das Prinzip der Vermeidung gelegt, indem alle relevanten auftretenden Abfaelle und Emissionen von Symptom zur Quelle hin verfolgt und auf Vermeidungsmoeglichkeiten hin untersucht werden. Im ersten Projektjahr nahmen fuenf Betriebe an OeKOPROFIT teil, wobei vier eine finanzielle Unterstuetzung ihres Projektes durch die Stadt Graz erfuhren. Dies waren drei Druckereien und ein KFZ-Reparatur- und Handelsbetrieb: - Druckwerk (Kleindruckerei, Offsetdruck); - Salis und Braunstein (KFZ-Reparatur und Handel); - Steirische Landesdruckerei (mittelgrosse Druckerei, Offset und Hochdruck); - Alfred Wall AG (Verpackungsdruckerei); - J. Hornig (Grosshandel und Kaffeeroesterei; finanzierte von Beginn an das Projekt eigenstaendig). Nach zwei Jahren und eindrucksvollen Ergebnissen steht der Erfolg des Projektes eindeutig fest. So wurden in den Betrieben zahlreiche Massnahmen zur Vermeidung und Verminderung von Emissionen und Abfaellen getroffen, konnten hoehere Anteile an Recyclingmengen erzielt werden und konnte vor allem die Gefaehrlichkeit der Abfaelle vielfach durch Ersatz von gefaehrlichen Materialien vermindert werden. Diese Ergebnisse sind ausfuehrlich in einem Endbericht dargestellt (Heitzinger, 1992). Das Motto 'Umweltschutz aus Eigennutz', unter welchem dieses Projekt lief, hat sich eindeutig bestaetigt: - 24 Prozent der vorgeschlagenen Massnahmen rechnen sich unter 1 Jahr, - 30 Prozent der vorgeschlagenen Massnahmen unter 2 Jahren, - 15 Prozent der vorgeschlagenen Massnahmen sind kostenneutral, - 31 Prozent der vorgeschlagenen Massnahmen haben Mehrkosten verursacht. Nach dem ersten Projektjahr wurden mit den Betrieben mehr als 50 Vorschlaege erarbeitet, wie die Abfall- und Emissionsmengen verringert werden koennten. 50 Prozent der vorgeschlagenen Massnahmen haben sich damit als wirtschaftlich erwiesen und wurden grossteils auch umgesetzt. Gleichzeitig hat die Idee eines kooperativen Umweltschutzes zwischen Verwaltung, Betrieben und Forschung ein starkes internationales Echo hervorgerufen. Durch die Vorstellung der Methode und der Ergebnisse in mehreren Staaten durch die Projektbeteiligten und durch die Uebernahme der Ergebnisse als mustergueltige Fallbeispiele in die Umweltschutzprogramme des United Nations Environmental Program, des EUREKA Forschungsprogrammes PREPARE, der amerikanischen Umweltbehoerde (US-EPA) und einige internationale Ausbildungslehrgaenge wurde das Projekt international sehr bekannt.

Wirksamkeit von Lärmschirmen an 2- und 6-streifigen Straßenquerschnitten

Die Schallpegelmessungen werden gemäß Forschungsprogramm Straßenwesen FA 2.206 nacheinander abgewickelt (Autobahnen in 2001, Straßen in 2002). Es wird jeweils nur an einem Messort und dort an jeweils 7 Messpunkten gleichzeitig gemessen. Das Verkehrsaufkommen wird ebenfalls messtechnisch erfasst. Alle Messwerte werden für die Auswertung elektronisch gespeichert. Die Auswertungen werden nach jeder Messkampagne durchgeführt. Das Ziel der gesamten Messreihen ist es, nachzuweisen, inwieweit die Vernachlässigung der Boden- und Meteorologiedämpfungen bei der Schallausbreitungsberechnung über Schallschirme gerechtfertigt ist.

Forschungsprogramm Experimenteller Wohnungs- und Städtebau (ExWoSt), Modellprojekt Stadt Regensburg

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.

Entwicklung und Fortbestand der Insel Sylt

Langzeitbeobachtungen haben zu dem Ergebnis gefuehrt, dass die Insel jaehrlich im Durchschnitt 1,5 Mio. m3 Sand verliert. Das hydrodynamische Geschehen ist so angelegt, dass der sandige Anteil von der Insel wegtransportiert wird, ihr also verloren geht. Diesen permanenten Sandverlust versucht man staatlicherseits durch Sandvorspuelungen auszugleichen. Dieser vorgespuelte Sand geht aber ebenso verloren, bietet der Insel also keinerlei dauerhaften Schutz. Auf der Grundlage eigener Untersuchungen und Beobachtungen sowie solchen, die im Rahmen des Forschungsprogramms 'Optimierung des Kuestenschutzes auf Sylt' vorgestellt wurden, wurden kombinierte Schutzmassnahmen erarbeitet, die die Erosion minimieren sollten. Das Programm wurde in einer Denkschrift 'Entwicklung und Fortbestand der Insel Sylt' vom 'Verein Deutscher Kuestenschutz' vorgestellt.

Forschungsprogramm Experimenteller Wohnungs- und Städtebau (ExWoSt), Klimaresilienter Stadtumbau

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.

Akzeptanz von Massnahmen des Bodenschutzes in kleinbaeuerlichen Betrieben der Entwicklungslaender

Fuer die Uebernahme von Innovationen - hier solche im Bereich des Bodenschutzes gibt es einen Komplex von sozio-oekonomischen und sozio-kulturellen Faktoren. Das Forschungsvorhaben hat das Ziel, diese zu identifizieren und ihre Relevanz fuer entsprechende Entwicklungsfoerderungsansaetze zu bestimmen.

Forschungsprogramm Stadtverkehr (FoPS), Anpassung von verkehrlichen Infrastrukturen aufgrund des Stadtumbaus

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.

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