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Sauerstoffdynamik in großen Talsperren: Ein mechanistisches Verständnis zur Entstehung metalimnischer Sauerstoffminima?

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.

Parabola for Climate: Parameterizing Biomorphological feedback loops on estuarine tidal flats for climate change

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.

Forschungsverbund Agraroekosysteme Muenchen - Wege zu einer umweltschonenden Landwirtschaft

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

Northern Eurasia Earth Science Partnership Initiative (NEESPI)

The Northern Eurasia Earth Science Partnership Initiative, or NEESPI, is a currently active, yet strategically evolving program of internationally-supported Earth systems science research, which has as its foci issues in northern Eurasia that are relevant to regional and Global scientific and decision-making communities (see NEESPI Mission Statement). This part of the globe is undergoing significant changes - particularly those changes associated with a rapidly warming climate in this region and with important changes in governmental structures since the early 1990s and their associated influences on land use and the environment across this broad expanse. How this carbon-rich, cold region component of the Earth system functions as a regional entity and interacts with and feeds back to the greater Global system is to a large extent unknown. Thus, the capability to predict future changes that may be expected to occur within this region and the consequences of those changes with any acceptable accuracy is currently uncertain. One of the reasons for this lack of regional Earth system understanding is the relative paucity of well-coordinated, multidisciplinary and integrating studies of the critical physical and biological systems. By establishing a large-scale, multidisciplinary program of funded research, NEESPI is aimed at developing an enhanced understanding of the interactions between the ecosystem, atmosphere, and human dynamics in northern Eurasia. Specifically, the NEESPI strives to understand how the land ecosystems and continental water dynamics in northern Eurasia interact with and alter the climatic system, biosphere, atmosphere, and hydrosphere of the Earth. The contemporaneous changes in climate and land use are impacting the biological, chemical, and physical functions of the northern Eurasia, but little data and fewer models are available that can be used to understand the current status of this expansive regional system, much less the influence of the northern Eurasia region on the Global climate. NEESPI seeks to secure the necessary financial and related institutional support from an international cadre of sponsors for developing a viable understanding of the functioning of northern Eurasia and the impacts of extant changes on the regional and Earth systems. Many types of ground and integrative (e.g., satellite; GIS) data will be needed and many models must be applied, adapted or developed for properly understanding the functioning of this cold and diverse regional system. Mechanisms for obtaining the requisite data sets and models and sharing them among the participating scientists are essential and require international and active governmental participation. (abridged text)

Forschungsprogramm Experimenteller Wohnungs- und Städtebau (ExWoSt), Neue Mobilitätsformen, Mobilitätsstationen und Stadtgestalt

Veränderungen des individuellen Mobilitätsverhaltens haben Einfluss auf neue Mobilitätsformen wie z.B. Carsharing, öffentliche Fahrradverleihsysteme und Fernbusse. Mobilitätsstationen können eine örtliche Verknüpfung für die verschiedenen Verkehrsmittel bieten. Dabei stellt sich die Frage, welche Auswirkungen auf die Stadtgestalt und das Stadtbild durch neue Mobilitätsformen entstehen. In der Studie werden Praxisbeispiele analysiert und evaluiert, um Handlungsempfehlungen für beteiligte Akteure zu formulieren. Ziele: Die Klimaschutz- und Energieeinsparziele der Bundesregierung sind nur zu erreichen, wenn in allen relevanten Handlungsfeldern die Möglichkeiten zur Kohlendioxid-Einsparung genutzt werden. Jeder - zeitweilige oder dauerhafte - Verzicht auf die Nutzung eines eigenen PKW liefert einen Beitrag zum Klimaschutz. Neue Mobilitätsformen stellen einen wichtigen Beitrag zur Substitution privater PKW dar. Sie können aber nur dann ihre Wirksamkeit entfalten, wenn sie niedrige Zugangsbarrieren und eine hohe Akzeptanz in der Nutzung aufweisen. In der Studie sollen die bislang weitgehend getrennt voneinander diskutierten Themen 'Neue Mobilitätsformen', 'Mobilitätsstationen' und 'Einfluss neuer Verkehrsinfrastruktur auf die Stadtgestaltung' im Zusammenhang betrachtet und die wechselseitigen Abhängigkeiten untersucht werden. Im Ergebnis sollen Handlungsempfehlungen für künftige Anforderungen an Verkehrsinfrastrukturen sowie potenzielle Kooperationsformen und -möglichkeiten verschiedener Akteure abgeleitet werden, die sich an Kommunen und andere Partner neuer Mobilitätsformen richten. Durch das Aufzeigen guter Beispiele sollen u. a. Ressentiments abgebaut und die Akzeptanz, insbesondere in stadtgestalterischer Hinsicht, erhöht werden.

Interview about the 35th GRDC anniversary on the BfG website

Question: Dr Mischel, why was GRDC set up, and how long has it been hosted by BfG? Dr Simon Mischel: GRDC has been hosted by BfG since 1988. However, its origins lie in the first Global Atmospheric Research Programme, for which the WMO collected discharge data in the early 1980s. In actual fact, the primary aim of this programme was to collect physical parameters to gain a better understanding of processes in the atmosphere. However, it quickly became clear that discharge data plays a huge role in improving understanding of the climate. To begin with, this initial data set, which forms the core of GRDC, was hosted by LMU Munich. To establish a permanent service provision, the WMO mandated BfG, a departmental research institute of the German Federal Government, to set up GRDC. Finally, on 14 November 1988, the Global Runoff Data Centre was officially established at BfG in Koblenz under the auspices of the WMO. What is the main function of GRDC, and where does the data come from? Ever since it was set up, the core function of GRDC has been to collect and maintain historical river discharge data and make this available for international research projects. The data comes primarily from the national hydrological services in the WMO member states. Data is transmitted on a voluntary basis, but various WMO resolutions encourage the member states to supply data to GRDC. Support from the WMO is therefore hugely important to us. Once we’ve received the data, we check it, convert it into a standardised format and add it to our database. Users anywhere in the world can then download the data via the GRDC data portal. We have been working successfully in this way – as a facilitator between producers and us-ers of hydrological data – for some 35 years. We have also been a key partner in a number of data collection and data management projects. Why is discharge data important, and for which studies is it used? The “discharge” hydrological parameter is an important variable, both in the global water cycle and for water resource management. Moreover, discharge is also a relevant climate variable, since the flow of freshwater into oceans has an impact on temperature distribution, the salt content of the seas and oceanographic circulation systems. According to our statistics, over the last two years, GRDC data was requested by users from more than 130 countries. Around three quarters of all the associated studies are connected to the climate or hydrometeorology, and the data is frequently used to calibrate and validate numerical models, such as in relation to hydrological drought and flood monitoring services. Users range from students who need the data for a thesis or dissertation to international research programmes and organisations conducting global studies. GRDC itself is also involved in some of these studies, such as the WMO “State of Global Water Resources” report and the “Global Climate Observing System (GCOS)” report, the findings of which directly inform UN Climate Change Conferences. How good is the data coverage, and in what resolution is the data available? GRDC hosts the most extensive global database of quality-controlled discharge data – year-book data or historical data. We collect only daily and monthly mean values – no unverified real-time data is collected. We currently have discharge data from approximately 10,700 stations in 160 countries in the database. Most of these stations are in Europe and North America, and the average time-record length is 40 years. The longest time record, which originates from the Dresden station on the Elbe, dates back to 1806. It is important that we map data sets that are as long and complete as possible for climate research and hydrological modelling. We particularly include data from stations that reflect the hydrology of a river or region. Stations located in the estuaries of major rivers are also important for better quantifying the volume of freshwater entering our oceans. Stations where there is minimal human influence are also valuable and attract a great deal of interest in relation to global change and climate change. Discharge is just one of many important hydrological parameters. Are there other global data centres? GRDC works in close collaboration with the International Centre for Water Resources and Global Change (ICWRGC), which is based at BfG. ICWRGC also hosts two other global water data centres, namely the GEMS/Water Data Centre (GWDC), which collects water quality data on behalf of the United Nations Environment Programme, and the International Soil Moisture Network ISMN. In Germany, there is also the Global Precipitation Climatology Centre (GPCC), which is operated by Germany’s National Meteorological Service DWD. World-wide, there are also other global water data centres, which are collectively responsible for collecting different parameters relating to the hydrological cycle (e.g. for groundwater, isotopes, lake observations and glacier observations). These are operated by other nations and under the auspices of various organisations. They are important partner data centres for us, and we work in close collaboration with them in the context of the Global Terrestrial Network – Hydrology (GTN-H), which is hosted in the ICWRGC under a mandate from the WMO. The GTN-H is a Global Climate Observing System (GCOS) programme. In this international network, we are a strong partner in the UN-Water “family” and contribute towards United Nations reporting. As the new head of GRDC, which challenges are you looking forward to? As the new head, I am naturally keen to successfully carry forward the GRDC brand – a brand that is held in high esteem all over the world – and to continue looking after and expanding existing collaborations. To give you some examples, these particularly include contact with our users, data suppliers, the WMO as patron, ICWRGC as an international partner at BfG and our partner data centres. However, as a team, we are, of course, also aware of the very fast technical progress that is being made in relation to data and digitalisation. For example, the global call for open and large datasets that comply with the FAIR (findable, accessible, interoperable, reusable) principles is constantly growing. We are therefore already working, step by step, on making GRDC “fair”. This includes use of free software and offering our users access to data via data repositories and programming interfaces. A recent milestone in this respect is the publication of the Caravan dataset. With this, we can offer researchers a partial dataset of free GRDC stations, including meteorological data and river basin attributes. Our aim is to develop GRDC as a digital service provider for global discharge data and operate it at BfG on the basis of reliable data infrastructure.

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

Forschungsprogramm Experimenteller Wohnungs- und Städtebau (ExWoSt), Vernetzte Städte zum Thema städtische Energien in Deutschland, den USA und den BRICS-Staaten

Einige sind schon gut aufgestellt, andere können noch etwas lernen: Um Städte fit für die Zukunft zu machen, ist der internationale Austausch mit anderen Städten von großen Nutzen. Hier setzt ein neues Projekt des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) und des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) an, das in Zusammenarbeit mit der Deutschen Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) und dem German Marshall Fund of the United States (GMF) durchgeführt wird. Ob klimagerechter Stadtumbau, Energieeffizienz, bürgerschaftliches Engagement oder soziale Integration - neue Strategien für die Stadtentwicklung sind gefragt und sollen den Projektpartnern und Deutschland neue Impulse für Gesetze und Förderpolitik geben. Ziel: Ziel ist es, das Memorandum STÄDTICHE ENERGIEN als eines der derzeit zentralen städtebau- und wohnungsbaupolitischen Themen mit dem Ansatz der integrierten Stadtentwicklung durch international ausgerichtete Formate der Kooperation mit zentralen Partnern des BMUB umzusetzen. Dies wird auch von der LEIPZIG CHARTA gefordert. Für die Bundesebene werden so auch wichtige Impulse zur kontinuierlichen Anpassung von Gesetzgebung und Förderpolitik an neue Herausforderungen generiert, denen sich insbesondere Kommunen gegenübersehen. Lebenslanges Lernen von unterschiedlichen Akteuren und Institutionen mit dem Ziel der nachhaltigen Stadtentwicklung sowohl in Deutschland als auch weltweit wird durch internationale Zusammenarbeit angereichert. Dies erfordert, neue Kooperationsformen einzugehen und gewinnbringend für kommunale Entwicklung zu nutzen.

Lokales Wissen und Handlungsstrategien, Umwelt- und Landschaftsbewertung aus wissenschaftlicher und nichtwissenschaftlicher Sicht sowie das endogene Entwicklungspotential von Indigenous Knowledge in EL

Ethnologisch orientierte Forschungsaktivitaeten ueber lokales Wissen und Handlungsstrategien. Umwelt- und Landschaftsbewertung aus wissenschaftlicher und nichtwissenschaftlicher Sicht, sowie das endogene Entwicklungspotential von 'Indigenous Knowledge' sind die Leitthemen. Dabei bieten sich als regionale Schwerpunkte - im Sinne einer vergleichenden Hochgebirgsforschung - die Alpen und der Himalaja an. Geplant sind die Projekte 'Nationalparke in Nepal: Traditionelle Nutzung und Bewertung im Konflikt mit dem Naturschutz' und 'Nepal Conservation Area Mapping Project' (in Zusammenarbeit mit der TU Graz) weiterzufuehren. Als sozialgeographisch ausgerichteter, weiterer Forschungsschwerpunkt kristalliert sich das Thema 'Marginale Gruppen' heraus. Geplant ist ein Projekt ueber die sogenannten 'Tribal Groups' und 'Out-Casts' in Suedasien und deren Entwicklungspotential. Im Fokus sollen gleichzeitig auch Migrantinnengruppen in der Schweiz stehen.

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