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Tripelelement-Stabilisotopensignaturen zur Untersuchung des atmosphärischen Chlormethanbudgets

Die stratosphärische Ozonschicht absorbiert die UV-C und UV-B Sonnenstrahlung und schützt damit Pflanzen, Tiere und Menschen vor Strahlenschäden. Durch anthropogen emittierte Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKWs) wird die Ozonschicht abgebaut. Da FCKWs seit dem Montrealer Protokoll stark zurückgegangen sind, werden halogenierte Verbindungen wie Chlormethan (CH3Cl), die aus natürlichen Quellen freigesetzt werden, für den Abbau der Ozonschicht in der Stratosphäre zunehmend relevant. CH3Cl ist das am häufigsten vorkommende chlorhaltige Spurengas in der Erdatmosphäre, das für etwa 17% der durch Chlor katalysierten Ozonzerstörung in der Stratosphäre verantwortlich ist. Daher wird CH3Cl vornehmlich die zukünftigen Gehalte an stratosphärischem Chlor bestimmen. Die aktuellen Schätzungen des globalen CH3Cl-Budgets und die Verteilung der Quellen und Senken sind sehr unsicher. Ein besseres Verständnis des atmosphärischen CH3Cl-Budgets ist daher das Hauptziel dieses Projektes.Die Analyse stabiler Isotopenverhältnisse von Wasserstoff (H), Kohlenstoff (C) und Chlor (Cl) hat sich zu einem wichtigen Werkzeug zur Untersuchung des atmosphärischen CH3Cl-Budgets entwickelt. Das zugrundeliegende Konzept besteht darin, dass das atmosphärische Isotopenverhältnis einer Verbindung wie CH3Cl gleich der Summe der Isotopenflüsse aus allen Quellen angesehen werden kann, korrigiert um den gewichteten durchschnittlichen kinetischen Isotopeneffekt aller Abbauprozesse. Dadurch ist es möglich, die Bedeutung wichtiger Quellen und Senken mit bekannten Isotopensignaturen zu entschlüsseln. Eine Grundvoraussetzung für detaillierte Hochrechnungen des globalen Budgets ist die Bestimmung der durchschnittlichen Isotopenverhältnisse von H, C und Cl des troposphärischen CH3Cl. Aufgrund der relativ geringen Konzentration von atmosphärischem CH3Cl von ~550 ppbv stellt dies eine große messtechnische Herausforderung dar. Daher liegt der Schwerpunkt dieses Antrags auf der erfolgreichen Entwicklung von Dreifachelement-Isotopenmethoden zur genauen Messung von atmosphärischem CH3Cl.Im ersten Schritt wird ein Probenahmesystem für große Luftmengen konstruiert und für die Messungen der stabilen Isotopenverhältnisse von CH3Cl optimiert. Das Probenahmegerät wird zunächst im Labor getestet und dann zum Sammeln von Luftproben an drei verschiedenen Orten eingesetzt: an der Universität Heidelberg, am Hohenpeißenberg und im Schneefernerhaus. Die Probenahmen werden über einen Zeitraum von einem Jahr durchgeführt, um möglichst auch saisonale Schwankungen zu erfassen. Die Isotopenverhältnisse der Proben werden mit modernsten massenspektrometrischen Methoden im Labor gemessen. Die Ergebnisse aller Standorte und Zeitpunkte werden in der Gesamtheit evaluiert, um die durchschnittlichen stabilen H-, C und Cl-Isotopenwerte einschließlich ihrer saisonalen Schwankungen darzustellen. Abschließend werden die Daten hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit für komplexe numerische Modelle kritisch diskutiert.

Analyse langfristiger Änderungen in der Tidedynamik der Nordsee

Langjährige Pegelaufzeichnungen aus dem Gebiet der südöstlichen Nordsee zeigen seit Mitte des 20. Jahrhunderts signifikante Veränderungen im lokalen Tideregime. Während der mittlere Meeresspiegel (englisch: Mean Sea Level, MSL) über die vergangenen 150 Jahre generell dem globalen Mittel gefolgt ist, deuten Auswertungen der mittleren Tidehoch- und Tideniedrigwasser auf signifikant abweichende Trends hin. So sind die Tidehochwasser signifikant schneller als der MSL angestiegen, während die Tideniedrigwasser deutlich geringere oder teils negative Trends aufzeigen. Daraus resultierte eine gleichzeitige Zunahme des Tidehubs (die Differenz aus Tidehoch- und Tideniedrigwasser) von ca. 10 % seit 1955. Derartige Veränderungen haben direkte Auswirkungen auf den Küstenschutz. So ergeben sich bei einem Anstieg der mittleren Tidehochwasser größere Wassertiefen, wodurch das Wellenklima insbesondere im Bereich der Wattflächen und Außensände in der Deutschen Bucht beeinflusst wird. Größere Wellenhöhen und damit höhere Orbitalgeschwindigkeiten und Brandungsenergien sind die unmittelbare Folge, die zu großflächigen Erosionen führen kann. Gleichzeitig beeinflussen geringere Tideniedrigwasser die Schiffbarkeit der flachen Küstengewässer. Durch den vergrößerten Tidehub treten größere Tidestromgeschwindigkeiten auf, die z.B. Ausräumungen der Tiderinnen, verstärkte Erosionen an Inselsockeln, Strandräumungen und im Zusammenhang mit Sturmfluten Dünen- und Kliffabbrüchen verursachen können. Dies verdeutlicht, dass neben den global wirkenden übergeordneten Veränderungen im MSL (Massenänderungen, thermale Expansion) auch regionale Phänomene und Prozesse eine wichtige Rolle für die Ausprägung der Wasserstände spielen. Eine Berücksichtigung solcher Faktoren in den Projektionen zukünftiger Wasserstände setzt voraus, dass vergangene Entwicklungen und zugrunde liegende Prozesse ausreichend verstanden sind. Das übergeordnete Ziel von TIDEDYN besteht daher in der Analyse der in der Vergangenheit bereits aufgetreten Veränderungen im lokalen Tideregime der Nordsee. Die beobachtete Zunahme des Tidehubs ist in ihrer starken Ausprägung ein weltweit einzigartiges Phänomen, welches bis heute nicht erklärt werden kann. Als mögliche (aber bisher unerforschte) Ursachen kommen z.B. langfristige Änderungen im MSL, morphologische Änderungen im Küstenvorfeld (natürlich oder anthropogen, z.B. Ausbaggerungen oder Baumaßnahmen wie Eindeichungen) oder saisonale Änderungen in der thermohalinen Schichtung des Ozeans in Frage. Durch die integrierte Analyse von hochauflösenden numerischen Modellen (barotrop und baroklin) und Beobachtungsdaten mit robusten Methoden der Zeitreihenanalyse, sollen die Änderungen im Tideregime der Nordsee über die vergangen 60-70 Jahre beschrieben, modelliert und systematisch erforscht werden sowie einzelne Prozesse mittels Sensitivitätsstudien voneinander abgegrenzt werden.

Ressortforschungsplan 2024, Schadstoffemissionen aus Recycling-Bauprodukten in die Innenraumluft: Kritische Analyse gesundheitsrelevanter VOC und Gerüche

Die Bestrebungen zu Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft führen zu einer erhöhten Nachfrage nach Recyclingbauprodukten für Neubauten und Renovierungen. Aufgrund der Ausgangsmaterialien und Herstellungsprozesse können Recyclingbauprodukte mit Schadstoffen wie VOC, Schwermetallen, PCB, PAK, Chlorparaffinen, Asbest etc. belastet sein. Die meisten dieser Schadstoffe werden nicht durch die existierende Produktregulierung (CE-Kennzeichen) abgedeckt. Forschungsziele: 1) Ermittlung von auf dem Markt befindlichen und in größeren Mengen verkauften Recycling-Bauprodukten mit innenraumrelevanter Anwendung. 2) Ermittlung gasförmiger Emissionen repräsentativer Produktklassen durch Prüfkammerexperimente und Extrapolation auf Raumluftkonzentrationen: a) organische Verbindungen mit toxikologischer Relevanz b) Gerüche. 3) Ermittlung möglicher, von Recyclingprodukten ausgehenden Gesundheitsgefährdungen und Forderungen nach Kennzeichnungs- oder Regulierungsbedarf. Geplante Outputs: 1) Forschungsberichte zu den Untersuchungen. 2) Informationsmaterialien für die Öffentlichkeit. 3) Internationaler Workshop zur Vermarktung der Ergebnisse auf internationaler Ebene.

Mehr als verschüttete Täler: Dienen Tunneltäler als bevorzugte Fließwege für frisches Grundwasser in der Nordsee?

Die stetig wachsende Bevölkerung führt zu einem steigenden Bedarf an Frischwasser und die Entnahme von Grundwasser ist eine der wichtigsten Quellen diesen Bedarf zu decken. Engpässe in der Frischwasserversorgung haben die Suche Nachweis von frischem Grundwasser unter dem heutigen Meeresboden angetrieben. Die Rolle glazialer Strukturen, welche während der Vergletscherungen entstanden sind, ist jedoch im Hinblick auf das Vorkommen frischen Grundwassers noch wenig bekannt. Insbesondere sogenannte Tunneltäler (TT), welche sich unter den Eisschilden bildeten, könnten von besonderer Relevanz sein. Ihre Ausmaße (bis zu 5 km breit, 400 m tief, 100te km lang) spiegeln die gewaltigen Schmelzwassermengen wider, die den Untergrund unter den Eisschilden durchspülten. Ihre Entstehung und Füllung resultierte in stark durchlässigen Sanden und Kiesen im unteren Teil und feinkörnigen Ablagerungen im oberen Teil dieser Strukturen. Diese Konfiguration begünstigt eine Rolle als bevorzugte Fließwege für offshore Grundwasser. Zur Untersuchung des Potenzials von TT als bevorzugte Fließwege für offshore frisches Grundwasser (OFG), verfolgt dieses Projekt folgende Ziele: (O1) Durch die Kombination von elektromagnetischen und seismischen Daten wollen wir ein strukturgebundenes Widerstandsmodell für mehrere TT erstellen; (O2) Wir wollen die Salzgehaltswerte für verschiedene Architekturen und Tiefen von TT abschätzen; (O3) Aufbauend auf den ersten beiden Zielen wollen wir die Ergebnisse für das gesamte Arbeitsgebiet in ein detailliertes lithologisches 3D-Modell extrapolieren. Die sich daraus ergebende Salzgehaltsverteilung im Untergrund wird dazu beitragen, die Ober- und Untergrenzen des Volumens frischen Grundwassers abzugrenzen und die Grundlage für ein detailliertes Grundwassermodell schaffen. Folgende Schritte sind dazu nötig: (S1) Kartierung und Charakterisierung der räumlichen Heterogenität von TT anhand vorhandener seismischer Daten; (S2) Erstellung eines lithologischen Modells für den Untergrund zwischen Amrum und Helgoland von 0 bis 400 m Tiefe; (S3) Identifizierung vielversprechender Standorte und Durchführung von CSEM-Messungen (Controlled Source Electromagnetic) zur Untersuchung der Verteilung des elektrischen Widerstands im Untergrund (TT); (S4) Kombination von Widerstandsmessungen mit Mehrkanal-Seismikdaten (MCS) zur Ableitung des Salzgehalts der Porenflüssigkeit; (S5) Extrapolation der Ergebnisse für das gesamte lithologische Modell. Tunneltäler existieren in ehemals vergletscherten Regionen weltweit. Gelingt uns der Nachweis von OFG in Tunneltälern, hätte dies erhebliche Implikationen für bisher unbekannte Süßwasserverteilungen und hydrologische Systeme. Die uns zur Verfügung stehenden Daten bieten eine einzigartige Möglichkeit zur Integration von CSEM- und seismischen Messungen bei begrenztem Aufwand. Die Ergebnisse des Projekts werden einen neuen Blick auf offshore Gletscherlandschaften und ihre Rolle im pleistozänen Wasserkreislauf erlauben.

Extremereignis (T>100 a) für Anlagensicherheit und Hochwasserschutz

Die Extremwerte des Niederschlags mit einer Wiederkehrzeit T größer 100 Jahre zur Bemessung wasserwirtschaftlicher Anlagen des Hochwasserschutzes stellen eine Extrapolation der zum 01.01.2023 veröffentlichten Daten der Koordinierten Starkniederschlagsregionalisierung und –auswertung des Deutschen Wetterdiensts (KOSTRA-DWD 2020) dar. Mit KOSTRA-DWD 2020 werden Niederschlagshöhen in Abhängigkeit von einer Niederschlagsdauer D = 5 Minuten bis D = 7 Tage und einer Wiederkehrzeit (Jährlichkeit) T = 1 Jahr bis T = 100 Jahre als Raster in einer Auflösung von 5x5 km für ganz Deutschland bereitgestellt. Die wasserwirtschaftliche Bemessungspraxis im Bereich des Hochwasserschutzes an Oberflächengewässer erfordert darüber hinaus jedoch auch Wiederkehrzeiten des Niederschlags größer 100 Jahre. Insbesondere für die Betrachtung der Hochwasserbemessungsfälle BHQ1 und BHQ2 für Stauanlagen nach DIN19700 sind diese Niederschlagsjährlichkeiten erforderlich. Aufgrund des sogenannten Heavy-Tail-Verhaltens der gewählten 3-parametrigen Generalisierten Extremwert-Verteilung (GEV) für KOSTRA-DWD 2020 ist eine direkte Extrapolation der GEV zur Schätzung von Niederschlagshöhen für Wiederkehrzeiten größer 100 Jahre nicht zu empfehlen. Interimsweise, bis die Praxisrelevanten Extremwerte des Niederschlags (PEN) der Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) an die neue Grundlage KOSTRA-DWD 2020 angepasst und veröffentlicht sind, werden für Baden-Württemberg daher eigens extrapolierte Extremwerte des Niederschlags zur Verfügung gestellt. Die Verwendung wird entsprechend der Arbeitshilfe zur DIN 19700 für Hochwasserrückhaltebecken in Baden-Württemberg (https://pd.lubw.de/93810) empfohlen. Die Extrapolation umfasst die Bereitstellung der Wiederkehrzeiten T = 200, 500, 1.000, 2.000, 5.000 und 10.000 Jahre über die Dauerstufen gemäß KOSTRA-DWD 2020. Die Schätzung von Niederschlagshöhen mit einer Wiederkehrzeit größer 100 Jahre basiert auf einer Anpassung der Parameter u(D) und w(D) der KOSTRA-DWD-2010-Basisgleichung hN(D,T) = u(D) + w(D) · ln(T), welche zu bisherigen Extrapolation der Niederschläge für Jährlichkeiten größer 100 Jahre in Baden-Württemberg eingesetzt wurde. Die beiden Parameter sind dabei auf die KOSTRA-DWD 2020 Niederschlagshöhen der Wiederkehrzeiten T=1 Jahr und T=100 Jahre je Dauerstufe angepasst. Die nach dieser Methodik geschätzten Bemessungsniederschläge einer Wiederkehrzeit größer 100 Jahre sind bei Verwendung ebenso wie die daraus modellierten Abflussganglinien auf Plausibilität zu prüfen.

Hochaufgelöste Messungen von Turbulenz, Wolkenmikrophysik, und Strahlungsabkühlungsraten in der Einmischungszwischenschicht von marinen Stratocumulus-Wolken

Obwohl bisher schon viele Fortschritte im allgemeinen Verständnis von Mischungs- und Strahlungsprozessen in Stratocumulus (Sc) gemacht wurden, verursachen wolkenbedingte Rückkopplungseffekte von Sc Wolken erhebliche Unsicherheiten in Klimaprojektionen. Diese Probleme werden teilweise verursacht durch eine unrealistische Beschreibung der feinskaligen Mischungsprozesse, die hauptsächlich am Oberrand der Wolken stattfinden. Die Strahlungs-Abkühlung am Wolkenoberrand ist eng mit dynamischen und turbulenten Wolkenprozessen verbunden. Abkühlung am Oberrand der Wolken verursacht ein Absinken. Diese Vertikalbewegungen bedingen Turbulenz wodurch trockene und warme Umgebungsluft in die Wolke eingemischt wird, wodurch sich die damit verbundene Verdunstungsabkühlung erhöht. Zur Untersuchung dieser Vorgänge schlagen wir folgende wesentlichen Projektziele vor: (a) die Verbesserung des Verständnisses der feinskaligen Struktur der Einmischungsinversionszwischenschicht (entrainment interface layer, EIL), (b) die Quantifizierung des Einflusses der EIL auf die Einmischung trockener und warmer Umgebungsluft in Sc Wolken, (c) die Bewertung der Rolle von Strahlungserwärmungs- und Abkühlungsraten bei Einmischungsprozessen in Sc Wolken. Um diese Ziele erreichen zu können, werden Beobachtungen vorgeschlagen mit den zwei kombinierten, hubschraubergetragenen Messsystemen ACTOS (Airborne Cloud Turbulence Observation System) und SMART--HELIOS (Spectral Modular Airborne Radiation measurement sysTem). Die Messungen finden auf den Azoren statt. Beide Messsysteme werden durch einen langsamfliegenden Hubschrauber getragen. Das kombinierte Messsysteme-Paket ermöglicht in-situ Messungen von dynamischen, thermodynamischen, Wolken-mikrophysikalischen, und Strahlungsparametern mit hoher örtlicher Auflösung (überwiegend im cm-Bereich). Kein anderes Messsystem weltweit erreicht diese hohe Auflösung, die allerdings unabdingbar ist für die Erreichung der Projektziele ist. Dies trifft insbesondere auf die Vermessung der Vorgänge in der EIL zu, welche meist eine vertikale Dicke von nur 10 m aufweist.

Standortdifferenzierte Bewertung und Anrechnung der Nutzung von Nitrifikationsinhibitoren als Klimaschutzmaßnahme im Pflanzenbau

Nitrifikationshemmstoffe werden als robuste und skalierbare THG Reduktionsmaßnahme für den Pflanzenbau vorgeschlagen. Ob dies aber eine effiziente, praxisgerechte und umweltschonende Maßnahme zur Verringerung düngungsinduzierter N2O-Emissionen unter mitteleuropäischen Bedingungen ist, wird von Wissenschaft, Politik und Praxis kontrovers diskutiert. Einerseits bestehen die Potenziale, durch die Hemmung der Nitratbildung sowohl die direkten als auch indirekten N2O-Emissionen deutlich zu mindern und dadurch die Effizienz der Stickstoffdüngung zu verbessern. Andererseits fehlen für eine gesicherte Bewertung in mehreren Punkten wissenschaftlich belastbare und standortdifferenzierende Ergebnisse: i) die standortdifferenzierende Bewertung der Wirkung auf die N2O-Jahresemission und Nitratauswaschung, ii) die ökologischen Langzeitwirkungen einer regelmäßigen Ausbringung der Hemmstoffe und ihre Wirkung auf andere umwelt- und klimawirksamen Emissionen sowie iii) die zusammenführende und standortdifferenzierende Gesamtbewertung als Klimaschutzmaßnahme unter Einbeziehung von Klimaschutzeffekten, ökologischen Risiken, sowie ökonomischen und pflanzenbaulichen Effekten. Ziel dieses Teilprojekts ist die standortabhängige pflanzenbauliche Bewertung des Einsatzes von Nitrifikationsinhibitoren und damit verbundener Düngungsstrategien auf die Qualität und Höhe der Erträge und Stickstoffnutzungseffizienz. Neben bereits verfügbaren Daten aus der Literatur fließen hier insbesondere die pflanzenbaulichen Daten aus den Feldversuchen des Verbundprojektes ein. Zur weiteren Extrapolation der Erkenntnisse werden statistische und pflanzenbauliche Modelle herangezogen.

Artenschutzprojekt für den Wachtelkönig

Ziel des Projektes ist die aktuelle Bestandserfassung dieser geheimnisvollen, nachtaktiven, hochgradig gefährdeten Vogelart, die nur noch in ausgewählten Landschaftsbereichen Sachsen-Anhalts nennenswerte Brutbestände aufweist. Für viele Menschen ist der nur wenig mehr als drosselgroße, braun gefärbte Wachtelkönig nur ein 'Phantom, da er sich nur äußerst selten außerhalb der dichten Wiesenvegetation aufhält. Dabei kannte man die aufgrund ihrer Lautäußerungen volkstümlich als 'Wiesenknarrer bezeichnete Rallenart früher als häufigen Vogel der Wiesen in Flussauen. Der Wachtelkönig (sein lateinischer Name 'Crex crex ist dem lauten Ruf des Männchens nachempfunden) verdient heute unsere volle Aufmerksamkeit. Er leidet, wie kaum ein anderer, unter intensiver Landwirtschaft, Grünlandumbruch und Grundwasserabsenkung sowie der Zersiedelung und Eindeichung einst großflächiger Überschwemmungsgebiete und zählt mittlerweile zu den global gefährdeten Vogelarten. Die Mahd oder Beweidung in den Brutgebieten der Art, die aufgrund des Klimawandels und dem zeitigen Absinken der Wasserstände zunehmend schon im Mai und Juni stattfinden, bedeuten vielfach den Verlust des Nestes oder den Tod der Jung- und Altvögel, welche Weidetieren oder Mähgeräten nicht rechtzeitig ausweichen können. Der Bestand der Art umfasst in Sachsen-Anhalt nach aktuellen Hochrechnungen vermutlich nicht mehr als 100 bis 150 rufende Männchen, deren Stimme zwischen Mitte Mai und Ende Juni nachts aus Flussauen der Saale, Elster, Elbe und Havel erschallt. Die Vögel versuchen mit ihrer minutenlang vorgetragenen Rufreihe überfliegende Weibchen anzulocken. Deshalb sind die Rufe sehr laut und können auch vom Menschen unter guten Bedingungen bis in einbem Kilometer Entfernung noch gehört werden. Einige Vögel nutzen neben Feuchtgrünländern aber auch Brachen, ungenutzte Gewerbegebiete, Äcker und Röhrichte zur Brut, weshalb in Sachsen-Anhalt - mit Ausnahme des Hochharzes, der Wälder und Trockengebiete sowie Ortschaften - nahezu flächendeckend nach der Art gesucht werden soll. Besonders in den Europäischen Vogelschutzgebieten, von denen im Land mehr als ein Dutzend von der Art besiedelt werden, will der NABU alles daran setzen, die Brutbedingungen für die Art entscheidend zu verbessern. Eine punktgenaue Kartierung der rufenden Männchen ist nötig, um gemeinsam mit den zuständigen Naturschutzbehörden und dem jeweiligen Landwirt Nestschutzzonen festzulegen, in denen die Weibchen ungestört brüten und ihre bis zu zehn Jungen großziehen können. Wie Studien aus England belegen, kann damit der Bestand der seltenen und gefährdeten Art nachhaltig positiv beeinflusst werden.

Forschergruppe (FOR) 1525: INUIT - Ice Nuclei research UnIT, Umfassende Prozessuntersuchungen zur heterogenen Eisnukleation: von einzelnen Wolkentropfen zu Wolkensimulationen

Verlässliche Vorhersagen von Wetter und Klimawandel erfordern ein gutes Verständnis der Eisbildung in troposphärischen Wolken. Von besonderer Bedeutung ist dabei die sogenannte heterogene Eisnukleation durch atmosphärische Aerosolpartikel. Das hier beantragte Projekt beinhaltet eine umfassende Untersuchung der heterogenen Eisnukleation in Zirruswolken und Mischphasenwolken, gemeinsam mit 8 weiteren Projekten der Forschergruppe INUIT. Eisbildung durch Kontaktgefrieren wird für einzelne Tröpfchen in einem elektrodynamischen Levitator (Paulfalle) untersucht. Experimente zum Einfluss von Aerosolen auf Immersionsgefrieren, Kontaktgefrieren und Depositionsnukleation werden in der AIDA-Wolkenkammer und einer neuen dynamischen Wolkenkammer durchgeführt, falls diese wie geplant bis Anfang 2016 zur Verfügung stehen wird. Hauptziele und Arbeitspakete des Projekts sind (a) Untersuchungen zum Immersionsgefrieren, Kontaktgefrieren und zur Depositionsnukleation von INUIT-2 Referenzaerosolen in enger Zusammenarbeit mit allen anderen lNUlT-2-Partnern, (b) AIDA-Wolkensimulationsexperimente mit redispergierten atmosphärischen Aerosolen die auf Filtern gesammelt wurden (in Zusammenarbeit mit RP8), (c) AIDA-Experimente mit porösen Partikeln zur Untersuchung des Einflusses von Kapillarkondensation und Prä-aktivierung auf Eisnukleationsprozesse, (d) EDB-Experimente zur Kontaktnukleation mit atmosphärisch relevanten und komplexen Aerosolen, (e) Untersuchungen zu den grundlegenden Mechanismen des Kontaktgefrierens, (f) die Entwicklung einer umfassenden und einheitlichen Parametrisierung heterogener Eisnukleation in enger Zusammenarbeit mit RP3 und RP5, (g) erste Experimente zur Kontaktnukleation in einer neuen Wolkenkammer unter Nutzung der Expertise aus langjährigen Experimenten zum Kontaktgefrieren und mit der Wolkensimulationskammer, (h) die Durchführung von zwei AIDA-Messkampagnen, eine nur für die INUIT-2- Partner und eine mit internationaler Beteiligung, bei denen Labormethoden und Feld Instrumente für die Messung von Aerosolen und eisbildenden Partikeln getestet und miteinander verglichen werden um hohe internationale Standards in der Eisnukleationsforschung zu entwickeln und zu erhalten. Die Aktivitäten an der AIDA-Wolkenkammer bieten auch eine gute Verknüpfung der Labor-, Feld und Modellieraktivitäten innerhalb der Forschergruppe INUIT und mit externen Partnern. In Ergänzung der laufenden INUIT-Arbeiten möchten wir in weiteren drei Jahren der Forschergruppe folgende neue Schwerpunkte setzen: die Eisnukleationseigenschaften von porösen Partikeln, Immersionsgefrieren und Depositionsnukleation von größenselektierten Partikeln mit Durchmessern bis zu einigen Mikrometern, die Quantifizierung von Kontaktgefrierraten von atmosphärisch relevanten komplexen Aerosolpartikeln, und erste Wolkenkammerexperimente zum Kontaktgefrieren. Außerdem werden wir die Erstellung und Pflege einer neuen Datenbank für Laborergebnisse zur heterogenen Eisnukleation unterstützen.

Masterplan Wasserversorgung 2040

Masterplan Wasserversorgung 2040 – Saarland rüstet sich für die Zukunft Trinkwasserversorgung im Saarland muss langfristig sichergestellt werden Politik und Verbände rufen Masterplan Wasserversorgung 2040 ins Leben Masterplan definiert Leitfaden – die „Gute wasserfachliche Praxis“ Wahrung des hohen Qualitätsstandards der Wasserversorgung nicht zum Nulltarif möglich Mit dem Ziel, die saarländische Trinkwasserversorgung in Zukunft nachhaltig sicherzustellen, haben Politik und Verbände den Masterplan „Zukunftssichere Wasserversorgung im Saarland 2040“ hervorgebracht. Für die saarländischen Wasserversorgungsunternehmen (WVU) ist das jetzt in Saarbrücken vorgestellte Dokument die Chance, die Zukunft der Wasserversorgung an der Saar aktiv in Eigenregie zu gestalten und abzusichern. Für Verbraucher hingegen bedeutet der betriebswirtschaftliche Ansatz seiner zahlreichen Handlungsempfehlungen, dass die Wahrung der hohen Wasser-Qualitätsstandards hierzulande angesichts veränderter Rahmenbedingungen und dringend erforderlicher Investitionen in die Wasserinfrastruktur perspektivisch auch bezahlbar bleibt. Zahlreiche Anlagen und Leitungen der Wasserversorgung in Deutschland werden altersbedingt in den nächsten Jahren an das Ende ihrer technischen Standardnutzungsdauer kommen. Und neben einer in die Jahre gekommenen Wasserinfrastruktur drängt der unleugbare Klimawandel mit merklichen Auswirkungen die Wasserwirtschaft zum Handeln. Die Herausforderungen Auch das Saarland bleibt von lang anhaltenden Trockenperioden sowie von Hitzerekorden, der Zunahme heißer Tage pro Jahr und heißer Sommer in Folge nicht verschont. Und während die fachlichen und gesetzlichen Anforderungen an die Wasserversorgung gestiegen sind, erhöhen über den Klimawandel hinaus auch Entwicklungen wie die Urbanisierung, der demografische Wandel und ein Strukturwandel in der Landwirtschaft den Druck auf unsere Wasserressourcen. Hinzu kommen zunehmende Nutzungskonkurrenzen und -konflikte durch Industrie-, Gewerbe- und Landwirtschaftsinteressen. Trinkwasserversorgung ist Daseinsvorsorge „Wasser ist ein lebenswichtiges Gut, das geschützt werden muss“, postuliert Petra Berg, Ministerin für Umwelt, Klima, Mobilität, Agrar und Verbraucherschutz des Saarlandes. „Durch die klimabedingt gewachsenen Herausforderungen gehören die Verfügbarkeit von ausreichenden Trinkwassermengen für die saarländische Bevölkerung und die Sicherung einer stabilen Wasserversorgung für unsere Industrie, Wirtschaft und Landwirtschaft zu den wichtigsten Zukunftsaufgaben.“ „Wasser ist keine übliche Handelsware, sondern ein ererbtes Gut, das geschützt, verteidigt und entsprechend behandelt werden muss“, heißt es ferner in der Präambel der EU-Wasserrahmenrichtlinie, die die herausgehobene gesellschaftliche Bedeutung des Wassers unterstreicht [Richtline 2000/60/EG des Europäischen Parlaments und des Rates]. Als ein lebensnotwendiges, unentbehrliches Gut, kann Wasser nicht ersetzt werden. So betrachtet auch der Deutsche Verein des Gas- und Wasserfaches e. V. (DVGW) die Grundversorgung mit Trinkwasser als Lebensmittel Nummer eins als die zentrale gesellschaftliche und generationenübergreifende Aufgabe im Sinne der Daseinsvorsorge. Der Masterplan Vor dieser Kulisse entstand im Saarland im Jahr 2018 in intensiver und kollegialer Zusammenarbeit der Landesministerien für Umwelt, für Wirtschaft, Gesundheit und des Inneren mit dem Landesamt für Umwelt- und Arbeitsschutz (LUA) sowie den Landesgruppen des DVGW, dem Verband kommunaler Unternehmen e. V. (VKU) und dem Verband der Energie- und Wasserwirtschaft des Saarlandes e. V. (VEWSaar) zunächst ein Letter of Intent im engen Schulterschluss mit den WVU an der Saar. In der Folge haben die aquabench GmbH und das Institut für sozial-ökologische Forschung (ISOE) GmbH über zweieinhalb Jahre hinweg gemeinsam mit allen Protagonisten den nun vorliegenden Masterplan „Zukunftssichere Wasserversorgung im Saarland 2040“ erarbeitet. Die Orientierung Das Ergebnis bündelt die technologischen Fakten und wissenschaftlichen Grundlagen, die alle Akteure der saarländischen Wasserwirtschaft in die Lage versetzen, valide Maßnahmen zu identifizieren und zu ergreifen, die heute erforderlich sind, um die Wasserversorgung von morgen qualitativ und quantitativ langfristig und nachhaltig, das heißt auch unter ökologischen Gesichtspunkten klimafreundlich sicherzustellen. Dabei ist der Masterplan präzise auf die jeweiligen hydrogeologischen Besonderheiten aller Wassergewinnungsgebiete des Saarlandes ausgerichtet. Ferner berücksichtigt das Werk jene veränderten Rahmenbedingungen, die mit dem Klimawandel verbunden sind, aber auch erkennbare Entwicklungen in puncto Demografie oder Wasserbedarfe und sogar den wachsenden Fachkräftemangel. Mit dem übergeordneten Ziel, die Versorgung der saarländischen Bevölkerung mit hygienisch einwandfreiem Trinkwasser im Sinne einer nachhaltigen Grundwasser-Bewirtschaftung auf lange Sicht weiterzuentwickeln, adressiert der Masterplan in erster Linie saarländische WVU und Wasserbehörden. Ebenso richtet er sich an Städte und Gemeinden, die kommunale Wasserkonzepte entwickeln. Durch seinen ganzheitlichen Ansatz zeigt der Masterplan, etwa durch Digitalisierung und Standardisierung oder seine Empfehlungen in Richtung interkommunaler Kooperationen einzelner WVU, neue Möglichkeiten, Synergien bei der Sanierung bzw. dem Neubau der Wasser-Infrastruktur zu nutzen, um die erforderlichen Investitionen möglichst niedrig zu halten. Empfehlung – neue Kooperationen und Synergien Nach Ergebnissen und Lösungsstrategien des Masterplans wird beispielsweise eine noch intensivere Zusammenarbeit und Vernetzung der WVU untereinander notwendig werden, um künftig temporäre und punktuelle Spitzenverbräuche (Peaks) besser und wirtschaftlicher kompensieren zu können, indem sich benachbarte Versorger „gegenseitig aushelfen“. Hier spricht der Plan konkret von „Verbundsystemen zur gegenseitigen Besicherung in der Wasserwirtschaft“. Durch die vorhandenen Strukturen und die von vornherein gute, für das Saarland typische Vernetzung, sind die Voraussetzungen hierfür gegeben. „Im Unterschied zu vielen kleinteiligen Insellösungen macht der Masterplan deutlich, wie viel Potenzial in ei­ner stärkeren Vernetzung der saarländischen WVU untereinander, dem Teilen von Know-how, Engagement und Materialien, schlummert“, weiß Dr. Hanno Dornseifer, Vorstandsvorsitzender des VEWSaar. „Best Practices in diesem Kontext helfen den WVU zudem, ihre Prozesse angesichts neuer Herausforderungen schneller und effizienter zu optimieren.“ Der Masterplan evaluiert Maßnahmen aus der Vergangenheit wie das ÖWAV (Ökologische Wasserversorgungskonzept Saar von 1996), analysiert die Ist-Situation der saarländischen Wasserversorgungslandschaft und definiert schließlich die notwendigen Handlungsempfehlungen in technischer und betriebswirtschaftlicher sowie in struktureller und personeller Hinsicht. Konkret beschreibt er mit Blick auf seine Empfehlungen für die WVU die relevanten Parameter der einzelnen Wassergewinnungsgebiete. Dabei umfassen die zugrunde gelegten Erhebungen das nutzbare und zukünftig zur Verfügung stehende Grundwasserdargebot inklusive Grundwasserneubildung, die Leistungsfähigkeit der bestehenden Infrastruktur (Status quo von Brunnen, Aufbereitung, Transport und Speicherung) sowie Hochrechnungen der zukünftigen Trinkwasserbedarfe im Kontext von Faktoren wie Klimawandel, Demografie oder Urbanisierung. Leitfaden – die „Gute wasserfachliche Praxis“ An der Erstellung des Masterplans Wasserversorgung 2040 waren strukturell fünf sog. Themenkreise beteiligt, die sich um die Evaluierung des Ökologischen Wasserversorgungskonzeptes Saar (ÖWAV 1996), um Kennzahlen und die Ist-Situation der Unternehmen, Herausforderungen und notwendige Antworten sowie kaufmännische Fragestellungen und Managementsysteme drehten. In Summe sind alle daraus abgeleiteten Erkenntnisse in die Definition des Leitfadens der „Guten wasserfachlichen Praxis“, der für die saarländischen Wasserversorgungsunternehmen verpflichtend werden soll, eingeflossen. Dieser liefert die wasserwirtschaftlichen, technischen und betriebswirtschaftlichen Leitlinien für eine nachhaltige Wasserversorgung. Darauf aufbauend wird mit Zukunftsszenarien bis 2040 der jeweils zu erwartende Handlungsbedarf abgeleitet. Grundwasserneubildung Die Grundwasserneubildung, ein zentraler Bestandteil des Masterplans, gehört im Saarland insofern zu den bedeutendsten wasserwirtschaftlichen Kenngrößen, als Grundwasser hier die wichtigste Trinkwasserquelle ist. Ergebnisse der Untersuchungen, die aus dem Masterplan hervorgehen, zeigen, dass das Saarland in dieser Beziehung die vergleichsweise komfortabelste Position unter allen Bundesländern in Deutschland einnimmt. Im Vergleich zu den Jahren 1961 - 1990 gehen die Experten in der aktuellen Periode von 1991 - 2020 von einer rechnerisch um circa 5,9 % marginal geringeren Neubildung aus. Grundsätzlich wird daher zukünftig aus Vorsorgegründen eine mögliche Abnahme von 10 % bei den Grundwasserneubildungsdaten des ÖWAV für die nächsten Jahrzehnte veranschlagt. „Mit dem Masterplan setzt das Saarland deutschlandweit frühzeitig Maßstäbe in puncto Zukunftssicherheit seiner Wasserversorgung“, erklärt Dr. Ralf Levacher, Landesgruppenvorsitzender des VKU Saarland. „Angesichts der großen und vielschichtigen Herausforderungen gilt es jedoch jetzt, sich nicht auf dem Erreichtem auszuruhen, sondern in einem ständigen Verbesserungsprozess dieses existenzielle Element der Daseinsvorsorge auch in den kommenden Jahrzehnten sicherzustellen. Dies bedarf weiterer erheblicher Anstrengungen und wird auch eine Menge zusätzlicher Investitionen erfordern“, gibt der Manager zu bedenken. „Dies leisten zu können und dabei den Wasserbezug für die saarländischen Verbraucher bezahlbar zu erhalten, wird dabei eine besondere Herausforderung sein und möglicherweise die eine oder andere strukturelle Veränderung erforderlich machen.“ Wasserpreis für die Endkunden Den hohen Qualitätsstandard der Wasserversorgung in Deutschland unter schwierigeren Rahmenbedingungen zu halten, wird nicht zu Nulltarif möglich sein. Hier stellen Ansatz und Systematik des Masterplans für das Saarland sicher, dass flächendeckend alle Einsparpotenziale auch genutzt und umgesetzt werden. Folgende abschließende Betrachtung verdeutlicht besonders gut den Status quo und die reale Verhältnismäßigkeit vor dem Hintergrund der Dimension der Herausforderungen, denen sich die Wasserwirtschaft an der Saar gegenübersieht: Derzeit kostet der Liter Trinkwasser im Saarland durchschnittlich 0,0025 Euro (ein Viertel Cent). Das sind bei einem Durchschnittsverbrauch von circa 47.000 Litern pro Person und Jahr circa 117,50 Euro jährlich. Sollte der durchschnittliche Wasserpreis z.B. um ein Drittel steigen, liegen wir hier bei einem Mehraufwand von circa 40,10 Euro pro Person und Jahr. Das sind ungefähr 11 Cent pro Person und Tag.

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