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Nicht-hydrostatische Klimamodellierung, Teil II (NHCM-2)

Aufgrund des steigenden Bedarfs an Informationen über die Auswirkungen des Klimawandels auf lokaler Skala werden Regionale Klimamodelle (RCMs) in zunehmendem Maße mit höheren Auflösungen betrieben. Heutige RCMs sind in der Lage viele regionale Klimaprozesse zu erfassen und sie decken die meso-beta Skala (20 km bis 200 km) für Anwendungen in der Klimaforschung mit ausreichender Qualität ab. Basierend auf den Erfolg in der Numerischen Wettervorhersage (NWP) und gestützt vom generellen Fortschritt im Bereich der Computertechnologie, beginnen RCMs nun auch in die meso-beta Skala (2 km bis 20 km) vorzudringen. Dieser Skalensprung ist jedoch nicht trivial. Relevante Prozesse (z.B. hochreichende Konvektion) auf formals nicht aufgelösten Skalen werden nun aufgelöst, und es ist größten Teils unklar, wie heutige RCMs (ursprünglich für gröbere Skalen entwickelt) in der Lage sind, Klimaprozesse und deren skalenübergreifendes Wechselspiel zu erfassen. Im komplexen Gelände, wo Gebirge substanziellen Einfluss auf Wetter und Klima haben, gewinnt dies durch den Einfluss der Orographie zunehmend an Bedeutung. Darüber hinaus wird auch die Modellevaluierung zur Herausforderung: Beobachtungsdaten, welche die natürliche Variabilität in ausreichendem Maße abdecken, existieren nur in Ausnahmefällen (z.B. in speziellen Messkampagnen) und zeitliche und räumliche Versetzungen zwischen modellierten und beobachteten Größen ('double penalty problem') beschränken den Einsatz der traditionellen Fehlerstatistik. Im Vorläuferprojekt 'Nicht-hydrostatische Klimamodellierung (NHCM-1)', das vom Österreichischen Wissenschaftsfonds (FWF) gefördert wurde (Projektnummer P19619-N10), wurden erste Testsimulationen im Klimamodus auf Skalen, bei denen hochreichende Konvektion aufgelöst wird (=3 km Gitterpunktsabstand), im europäischen Alpenraum durchgeführt und analysiert. usw.

Programm zur langfristigen Sicherung der Grundwasserqualitaet im Einzugsbereich des Wasserwerkes Vechta

Ziel: Ziel des Projektes ist es, (1) auf der Basis der Analyse der raeumlichen Verteilung von aktuellen Landnutzungsformen sowie den pedologischen und hydrogeologischen Verhaeltnissen den Untersuchungsraum in Zonen potentieller Grundwassergefaehrdung durch den vertikalen und horizontalen Wasser- und Stofftransporte in den Aquiferen des Wasserwerkes Vechta zu differenzieren, (2) auf der Basis von Gelaendeuntersuchungen sowie Laboranalysen von Bodenwasser- und Naehrstoffkonzentrationen die Gefaehrdung des Grundwassers und der Trinkwassergewinnung durch Boden- und Landnutzungsverhaeltnisse zu quantifizieren und zu bewerten sowie (3) Schutz- und Praeventionsstrategien zur langfristigen Sicherung der Trinkwassergewinnung im Wasserwerk Vechta abzuleiten. Methode: Erstellung einer digitalen Datengrundlage auf der Basis vorhandener ATKIS- und NIBIS-Daten zu den Landnutzungs-, Boden- und Hydrologieverhaeltnissen, Einsatz von Satellitenbildern zur Erfassung der aktuellen Landnutzung, Durchfuehrung von Bohrungen und Sickerwassermessungen sowie Beprobungen und Laboranalysen von Bodenwasser und Bodenwasserloesungen, statistische Analysen klimatologischer, hydrologischer und hydrogeologischen Datenmaterials sowie Ergebnissen der Naehrstoffanalysen regelmaessig gezogenen Boden-, Niederschlags- und Wasserproben. Integration von Daten und Modellierung von Teilprozessen sowie Praesentation von Ergebnissen mit Einsatz eines Geographischen Informationssystems.

Großräumige Analyse von Verbuschungsflächen mit NOAA-AVHRR-Daten in Namibia

Seit 1979 erfassen Satelliten der NOAA-Serie die Erde und liefern damit eine der längsten kontinuierlichen Bild-Datenreihen von Satelliten überhaupt. Durch ihre großflächige Abdeckung, ihre hohe zeitliche Auflösung und ihren kostengünstigen Empfang eignen sich diese Daten hervorragend zum Monitoring. Bislang werden diese langen Zeitreihen noch kaum herangezogen, um langfristige Veränderungen von Oberflächenphänomenen zu beschreiben, denn der Großteil der Fernerkundungsarbeiten beschäftigt sich mit neueren Sensoren und deren Anwendungen. Gerade vor dem Hintergrund der Landdegradierung durch unangepaßte Landnutzung in den Trockenräumen der Erde sollten die vorhandenen archivierten Datenreihen zur Langzeitanalyse aber genutzt werden und die Ergebnisse in Konzepte des Landmanagements einfließen. In Namibia vollzieht sich in den Nationalparks und dem Weideland die Landdegradierung durch eine massive Verbuschung, v.a. mit Acacia mellifera. Die Verbuschungsdynamik der letzten 20 Jahre soll in Etosha mit NOA-AVHRR-Daten erfasst werden. Die Ergebnisse aus dem Etosha-Nationalpark können dann zum Monitoring der Verbuschung in Namibia von örtlichen Institutionen eingesetzt werden. So ist die Inwertsetzung der Daten gewährleistet und durch die Weiterentwicklung der NOAA-Serie durch das MODIS-System auch für die Zukunft gewährleistet.

Allergiegefahr durch die Beifuß-Ambrosie

Ziel: Eintragswege der Ambrosia-Pflanze erkennen. Methode: intensive Untersuchungen zu Verbreitung und Einschleppungswegen der Beifuß-Ambrosie durch - Literaturrecherche (floristisch orientierte Zeitschriften, Verbreitungsatlanten, Internet) - Expertenbefragung - Auswertung von Basisdaten der Zentralstelle für Floristische Kartierung - Auswertung von Pollenmessdaten von 30 Pollenmessstationen - Gezielte Nachsuche von gemeldeten Vorkommen und potenziellen Einschleppungslokalitäten (Ölmühlen, Binnenhäfen, Bahnhöfe) - Geländekartierungen und vegetationskundliche Untersuchungen in Süd- und Ostdeutschland - Untersuchung von Vogelfutterproben auf Ambrosia-Früchte - Bestimmung von Keimungsraten - Populationsbiologische Untersuchungen auf dem Versuchsbeet im Botanischen Garten der Universität Frankfurt am Main - Bekämpfungsversuche.

Ochlerotatus japonicus

Ziel ist die Verbreitung von 'Ochlerotatus japonicus' weiter zu beobachten, Bekämpfungsstrategien zu erarbeiten und weiteres Grundwissen über diese Art zu erlangen. Priorität hat dabei das 2009 begonnene Monitoring in Süddeutschland mit Fokus auf Baden-Württemberg und der Oberrheinebene.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Variation der antarktischen Wolkenkondensationskern- (CCN) und Eiskeim- (INP) Konzentrationen und Eigenschaften an NEumayer III im Vergleich zu deren Werten in der Arktis an der Forschungsstation Villum (VACCINE+)

Das aktuelle Klima der Erde verändert sich schneller, als von den meisten wissenschaftlichen Prognosen vorhergesagt wurde. Dabei erwärmen sich die Polargebiete schnellsten von allen Regionen der Erde. Die Polargebiete haben auch starke globale Auswirkungen auf das Erdklima und beeinflussen daher das Leben und die Lebensgrundlagen auf der ganzen Welt. Trotz der großen Fortschritte der Polarforschung der letzten Jahre gibt es nach wie vor schlecht verstandene Prozesse; einer davon ist die Aerosol-Wolke-Klima-Wechselwirkung, die daher auch nicht zufriedenstellend modelliert werden können. Wolken und deren Wechselwirkungen im Klimasystem sind eine der schwierigsten Komponenten bei der Modellierung, insbesondere in den Polarregionen, da es dort besonders schwierig ist, qualitativ hochwertige Messungen zu erhalten. Die Verfügbarkeit hochwertiger Messungen ist daher von entscheidender Bedeutung, um die zugrunde liegenden Prozesse zu verstehen und in Modelle integrieren zu können. Im ersten Teil des hier vorgeschlagenen Projekts schlagen wir, d.h. TROPOS, vor, die bestehenden Aerosolmessungen an der Neumayer III-Station um in-situ Wolkenkondensationskern- (CCN) und Eiskeim- (INP) Messungen zu erweitern für einen Zeitraum von fast zwei Jahren. Die erfassten Daten wie Anzahl der Konzentrationen, Hygroskopizität, INP-Gefrierspektren usw. werden mit meteorologischen Informationen (z.B. Rückwärtstrajektorien) und Informationen über die chemische Zusammensetzung der vorherrschenden Aerosolpartikel verknüpft, um Quellen für INP und CCN über den gesamten Jahreszyklus zu identifizieren. In einem optionalen dritten Jahr wollen wir die Ergebnisse der südlichen Hemisphäre mit den TROPOS-Langzeitmessungen des CCN und INP aus der Arktis (Villum Research Station) vergleichen, welche uns im Rahmen dieses Projekts von DFG-finanzierten TR 172, AC3, Projekt B04 zur Verfügung stehen werden. Ein Ergebnis des beantragten Projekts wird ein tieferes Verständnis dafür sein, welche Prozesse die CCN- und INP-Population in hohen Breiten dominieren. Die im Rahmen des vorliegenden Projekts gesammelten quantitativen Informationen über CCN und INP in hohen Breiten werden öffentlich zugänglich veröffentlicht, z.B. für die Evaluierung globaler Modelle und Satellitenretrievals.

Dichtetrends: Produzieren schneller wachsende Bäume auch mehr Biomasse?

Gemessen an der Holzproduktion hat die Produktivität vieler Waldstandorte in Europa in den vergangenen Jahrzehnten zugenommen. Zahlreiche Befunde belegen für verschiedene Baumarten, Standorte und Regionen ein gesteigertes Volumenwachstum der Waldbestände im Vergleich zu früher. Für die Nadelhölzer ist bekannt, dass breitere Jahrringe im Mittel eine geringere mittlere Holzdichte aufweisen. So stellt sich die Frage, ob die erhöhte Volumenproduktion gleichbedeutend ist mit einer Erhöhung der Biomasseproduktion, oder ob sich die produzierte Biomasse lediglich auf ein größeres Holzvolumen verteilt. In dem Forschungsvorhaben wollen wir aufklären, ob sich die Dichte der Jahrringe unter Berücksichtigung des gesteigerten Wachstums langfristig verändert hat. Dazu untersuchen wir anhand von Stammscheiben verschieden alter Bäume der Baumarten Fichte (Picea abies) und Buche (Fagus sylvatica) die Zusammenhänge zwischen der Jahrringdichte, der Jahrringbreite, dem Baumalter, dem Kambialalter und dem Kalenderjahr. Das Untersuchungsmaterial stammt sowohl von großräumigen Wachstumserhebungen als auch von experimentellen Düngungs-Versuchsflächen. Die Holzdichte der Jahrringe wird mit dem Verfahren der Hoch-Frequenz-Densitometrie (HF-Densitometrie) ermittelt. Die Frage nach trendhaften Veränderungen der Holzdichte und Biomasseproduktion ist relevant für die Abschätzung der Kohlenstoffbindung der Wälder und auch für die Beurteilung der Qualitätseigenschaften des produzierten Holzes.

Zur jungpleistozänen Vergletscherung im Hochgebirge von Taiwan

Taiwan besteht im östlichen Teil aus einem Gebirge mit mehr als 20 über 3000 m hohen Gebirgsstöcken, gipfelnd am Wendekreis im Yu Shan (3952 m). TANAKO und KANO (1934) und PANZER (1935) beschrieben glazigene Formen: u.a. Kare am Nanhuta Shan, Kritzungen, Rundhöcker und einen glazialen Talschluß am Hsueh Shan, eine Seitenmoräne am Yu Shan. Interpretationen von Luftbildern, luftbildgestützten Karten und topographischen Karten dienten der Auswahl dreier Untersuchungsgebiete, in denen die aktuelle hydrologische Situation den Erhalt glazialer Formen und Sedimente ermöglicht. Glazigene Ablagerungen und deren maximale Ausdehnung sind bisher nicht durch Feldarbeiten untersucht. Die geplanten Geländearbeiten dienen Erkundung und Kartierung von glazialen und glaziafluvialen Sedimenten, fossilen Böden sowie von gletschergeformten Gesteinsoberflächen. Die Feldbefunde und dabei gewonnene Proben sollen Aufschluß über die Ergiebigkeit der Untersuchungsgebiete im Hinblick auf Datierungsmöglichkeiten geben. Das Projekt ist ein Pilotprojekt für mögliche weitere, gezielte Arbeiten, die der Rekonstruktion der jungpleistozänen Schneegrenze und der Zeitstellung der Talgletscherbildung dienen. Der Beitrag bildet einen Mosaikstein in der Forschung über die Klimaentwicklung im monsunalen System Ostasiens.

Aktionsprogramm Umwelt und Gesundheit NRW (APUG NRW), Aktionsprogramm Umwelt und Gesundheit (APUG) NRW

Das Thema 'Environmental health' erfordert die enge Zusammenarbeit zwischen Verantwortlichen des Gesundheits- und des Umweltsektors. Um diesen Querschnittsbereich auch mit begrenzten Ressourcen erfolgreich zu bearbeiten, besteht - wie inzwischen weithin anerkannt - ein hoher Bedarf an neuen Formen des Informationsaustausches, der Abstimmung und Kooperation. Die sich entwickelnden Strukturen und Abläufe müssen evaluiert und optimiert werden. Vor diesem Hintergrund entstand auf europäischer Ebene eine Serie ministerieller Konferenzen 'Umwelt und Gesundheit'. Zur zweiten Europäischen Ministerkonferenz in Helsinki (1994) legte die Weltgesundheitsorganisation (WHO) den europäischen Aktionsplan Umwelt und Gesundheit (EHAPE) vor. Auf der Konferenz verpflichteten sich die teilnehmenden Mitgliedsstaaten, bis 1997 sogenannte Nationale Aktionspläne Umwelt und Gesundheit (National Environmental Health Action Plans, NEHAPs) zu erarbeiten. Im Jahre 1999 waren 40 der 51 Staaten dieser Verpflichtung nachgekommen. Das deutsche Aktionsprogramm - zu dem auch eine umfangreiche Dokumentation gehört - wurde unmittelbar vor der dritten Europakonferenz in London (1999) vom Bundesministerium für Umwelt und vom Bundesministerium für Gesundheit veröffentlicht. Gemäß NRW-Koalitionsvereinbarung 'Eine Allianz für Nordrhein-Westfalen' (Abschnitt I.3.11) vom Sommer 2000 wird nunmehr auch für NRW ein Aktionsprogramm Umwelt und Gesundheit entwickelt. Zur Unterstützung bei der Entwicklung und Umsetzung des Programms auf Landesebene fördert das Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (MUNLV) des Landes Nordrhein-Westfalen seit dem 1.10.2000 das Kooperationsprojekt 'Aktionsprogramm Umwelt und Gesundheit NRW', an dem die Universität Bielefeld und das Landesinstitut für den Öffentlichen Gesundheitsdienst beteiligt sind. Projektaufgabe ist es, bei der Vorbereitung und Betreuung des Aktionsprogramms mitzuwirken und als wissenschaftliche Geschäftsstelle für das Aktionsprogramm zu fungieren. Das 'Aktionsprogramm Umwelt und Gesundheit NRW' soll sich an den WHO-Vorgaben, an bereits vorliegenden NEHAPs und am bundesdeutschen Aktionsprogramm orientieren. In Anlehnung an Modalitäten der Gesundheitsberichterstattung ist geplant, Teilaufträge vergeben werden, die der Erstellung schriftlicher Beiträge für das Aktionsprogramm dienen oder auf andere Weise die Erarbeitung der Aktionsprogrammes unterstützen. Es ist vorgesehen, daß das 'Aktionsprogramm Umwelt und Gesundheit NRW' in einem breit angelegten Informations- und Diskussionsprozeß - z.B. in einem zu schaffenden Forum - erarbeitet und unter den Beteiligten mit dem Ziel weitgehender Konsensbildung abgestimmt wird. Eine Evaluation des Vorhabens ist ebenfalls geplant.

Vorstudie zum 'Abfallwirtschaftskonzept Ruhrtal'

Veranlassung: In den letzten Jahren hat in der Lösung der Umwelt- und Abfallproblematik der integrierte Umweltschutz mehr und mehr an Gewicht gewonnen. Die Lösungsansätze umfassen dabei heute in gleichem Maße die Industrie, die Verbraucher und die entsorgungspflichtigen Körperschaften. Die im Wandel begriffenen Zielsetzungen der Abfallwirtschaft schlagen sich in einer Reihe von Gesetzesnovellen, Verordnungen und technischen Anleitungen nieder. Von besonderer Bedeutung ist hier die gesetzliche Verpflichtung zur Erstellung eines Abfallwirtschaftskonzeptes und jährlich fortzuschreibender Abfallbilanzen für Betriebe, deren jährliches Abfallaufkommen 500 kg (für besonders überwachungsbedürftige Abfälle) bzw. 2000 t (für Massenabfälle) überschreitet. Abgesehen von der Pflicht zur Erfüllung der gesetzlichen Vorgaben liegt die Erarbeitung betrieblicher Abfallwirtschaftskonzepte mit dem Ziel der Abfallvermeidung bzw. - minimierung aufgrund der in letzter Zeit drastisch gestiegenen Entsorgungskosten auch im eigenen Interesse der Betriebe. Zur Umsetzung dieser Rahmenbedingungen wurde beispielhaft für den Bereich Wasserbeschaffung der Dortmunder Stadtwerke AG im Ruhrtal mit der Erarbeitung einer betriebsinternen Abfallbilanz als Vorstudie zur Erstellung eines betrieblichen Abfallwirtschaftskonzeptes begonnen. Die Hauptzielsetzungen dieser Vorstudie können wie folgt zusammengefasst werden: - Aufzeigen des gesetzlichen Rahmens; - Betriebsinterne Erfassung der Abfallströme nach Menge, Art und Herkunft; - Ermittlung der Kosten für Weiterverarbeitung, Lagerung, Transport und Entsorgung der anfallenden Abfall- bzw. Reststoffmengen; - Ermittlung von Vermeidungs-, Verminderungs- und Verwertungspotentialen; - Generelle Optimierung des betrieblichen Abfallmanagements Ergebnisse: Zur Bestandsaufnahme und Mengenerfassung wurde für sämtliche Betriebseinheiten systematisch eine mehrjährige, detaillierte Abfallbilanz erarbeitet und daraus praxisnahe Empfehlungen für ein weitergehendes Abfallwirtschaftskonzept abgeleitet.

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