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Sonderforschungsbereich (SFB) 1253: Catchments as Reactors: Schadstoffumsatz auf der Landschaftsskala (CAMPOS); Catchments as Reactors: Metabolism of Pollutants on the Landscape Scale (CAMPOS), Sonderforschungsbereich (SFB) 1253: Catchments as Reactors: Schadstoffumsatz auf der Landschaftsskala (CAMPOS)

Das Verhalten anthropogener Schadstoffe im Landschaftsmaßstab stellt eine der größten Herausforderungen heutiger Umweltwissenschaften dar. Forschungsergebnisse der letzten zehn Jahre haben wiederholt gezeigt, dass Umsatzraten von Schadstoffen, die im Labor ermittelt wurden, im Widerspruch zu Feldbeobachtungen stehen. Dies weist darauf hin, dass wir die relevanten Prozesse, die den Schadstoffumsatz in der Natur bestimmen, nur unvollständig verstehen. Entsprechend sind wir nicht in der Lage, zukünftige Entwicklungen der Wasser- und Bodenqualität in Folge des Klima- und Landnutzungswandels zuverlässig vorherzusagen. Der SFB CAMPOS beruht auf der Hypothese, dass auf der Feldskala Prozesse maßgeblich sind, die in Laborexperimenten nur schwer zu erfassen sind. Viele Schadstoffe, die unter Laborbedingungen vergleichsweise schnell abgebaut werden, zeigen eine unerwartete Langlebigkeit im Feld; sie werden in Böden und Grundwasserleitern über lange Zeiträume gespeichert und können noch Jahre, nachdem der anthropogene Eintrag aufgehört hat, nachgewiesen werden. Während wichtige, aber langsame Prozesse in Laborstudien möglicherweise übersehen werden, erschwert die ausgeprägte hydrologische und biogeochemische Dynamik die Interpretation konventioneller Beobachtungskampagnen im Feld. CAMPOS zielt darauf ab, reaktive Landschaftselemente zu identifizieren und ihre Prozessdynamik mit ausführlichen Feldstudien zu biogeochemischen Umsätzen von Schadstoffen in einer beispiellosen Auflösung zu quantifizieren. Derartige Studien sind erst durch den enormen Fortschritt in der Analytik und Messtechnik der letzten Jahre (z.B. substanzspezifische Isotopen- und Enantiomeranalytik, 'non-target screening', Bioanalytik, insitu Sensoren, molekularbiologische Techniken inklusive omics) ermöglicht worden, die bislang noch nicht in gezielten Felduntersuchungen kombiniert wurden. Jedes im SFB vorgesehene Projekt vereinigt Expertise aus unterschiedlichen Disziplinen, die notwendig sind, um den Verbleib von Schadstoffen in der Natur zu verstehen. Die untersuchten Landschaftselemente umfassen Fließgewässer, den Übergang zwischen Gerinnen und dem Untergrund, Transekten im Grundwasser sowie verschiedene Bodenkompartimente. Ein neuer stochastischer Modellieransatz ermöglicht es, den reaktiven Stofftransport im Landschaftsmaßstab prozessbasiert zu modellieren und die damit verbundene Unsicherheit zu quantifizieren. Unser neuartiger multidisziplinärer Ansatz quantifiziert das langfristige Verhalten anthropogener Schadstoffe in der Umwelt, indem Einzugsgebiete als biogeochemische Reaktoren betrachtet werde. CAMPOS trägt somit zum Fortschritt der Umweltwissenschaften bei und schafft die Grundlage für realistischere Projektionen der zukünftigen Boden- und Wasserqualität unter den Bedingungen des Klima- und Landnutzungswandels.

Sonderforschungsbereich (SFB) 1253: Catchments as Reactors: Schadstoffumsatz auf der Landschaftsskala (CAMPOS); Catchments as Reactors: Metabolism of Pollutants on the Landscape Scale (CAMPOS), Teilprojekt P08: Konzeptionelle Unsicherheit, Modellzulässigkeit und Optimierung von Datenerfassungsstrategien

Die landschaftsweite Modellierung des reaktiven Stofftransports beinhaltet eine nichteindeutige Auswahl von Teilmodellen (konzeptionelle Unsicherheit). Die vorliegende Komplexität der Landschaft macht den Einsatz komplexer Modelle erforderlich, wobei eine zu große Komplexität problematisch ist: solche Modelle lassen sich an eine Vielzahl von Datensätzen anpassen, besitzen aber nur begrenzte Vorhersagekraft. Das Projekt wird die konzeptionelle Unsicherheit des genutzten Modells untersuchen und quantifizieren, und prüfen, ob das Modell zulässig im Sinne der verfügbaren Daten ist. Das Modell wird dann genutzt, um Monitoringstrategien und die damit verbundene Modellierungs- und Feldaktivitäten des gesamten Konsortiums zu optimieren.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Modellierung kleinskaliger Prozesse im antarktischen Meereis und ihre Auswirkungen auf die biologische Kohlenstoffpumpe im zukünftigen Südpolarmeer - ein physikalisch-biologischer gekoppelter zweiskalen Ansatz

Die jahreszeitliche Variabilität der globalen Meereisbedeckung ist eine wichtige Komponente des globalen Klimas. Jedoch ist der kleinskalige Einfluss des Meereises in globalen Klimamodellen bis heute nur unzureichend beschrieben. Dieser Antrag hat daher das Ziel, die physikalischen (P) und bio-geo-chemischen (BGC) Schlüsselprozesse im Meereis mit einem hochaufgelösten Zweiskalenmodell mathematisch zu beschreiben. Die Ergebnisse können dann parametrisiert in globale Klimamodelle (GCMs) einfließen, sodass eine verbesserte Prognosefähigkeit erreicht wird.Die Ozeanerwärmung wird die Mikrostruktur des Meereises erheblich verändern. Wir entwickeln daher ein P-BGC-Modell einer antarktischen Meereisscholle, um die komplexen gekoppelten Zusammenhänge zwischen Eisbildung, Nährstofftransport, Salinität und Solekanalverteilung, Photosynthese und Karbonatchemie mathematisch zu beschreiben. Damit simulieren wir verschiedene Szenarien der Meereisbildung und ihrer Auswirkungen auf das Wachstum von Meereisalgen, die einen großen Einfluss auf den vertikalen Kohlenstoff-Export (biologische Kohlenstoffpumpe) besitzen.Damit leistet dieses Projekt einen wesentlichen Beitrag zum Forschungsschwerpunkt ‘3.2.D - Verbessertes Verständnis der polaren Prozesse und Mechanismen’ bei. Im Einzelnen gehen wir auf drei übergeordnete Ziele ein:Schritt 1: Beschreibung der Meereisstruktur Wir verwenden ein gekoppeltes Zweiskalenmodell, mit dem relevante Aspekte des Gefrierens und Schmelzens im Zusammenhang mit Deformation, Salinität und Soletransport beschrieben werden. Auf der Makroebene dient dafür eine kontinuumsmechanische Beschreibung im Rahmen der erweiterten Theorie poröser Medien (eTPM). Damit können über einen gekoppelten Gleichungssatz partieller Differentialgleichungen (PDE) Deformations-, Transport und Reaktionsprozesse beschrieben werden. Für das physikalische Phänomen der Phasentransformation zwischen Wasser und Eis dient das Phasenfeldmodell (PF) als Mikromodell, welches ebenfalls aus gekoppelten PDEs besteht. Daraus resultiert eine PDE-PDE Kopplung.Schritt 2: Kopplung mit dem erweiterten RecoM2 Modul als Mikromodell Damit können die BGC Phänomene beschrieben werden. Das RecoM2 Modul besteht aus einem Gleichungssystem gewöhnlicher Differentialgleichungen, sodass hier eine PDE-ODE Kopplung zu einem P-BGC Modell erfolgt. Schritt 3: Bewertung der Modellansätze Dies beinhaltet die Verifizierung und Validierung des kombinierten P-BGC-Modells mittels Literatur- sowie experimenteller Daten. Für die Verwendung des hochaufgelösten zweiskaligen P-BGC Modells in globalen Klimamodellen muss die Berechnungseffizienz gesteigert werden. Zu diesem Zweck werden Reduzierte-Basis-Modell (ROM) zur Erzeugung von Surrogaten des Vollen-Basis-Modells (FOM) eingesetzt, die die Modellkomplexität verringern, z.B. durch datengetriebene Machine-Learning (ML)-Techniken oder “Generalized Proper Decomposition” (GPD).

Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Ganzjährige Dynamik und Treiber der Biologischen Kohlenstoffpumpe im Weddellmeer durch autonomes Sampling

Die Biologische Kohlenstoffpumpe (BCP) steuert die Zufuhr, Verwertung und Speicherung von Kohlenstoff in den Weltmeeren. Ein mechanistisches Verständnis der BCP erfordert kontinuierliche Beobachtungen, welche Biologie, Ozeanographie und Geochemie über Zeit, Wasserschichten und Umweltbedingungen verknüpfen. Solche Beobachtungen der BCP im Südlichen Ozean fehlen, und erfordern autonome Technologien. Basierend auf autonomen Probennehmern und Sensoren, gibt YIPPEE ganzjährige Einblicke in die taxonomischen und funktionellen Merkmale der BCP im Weddellmeer. Dieses "letzte Eisgebiet" mit zentraler Bedeutung für das globale Klima ist ein natürliches Labor für das Verständnis polarer Prozesse und ihrer Reaktion auf den Klimawandel. Die Verankerung wurde zwischen März 2021 und März 2022 erfolgreich ausgebracht. Vorläufige Analysen von eDNA und Umweltparametern bestätigen die Konsistenz des Datensatzes. Drei Arbeitspakete beleuchten die biologische Vielfalt und funktionelle Genomik über ein komplettes Jahr im Kontext von Wassermassen, Eisbedeckung und Nährstoffkonzentrationen. Essenziell ist die hochauflösende biologische und ökologische Probenahme, welche Dynamiken in der photischen Zone mit geochemischen Flüssen in die Tiefsee verbindet. eDNA-Sequenzierung wird Populationen - von Bakterien bis Metazoen - während spezifischer Ökosystemzustände darstellen, sowie deren zeitliche und ökologische Konnektivität. Dies wird Übergangsperioden und zentrale Wendepunkte im Jahreszyklus aufdecken: die Schwelle des Tageslichts, welches Phytoplanktonwachstum auslöst, bakterielle Aktivitäten nach dem ersten photosynthetischen Impuls, sowie die Sukzession von Protisten und Zooplankton. Die Sequenzierung von Long-Read-Metagenomen wird funktionelle Signaturen saisonaler Ökosystemzustände aufzeigen und den Beitrag biogeochemischer Pfade über Umweltgradienten quantifizieren, was eine Klassifizierung des Jahreszyklus in Perioden der Autotrophie und (Chemo-)Heterotrophie sowie der zugrundeliegenden Stoffwechselwege ermöglicht. Genetische Funktionen, welche während hoher Eisbedeckung vorherrschen, schaffen einen Bezugswert für das "wahre" Weddellmeer vor den Auswirkungen des Klimawandels. Drittens eröffnet der Vergleich antarktischer und arktischer Dynamiken eine bipolare Perspektive auf die funktionale Saisonalität und den Aufbau biologischer Gemeinschaften. Dieses hochauflösende Bild der wichtigsten Taxa, genetischen Vielfalt, ökologischen Netzwerke und Nährstoffflüsse erstellt ein einzigartiges Bild der antarktischen BCP, und polarer Ökosysteme im Allgemeinen. YIPPEE steht im Einklang mit ~10 anderen SPP-Projekten und zentralen SPP-Zielen, einschließlich angeregter Langzeitbeobachtungen. Alle Daten und bioinformatischer Code werden sofort veröffentlicht. Zusätzlich zu wissenschaftlichen Publikationen werden die Ergebnisse über eine interaktive Web-App und gesellschaftliche Kommunikationskanäle verbreitet.

Bodenkarte von Schleswig-Holstein 1:50 000

Die Bodenkarte von Schleswig-Holstein 1:50.000 stellt die Bodenverbreitung im Land flächendeckend dar. Jeder Fläche ist eine bodensystematische Einheit (Bodentyp) eine Bodenartenschichtung, eine Schichtung des Ausgangsgesteins der Bodenbildung und eine stratigraphische Schichtung der Ausgangsgesteine zugeordnet. Die Farbe der Legendeneinheiten wird durch die Bodentypen bestimmt. Über- und unterlagernde Böden oder Sedimente werden durch Schraffuren gekennzeichnet. Die Böden werden bis 2m unter Geländeoberfläche beschrieben. Böden von Gewässerbetten werden nicht ausgewiesen. Wattflächen werden undifferenziert dargestellt. Die Bezeichnungen der Bodentypen (bodensystematischen Einheiten) und Bodenarten beziehen sich auf die Bodenkundliche Kartieranleitung (Ad-hoc-AG Boden 2005). Übersetzungen (Volltexte) aller Kürzel sind in den Begleittabellen enthalten.

Durchlässe

Gewässerunterhalter (GU) unterscheiden zur Gewässerführung in nichtoffenen Gerinnen Rohrleitungen, Durchlässe und Düker. Rohrleitungen und Durchlässe sind Elemente, die sich in Länge und Funktion unterscheiden: Durchlässe dienen i.d.R. zur Unterführung und haben selten eine Länge über 20 m; Rohrleitungen dagegen sind i.d.R. wesentlich länger und dienen zur „oberirdischen Flurbereinigung“ oder z.B. zum Anschluss von Binnen-EZG an Vorfluter. Rohrleitungen werden i.d.R. mit einem Kreisprofil ausgeführt, während Durchlässe auch z.B. als Rechteck-, Ei (Ellipsen)- oder Trapezprofil ausgeführt werden. Düker sind „Druckleitungen“ mit Absturz- und Aufstiegshöhe in unterschiedlichen Profilformen. Brücken werden je nach Bauweise als Durchlässe oder Kreuzungsbauwerke gehalten. Brücken werden nicht als gesondertes Thema erfasst, sondern entweder als Durchlässe oder als Kreuzungsbauwerke abgebildet. Die Unterscheidung erfolgt nach der Bauweise wie folgt: - Brücke als Durchlass: Einbau in das Gewässerprofil; im Bereich der Brücke ist der lichte Raum durch das Durchlassprofil beschrieben - Brücke als Kreuzung: Brückenbauwerk oberhalb Gewässer (z.B. A20 Talbrücke über Warnow); im Bereich der Brücke ist der lichte Raum (oberhalb des Gewässerbetts) nur mit erweiterten Profilangaben beschreibbar -> offenes Gerinne mit Gewässerausbaudaten.

Nutzung der Wasserkraft

<p> <p>Die Kraft des Wassers zu nutzen hat eine lange Tradition und ist bis heute als erneuerbare Energiequelle von Bedeutung. Gleichzeitig hat die Energiegewinnung aus Flüssen vielfältige sozioökonomische und ökologische Wirkungen, die es zu beachten gilt.</p> </p><p>Die Kraft des Wassers zu nutzen hat eine lange Tradition und ist bis heute als erneuerbare Energiequelle von Bedeutung. Gleichzeitig hat die Energiegewinnung aus Flüssen vielfältige sozioökonomische und ökologische Wirkungen, die es zu beachten gilt.</p><p> Vom Wasser zum Strom <p>Das physikalische Grundprinzip der Wasserkraftnutzung ist, die Bewegungsenergie und die potenzielle Energie des Wassers in nutzbare Energie umzuwandeln. Der Energiegewinn aus Wasserkraft ist umso höher, je mehr Wasser aus möglichst großer Fallhöhe auf die Schaufeln einer Turbine oder eines Wasserrads trifft. Bergige Landschaften mit viel Wasser aus Niederschlägen sind daher besonders für die Wasserkraftnutzung geeignet.</p> <p>Bei der Erzeugung von Wasserkraft wird zwischen Laufwasserkraftwerken und Speicherkraftwerken unterschieden. Ein Laufwasserkraftwerk nutzt die augenblicklich verfügbare Wassermenge eines Flusses oder Bachs. Speicherkraftwerke halten das Wasser zurück. Es wird dann zu Zeiten höheren Strombedarfes durch die Turbinen geleitet.</p> <p>Pumpspeicherkraftwerke sind eine Sonderform der Speicherkraftwerke. Hierbei wird Wasser in ein höher gelegenes Speicherbecken gepumpt, um es bei Strombedarf nutzen zu können.</p> </p><p> Auswirkungen der Wasserkraftnutzung auf die Gewässerökologie <p>Die Wasserkraftnutzung greift erheblich in Natur und Landschaft ein. Aus der Berichterstattung zur EU-<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/wasserrahmenrichtlinie">Wasserrahmenrichtlinie</a> ist bekannt, dass in 37 Prozent aller berichteten <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/wasserkoerper">Wasserkörper</a> – das sind über 51.000 Flusskilometer – die Wasserkraftnutzung Gewässer signifikant belastet. Dadurch werden die Gewässerschutzziele – der gute ökologische Zustand – nahezu vollständig verfehlt. Zu den gravierendsten Auswirkungen der Wasserkraft auf die Gewässer und Auen zählen:</p> <ul> <li>Die Unterbrechung der biologischen und morphodynamischen Durchgängigkeit der Fließgewässer. So können Wanderfischarten nicht mehr zu ihren Laich- oder Aufwuchslebensräumen gelangen.</li> <li>Die direkte Schädigung von Organismen in den Wasserkraftturbinen. Mehr als 22 Prozent der Fische, die eine Turbine passieren müssen, werden tödlich verletzt. Mehrere aufeinander folgende Wasserkraftwerke an einem Flusslauf können Populationen gefährden.</li> <li>Die Veränderung des Lebensraumes in der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/aue">Aue</a> und im Gewässer durch den Gewässeraufstau und unterhalb von Stauwerken durch einen zu geringen Wasserabfluss im verbleibenden Gewässerbett.</li> </ul> <p>Wasserkraftanlagen neu zu bauen oder zu betreiben, ist deshalb kritisch zu bewerten. Die Mehrzahl der existierenden Anlagen in Deutschland ist aus ökologischer Sicht dringend modernisierungsbedürftig. In den kommenden Jahren müssen Durchgängigkeit, Mindestwasserführung, hydrologische Situation und Fischschutz verbessert werden – auch um die gesetzlichen Ziele der Wasserrahmenrichtlinie zu erreichen.</p> </p><p> Leitplanken für die Stromerzeugung aus Wasserkraft und Erneuerbare Energien Gesetz <p>Das Umweltbundesamt empfiehlt folgende Leitplanken für die Stromerzeugung aus Wasserkraft:</p> <ul> <li>Strategische Konzepte zur Nutzung der Wasserkraft können Zielkonflikte auflösen. Sie sollen sowohl erschließungswürdige Wasserkraftpotentiale als auch sensible Naturräume berücksichtigen. Nennenswerte Potenziale, um die Klimaschutzziele zu erreichen, liegen in der Modernisierung oder dem Ersatzneubau großer Wasserkraftanlagen (s.u.). In wertvollen und sensiblen Fluss- und Auenlandschaften können die negativen Folgen der Wasserkraftnutzung ihren positiven Beitrag für den <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimaschutz">Klimaschutz</a> überwiegen.</li> <li>Bei der Festlegung von Maßnahmen an Wasserkraftstandorten sollte das gesamte betroffene Flussgebiet berücksichtigt werden, insbesondere wenn mehrere Wasserkraftwerke am Flusslauf aufeinander folgen.</li> <li>Es sollten alle geeigneten Maßnahmen umgesetzt werden, die Umweltauswirkungen mindern: Anlagen zum Fischauf- und -abstieg, zum <a href="https://www.forum-fischschutz.de/">Fischschutz</a>, morphologische Verbesserungsmaßnahmen und die Sicherstellung eines ökologisch wirksamen Mindestwasserabflusses. Die Bund-Länderarbeitsgemeinschaft Wasser hat dazu eine „<a href="https://www.lawa.de/documents/lawa-mindestwasser-barrierefrei_1689840769.pdf">Empfehlung zur Ermittlung einer ökologisch begründeten Mindestwasserführung in Ausleitungsstrecken von Wasserkraftanlagen</a>“ veröffentlicht.</li> </ul> <p>Mit dem „Gesetz zu Sofortmaßnahmen für einen beschleunigten Ausbau der erneuerbaren Energien und weiteren Maßnahmen im Stromsektor“ wurde dem Ausbau der erneuerbaren Energien ein überragendes öffentliches Interesse eingeräumt. Im Rahmen der Abwägung verschiedener Interessen und Schutzgüter erhalten die erneuerbaren Energien damit ein besonders hohes Gewicht. Insgesamt verfolgt das EEG dennoch einen einheitlichen Ansatz, um <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klima">Klima</a>-, Umwelt- und Naturschutz miteinander zu verbinden. Wichtige Belange sollen nicht gegeneinander ausgespielt werden. Zur Frage wie weit das überragende Interesse reicht hat das Umweltbundesamt ein <a href="https://www.umweltbundesamt.de/media/115906">Factsheet</a> erstellt.</p> </p><p> Wasserkraftnutzung in Deutschland <p>Die Wasserkraft ist mit einem Anteil von etwa 15 Prozent an der weltweiten Stromversorgung eine bedeutende erneuerbare Energiequelle. Im globalen Vergleich zählen China, Kanada, Brasilien, USA, Russland und Indien zu den größten Erzeugern von Strom aus Wasserkraft. In Europa sind Norwegen, Frankreich, Schweden, Türkei und Italien die größten Produzenten.</p> <p>In Deutschland wird Wasserkraft vorwiegend in den abfluss- und gefällereichen Regionen der Mittelgebirge, der Voralpen und Alpen sowie an allen größeren Flüssen genutzt. Daher werden über 80 Prozent des Wasserkraftstroms in Bayern und Baden-Württemberg erzeugt. Etwa 86 Prozent des gesamten Leistungsvermögens der großen Wasserkraftanlagen liegt an neun großen Flüssen vor: Inn, Rhein, Donau, Isar, Lech, Mosel, Main, Neckar und Iller.</p> </p><p> Wasserkraftanlagen in Deutschland <p>Gegenwärtig werden in Deutschland etwa 8.300 Wasserkraftanlagen betrieben. Vor allem kleine Anlagen mit einer installierten Leistung von höchstens einem Megawatt dominieren den Anlagenbestand mit 95 Prozent; ihr Anteil an der Stromerzeugung ist jedoch gering (s.u.). Den verbleibenden Anteil teilen sich große Wasserkraftanlagen mit einer installierten Leistung über einem Megawatt (436 Anlagen) und Pumpspeicherkraftwerke (31 Anlagen).</p> <p>Die Nutzung der Wasserkraft erfolgt in Deutschland vor allem über Laufwasserkraftwerke. Speicherkraftwerke haben demgegenüber einen viel geringeren Anteil von etwa 2,5 Prozent.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/6232/bilder/karte_verteilung_der_wasserkraftanlagen_in_deutschland.jpg"> </a> <strong> Karte der Wasserkraftanlagen in Deutschland </strong> Quelle: Ingenieurbüro Floecksmühle </p><p> Stromproduktion aus Wasserkraft in Deutschland <p>In das öffentliche Stromnetz speisen etwa 7.300 Wasserkraftanlagen ein. Sie decken über die Jahre je nach Wasserführung 2,9 bis 3,8 Prozent des jährlichen Bruttostromverbrauchs bei. Über 90 Prozent des Wasserkraftstromes stammt aus großen Wasserkraftanlagen.</p> <p>Der Anteil der Wasserkraft an der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien ist über die Jahre gesunken und liegt gegenwärtig noch bei ca. 8 Prozent. Dieser Anteil wird in Zukunft weiter sinken, da die Potenziale der Wasserkraftnutzung in Deutschland weitgehend erschlossen sind, während andere erneuerbare Energieträger größere Potenziale aufweisen und weiter ausgebaut werden. Darüber hinaus kann sich die durch den <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimawandel">Klimawandel</a> bedingte Zunahme von Trockenperioden negativ auf den Energieertrag von Wasserkraftanlagen auswirken.</p> <p><a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/10321">Aktuelle Zahlen</a> zur Wasserkraftnutzung werden regelmäßig von der Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat) veröffentlicht. Über die Umsetzung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) im Bereich Wasserkraft unterrichten die <a href="https://www.bmwk.de/Redaktion/DE/Downloads/S-T/schlussbericht-wasserkraft-231027.pdf?__blob=publicationFile&amp;v=6%20l">EEG-Erfahrungsberichte</a>. Anlagendaten sind über das Marktstammdatenregister der Bundesnetzagentur recherchierbar.</p> </p><p> Wasserkraftpotenzial in Deutschland <p>Das technisch-ökologische Potenzial der Wasserkraftnutzung in Deutschland wird auf etwa 25 Terawattstunden (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/twh">TWh</a>) Strom pro Jahr beziffert. In den vergangenen zehn Jahren wurden bereits bis zu 23 TWh Strom pro Jahr aus Wasserkraft gewonnen. Damit ist das Wasserkraftpotenzial zu großen Teilen erschlossen. Zwischenzeitlich haben viele Bundesländer die Potenziale der Energiegewinnung aus Wasserkraft weiter konkretisiert. Dafür wurden fast 40.000 Standorte bestehender Querbauwerke und Wasserkraftanlagen sowie auch frei fließende Gewässerstrecken in Hinblick auf noch zu erschließende Wasserkraftpotenziale analysiert. Auf dieser Basis gehen die Länder derzeit von einem grundsätzlich noch erschließbaren Wasserkraftpotenzial von 1,3 bis 1,4 TWh aus. Etwa 70 Prozent dieses Potenzials entfallen auf die Modernisierung bestehender Wasserkraftanlagen.</p> </p><p> Die Rolle der Wasserkraft bei der Energiewende <p>In den letzten Jahren wurden die Rahmenbedingungen einer vollständig auf erneuerbaren Energien basierenden Stromversorgung in Deutschland in verschiedenen Studien analysiert, so auch in der Studie "<a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/68628">RESCUE – Wege in eine ressourcenschonende Treibhausgasneutralität</a>" des Umweltbundesamtes. Sowohl die progressiven als auch die konservativen Szenarien unterscheiden sich hinsichtlich der künftigen Entwicklung der Wasserkraft nur geringfügig. Demnach wird die Wasserkraft keinen großen Beitrag zur deutschen ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/bruttostromerzeugung">Bruttostromerzeugung</a>⁠ leisten. Alle Szenarien zeigen einheitlich, dass die Wasserkraft ihr technisch-ökologisches Potenzial im Großen und Ganzen bereits ausschöpft.</p> </p><p> Wasserkraft und Klimawandel <p>Bei der Abschätzung der zukünftigen Stromerzeugung aus Wasserkraft ist der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimawandel">Klimawandel</a>⁠ mit zu betrachten, denn die Höhe des Stromertrags hängt u.a. von der Wassermenge ab. Das Umweltbundesamt hat die möglichen Effekte des Klimawandels auf die Ertragssituation der Wasserkraft <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/8251">untersuchen lassen</a>. Demnach kann bis zur Hälfte des 21. Jahrhunderts mit einer Mindererzeugung aus Wasserkraft um ein bis vier Prozent und für den Zeitraum danach um bis zu 15 Prozent gerechnet werden.</p> <p>So zeigen Berechnungen an ausgewählten Wasserkraftanlagen an Hochrhein, Lech und Main Schwankungen in der Stromerzeugung von plus/minus neun Prozent in Abhängigkeit des Wasserdargebots. Um mögliche Mindererzeugungen der Wasserkraft zu kompensieren, empfiehlt es sich, die Anlagen zu optimieren und die Vorhersagemodelle für den Oberflächenabfluss weiter zu verbessern.</p> <strong>Galerie: Nutzung der Wasserkraft - Bildergalerie</strong> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/3521/bilder/kraftwerk_griesheim_oh_naumann.jpg"> </a> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/3521/bilder/kraftwerk_griesheim_uh_naumann.jpg"> </a> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/3521/bilder/kraftwerk_unkelmuehle_oh_naumann.jpg"> </a> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/3521/bilder/wasserkraft_demo_mini_naumann.jpg"> </a> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/3521/bilder/wasserkraftanlage_oeblitz_naumann.jpg"> </a> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/3521/bilder/wasserkraftanlage_saale_naumann.jpg"> </a> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/3521/bilder/wasserkraftwerk_bayerischer_wald_naumann.jpg"> </a> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/3521/bilder/wehranlage_tuebingen_naumann.jpg"> </a> Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> caption </p><p> Literatur <p>Anderer Pia, Dumont Ulrich, Linnenweber Christof, Schneider Bernd (2009): Das Wasserkraftpotenzial in Rheinland-Pfalz. In: KW Korrespondenz Wasserwirtschaft 2009 (2) Nr. 4. 223-227.</p> <p>Anderer, Pia; Heimerl, Stephan; Raffalski, Niklas; Wolf-Schumann, Ulrich (2018): Potenzialstudie Wasserkraft in Nordrhein-Westfalen. WasserWirtschaft 5 – 2018. 33-39.</p> <p><a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/bmu">BMU</a> (Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit) (2010): Potentialermittlung für den Ausbau der Wasserkraftnutzung in Deutschland als Grundlage für die Entwicklung einer geeigneten Ausbaustrategie. Aachen. 2010.</p> <p>Helbig, Ulf; Stiller, Felix (2020): Potentialstudie WKA Brandenburg. Institut für Wasserbau und technische Hydromechanik TU Dresden. Vortrag. (Unveröffentlicht).</p> <p>International Hydropower Association (IHA) 2022: Hydropower Status Report. Sector trends and insights.</p> <p>Kraus Ulrich, Kind Olaf, Spänhoff Bernd (2011): Wasserkraftnutzung in Sachsen – aktueller Stand und Perspektiven. 34. Dresdner Wasserbaukolloquium 2011: Wasserkraft – mehr Wirkungsgrad + mehr Ökologie = mehr Zukunft. Dresdner Wasserbauliche Mitteilungen. 11-18.</p> <p>LANUV (Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen) [Hrsg.] (2017): Potenzialstudie Erneuerbare Energien NRW Teil 5 – Wasserkraft. LANUV-Fachbericht 40. Pia Anderer, Edith Massmann (Ingenieurbüro Floecksmühle GmbH), Dr. Stephan Heimerl, Dr. Beate Kohler (Fichtner Water &amp; Transportation GmbH), Ulrich Wolf-Schumann, Birgit Schumann (Hydrotec Ingenieurgesellschaft für Wasser und Umwelt mbH). Recklinghausen 2017.</p> <p>LfU - Bayerisches Landesamt für Umwelt (2020). Energieatlas Bayern. https://www.energieatlas.bayern.de/thema_wasser/daten.html. Zugriff am 04.05.2021.</p> <p>MWAG - Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Mecklenburg-Vorpommern [Hrsg.] (2011): Landesatlas Erneuerbare Energien Mecklenburg-Vorpommern 2011. Projektbearbeitung: Energie-Umwelt-Beratung e.V./Institut Rostock. Schwerin – Neubrandenburg.</p> <p>Naumann, S. (2022): Aktueller Gewässerzustand und Wasserkraftnutzung. In Korrespondenz Wasserwirtschaft 2022 (15) Nr. 12. 743-748.</p> <p>Radinger, J., van Treeck R., Wolter C. (2021). Evident but context-dependent mortality of fish passing hydroelectric turbines. conservation biology. Volume36, Issue3. DOI: 10.1111/cobi.13870.</p> <p>Reiss, J.; Becker, A.; Heimerl S. (2017): Ergebnisse der Wasserkraftpotenzialermittlung in Baden-Württemberg. In: WasserWirtschaft 10/2017. 18-23.</p> <p>Theobald, Stephan (2011): Analyse der hessischen Wasserkraftnutzung und Entwicklung eines Planungswerkzeuges „WKA-Aspekte“. Universität Kassel. Fachgebiet Wasserbau und Wasserwirtschaft. Erläuterungsbericht i.A. Hessisches Ministerium für Umwelt, Energie, Landwirtschaft und Verbraucherschutz, Wiesbaden. August 2011.</p> <p>TMWAT - Thüringer Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Technologie [Hrsg.] (2011): Neue Energie für Thüringen Ergebnisse der Potenzialanalyse. Thüringer Bestands- und Potenzialatlas für erneuerbare Energien. Studie im Auftrag des Thüringer Ministeriums für Wirtschaft, Arbeit und Technologie 2010–2011.</p> <p><a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/uba">UBA</a> - Umweltbundesamt [Hrsg.] (1998): Umweltverträglichkeit kleiner Wasserkraftwerke – Zielkonflikte zwischen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klima">Klima</a>- und Gewässerschutz. Meyerhoff J., Petschow U.. Institut für ökologische Wirtschaftsforschung GmbH, Berlin, UFOPLAN 202 05 321, UBA-FB 97-093, In: UBA Texte 13/98, 1-150.</p> <p>UBA -Umweltbundesamt [Hrsg.] (2001): Wasserkraftanlagen als erneuerbare Energiequelle –rechtliche und ökologische Aspekte. BUNGE T. et. al.. In: UBA Texte 01/01, 1-88.</p> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Rohrleitungen

Gewässerunterhalter (GU) unterscheiden zur Gewässerführung in nichtoffenen Gerinnen Rohrleitungen, Durchlässe und Düker. Rohrleitungen und Durchlässe sind Elemente, die sich in Länge und Funktion unterscheiden: Durchlässe dienen i.d.R. zur Unterführung und haben selten eine Länge über 20 m; Rohrleitungen dagegen sind i.d.R. wesentlich länger und dienen zur „oberirdischen Flurbereinigung“ oder z.B. zum Anschluss von Binnen-EZG an Vorfluter. Rohrleitungen werden i.d.R. mit einem Kreisprofil ausgeführt, während Durchlässe auch z.B. als Rechteck-, Ei (Ellipsen)- oder Trapezprofil ausgeführt werden. Düker sind „Druckleitungen“ mit Absturz- und Aufstiegshöhe in unterschiedlichen Profilformen. Brücken werden je nach Bauweise als Durchlässe oder Kreuzungsbauwerke gehalten. Brücken werden nicht als gesondertes Thema erfasst, sondern entweder als Durchlässe oder als Kreuzungsbauwerke abgebildet. Die Unterscheidung erfolgt nach der Bauweise wie folgt: - Brücke als Durchlass: Einbau in das Gewässerprofil; im Bereich der Brücke ist der lichte Raum durch das Durchlassprofil beschrieben - Brücke als Kreuzung: Brückenbauwerk oberhalb Gewässer (z.B. A20 Talbrücke über Warnow); im Bereich der Brücke ist der lichte Raum (oberhalb des Gewässerbetts) nur mit erweiterten Profilangaben beschreibbar -> offenes Gerinne mit Gewässerausbaudaten.

Düker

Gewässerunterhalter (GU) unterscheiden zur Gewässerführung in nichtoffenen Gerinnen Rohrleitungen, Durchlässe und Düker. Rohrleitungen und Durchlässe sind Elemente, die sich in Länge und Funktion unterscheiden: Durchlässe dienen i.d.R. zur Unterführung und haben selten eine Länge über 20 m; Rohrleitungen dagegen sind i.d.R. wesentlich länger und dienen zur „oberirdischen Flurbereinigung“ oder z.B. zum Anschluss von Binnen-EZG an Vorfluter. Rohrleitungen werden i.d.R. mit einem Kreisprofil ausgeführt, während Durchlässe auch z.B. als Rechteck-, Ei (Ellipsen)- oder Trapezprofil ausgeführt werden. Düker sind „Druckleitungen“ mit Absturz- und Aufstiegshöhe in unterschiedlichen Profilformen. Brücken werden je nach Bauweise als Durchlässe oder Kreuzungsbauwerke gehalten. Brücken werden nicht als gesondertes Thema erfasst, sondern entweder als Durchlässe oder als Kreuzungsbauwerke abgebildet. Die Unterscheidung erfolgt nach der Bauweise wie folgt: - Brücke als Durchlass: Einbau in das Gewässerprofil; im Bereich der Brücke ist der lichte Raum durch das Durchlassprofil beschrieben - Brücke als Kreuzung: Brückenbauwerk oberhalb Gewässer (z.B. A20 Talbrücke über Warnow); im Bereich der Brücke ist der lichte Raum (oberhalb des Gewässerbetts) nur mit erweiterten Profilangaben beschreibbar -> offenes Gerinne mit Gewässerausbaudaten.

Gewässerstrukturkartierung der Fließgewässer Bayerns 2023 (Vor-Ort-Verfahren): Auestruktur

Die Gewässerstrukturkartierung (GSK) aller nach EG-WRRL berichtspflichtigen, natürlichen Fließgewässer Bayerns – einschließlich der stark veränderten (HMWB) – erfolgte erstmals von Ende 2014 bis Anfang 2018. Für ausgewählte Strecken fand in den Jahren 2022 bis 2024 eine Fortschreibung der GSK statt. Die vorliegenden GSK-Daten (GSK Flgw 2023) beinhalten für jeden 100-m-Abschnitt die Ergebnisse der jüngsten Kartierung seit 2014 bis 2024. Visualisiert ist die Bewertung des Teilsystems Aue. Erfasst und bewertet wurde die Gewässerstruktur mit Hilfe des Eingabetools GSKmobil gemäß der Kartieranleitung „Gewässerstrukturkartierung von Fließgewässern in Bayern – Erläuterungen zur Erfassung und Bewertung“ (Bay. LfU 2018, siehe https://www.bestellen.bayern.de/shoplink/lfu_was_00152.htm). Die Daten bestehen aus Geometrien (100-m-Abschnitte der Gewässerläufe) und Sachdaten. Für jeden kartierten 100-m-Abschnitt liegen die Geometrie, Fotos, alle erfassten Ausprägungen von 28 Einzelparametern, und die daraus abgeleitete Bewertung von 22 Einzelparametern, 7 Hauptparametern, 2 Teilsystemen (Gewässerbett und Aue) sowie eine Gesamtbewertung vor. Öffentlich bereitgestellt sind die Geometrie, die Gesamtbewertung, die Bewertung der 2 Teilsysteme (Gewässerbett und Aue), der 7 Hauptparameter und wichtige Stammdaten der innerbayerischen 100-m-Abschnitte. Die vollständigen Stammdaten, die Ausprägungen und Bewertungen aller Einzelparameter, sowie Fotos zu den 100-m-Abschnitten stehen innerhalb des Geschäftsbereichs des bay. StMUV zur Verfügung und können bei Bedarf für spezifische Fachplanungen oder GIS-Analysen angefragt werden.

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