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Fließgewässer- und Auenökosysteme zählen weltweit zu den am stärksten degradierten Lebensräumen, die unter einer Vielzahl anthropogener Belastungen wie Landwirtschaft, Urbanisierung und Entwaldung leiden. Diese Faktoren bewirken einen rapiden Rückgang der Biodiversität und der ökologischen Integrität. Angesichts der Tatsache, dass globale Schutz- und Wiederherstellungsbemühungen oft unzureichend sind - vor allem aufgrund der Beschränkung auf einzelne Ökosysteme und der begrenzten Reichweite der Initiativen - zielt dieses Projekt darauf ab, auf interkontinentaler Ebene die Zusammenhänge zwischen aquatischen und terrestrischen Ökosystemen zu erforschen und Ansätze für deren Schutz und Renaturierung zu entwickeln. Die Forschung beginnt mit einer Synthese des vorhandenen Wissens über die Renaturierung von Flüssen und Auen, um zu untersuchen, inwiefern aktuelle Projekte aquatisch-terrestrische Verbindungen berücksichtigen. Diese grundlegende Analyse ebnet den Weg für weiterführende empirische Untersuchungen. Anschließend wird die Untersuchung der gegenseitigen Vorteile der Wiederherstellungsbemühungen durch die Analyse der Beziehungen zwischen Gemeinschaften aquatischer Makroinvertebraten und terrestrischen Vogelpopulationen fortgesetzt. Dies wird tiefe Einblicke in die Gesamtintegrität der Ökosysteme und die Wechselwirkungen zwischen Auen- und Wasserhabitaten liefern. Um den Erfolg verschiedener Restaurierungsszenarien vorherzusagen und zu simulieren, werden in diesem Projekt fortschrittliche Techniken des Bayesian Structural Equation Modeling und hochauflösende globale Datensätze genutzt. Diese Modellierung wird die Auswirkungen von Veränderungen im Flussmanagement auf sowohl aquatische als auch angrenzende terrestrische Lebensräume analysieren. Die erwarteten Ergebnisse sollen die Umweltpolitik und Erhaltungsstrategien unterstützen sowie die Implementierung wichtiger internationaler Umweltrahmen fördern. Die gewonnenen Erkenntnisse werden eine wesentliche Grundlage für die Entwicklung von Strategien zur Ökosystemrestaurierung bieten, die direkt zur Verbesserung der globalen Biodiversität und ökologischen Resilienz beitragen. Diese Ergebnisse werden zukünftige Restaurierungsbemühungen leiten, um sicherzustellen, dass die Bedürfnisse sowohl aquatischer als auch terrestrischer Umgebungen effektiv adressiert werden.
In aquatischen Ökosystemen ist der Nährstoffkreislauf eine entscheidende Ökosystemfunktion. Sowohl Stickstoff (N) als auch Phosphor (P) sind essentielle Nährstoffe für aquatische Lebensformen, doch im Übermaß verursachen Stickstoff und Phosphor Eutrophierung. Eutrophierung ist eine globale Beeinträchtigung des Ökosystems, bei der ein Überschuss an Nährstoffen die Struktur und Funktion von Süßwasserökosystemen verändert. Die wichtigsten Auswirkungen der Eutrophierung sind eine übermäßige Zunahme der Algenbiomasse und -produktivität, eine Beeinträchtigung der physikalisch-chemischen Wasserqualität (d. h. Zunahme von Farbe, Geruch und Trübung), anoxische Gewässer, Fischsterben und Einschränkungen der Wassernutzung für Erholungszwecke. Die Eutrophierung ist seit den späten 1980er Jahren in ganz Europa als erhebliches Umweltproblem erkannt worden und stellt auch heute noch eine Herausforderung dar. Um ein gesundes Ökosystem zu erhalten, sollte der Phosphorgehalt im Wasser kontrolliert werden. Phosphor wird nicht vollständig aus dem aquatischen Ökosystem entfernt, sondern von einem Kompartiment (d. h. Wasser) in ein anderes (d. h. Flussbettsubstrate und/oder Biota) immobilisiert. Bei dieser P-Immobilisierung spielen mikrobielle Biofilme eine Schlüsselrolle, indem sie gelösten Phosphor aus dem Wasser einschließen. Dieser Einschluss kann in zwei verschiedenen Pools erfolgen (d. h. intrazellulär oder extrazellulär). Das Wissen über die biologischen Mechanismen des Biofilm-P-Einschlusses in aquatischen Ökosystemen ist jedoch nach wie vor begrenzt. Außerdem kann die Fähigkeit von Biofilmen, P einzuschließen, von ihren Stoffwechselprofilen abhängen. Genauer gesagt bestimmt der C-bezogene Stoffwechsel die Fähigkeit von Biofilmen, organische Verbindungen zu mineralisieren und für ihr Wachstum zu nutzen, und der P-bezogene Stoffwechsel ist mit ihrer Fähigkeit verbunden, verschiedene P-Quellen aufzunehmen. Aus diesem Grund erwarte ich, dass die Fähigkeit aquatischer Ökosysteme, P aus aquatischen Ökosystemen aufzunehmen, von der Struktur und Aktivität der Biofilme abhängt. Das Hauptziel dieses Projekts ist es, zu verstehen, wie Energiequellen in Flussökosystemen die Wege der P-Einlagerung innerhalb von Biofilmen beeinflussen. Insbesondere soll (i) geklärt werden, wie die Kombination von autotrophen und heterotrophen Energiequellen (d. h., (ii) die Auswirkung autotropher und heterotropher Energiequellen auf den C- und P-Stoffwechsel in Biofilmen und ihre Verbindung zu den P-Einlagerungspools zu testen und (iii) die Muster der intrazellulären P- und extrazellulären P-Einlagerungswege in Biofilmen und die Stoffwechselprofile mit den Längsgradienten des Lichts und der Qualität des gelösten Sauerstoffs in Flussökosystemen zu verknüpfen.
Das Vorkommen von organischen Mikroverunreinigungen (OMP) in Gewässern ist aufgrund ihrer potenziellen Bedrohung für die Umwelt und die menschliche Gesundheit sehr kritisch. Kläranlagenabläufe sind eine der Hauptquellen für OMPs; deshalb werden derzeit neue rechtliche Rahmenbedingungen diskutiert und verschiedene Technologien zur Reduktion von OMPs untersucht. Granulierte Aktivkohlefilter (GAK) haben sich als geeignete Technologie zur Entfernung von OMP aus Kläranlagenabläufen etabliert. Neben der adsorptiven Entfernung sind GAK-Filter auch in der Lage, organische Stoffe und OMPs biologisch zu entfernen. Die Phänomene, die diesen adsorptiven und biologischen Abbau steuern, sowie die Synergien zwischen diesen beiden Mechanismen sind von großer Bedeutung, jedoch sind die Prozesse sehr komplex. Zum einen handelt es sich bei Abwässern um Multikomponentengemische, die schwer zu charakterisieren sind, und zum anderen sind die verschiedenen Wechselwirkungen zwischen GAK, Biofilm, OMP und organischen Stoffen nur schwer experimentell zu erfassen. Mathematische Modelle sind ein leistungsfähiges Instrument zur Überwindung solcher experimentellen Hindernisse, zur Analyse verschiedener Szenarien und zur Unterstützung der Planung weiterer Experimente. Anhand von Versuchsdaten wurde ein erstes mathematisches Modell entwickelt, das die Entfernung von gelöstem organischem Kohlenstoff in einem biologisch aktiven GAK-Filter zufriedenstellend beschreiben kann. Dieses Projekt zielt darauf ab, dieses Modell zu verbessern und um neue Schlüsselmerkmale zu erweitern, die für eine weitere Anwendung erforderlich sind. Insbesondere sollen drei Hypothesen getestet werden: (i) Ist es möglich, die Porengrößenverteilung in das Modell aufzunehmen? Die Porengrößenverteilung ist ein Schlüsselparameter für die Charakterisierung der verschiedenen GAK-Typen, daher ist ihre Implementierung in das Modell unerlässlich. Die herkömmlichen Ansätze erfordern jedoch Parameter, die schwer zu bestimmen sind. (ii) Könnte eine mikrobielle Gemeinschaft, die den Stickstoffzyklus einschließt, die Qualität des Modells verbessern? Auf der Grundlage experimenteller Belege, die den biologischen Abbau von OMPs mit der Aktivität von Nitrifikanten in Verbindung bringen, zielt das Projekt darauf ab, co-metabolische Prozesse zu implementieren und ihre Auswirkungen auf die globalen Modellierungsergebnisse zu bewerten. (iii) Wie können einzelne OMPs in das Modell einbezogen und ihr Verhalten zufriedenstellend wiedergegeben werden? Die Vorhersage des Abbaus einzelner OMPs ist von großer Bedeutung. Daher werden exemplarisch vier OMPs in das Modell aufgenommen und als Stellvertreter für den Abbau weiterer OMPs verwendet. Da die mechanistische Beschreibung der OMPs sehr kompliziert werden kann, wird der Ansatz des mechanistischen Modells mit Methoden des maschinellen Lernens kombinieren.
In Flussauen von Flussmittelläufen in gemäßigten Klimazonen ist der Grundwasserstrom typischerweise vornehmlich talabwärts gerichtet. Die hydrologische Funktion der Auengrundwasserleiter hängt allerdings vom Vorhandensein hydrogeologisch relevanter Strukturen ab, und das Grundwassersystem wird stark durch Wasser- und Stoffflüsse über seine Ränder beeinflusst. Das beantragte Projekt zielt daher darauf ab, die hydrogeologischen Steuergrößen für diese Flüsse zu charakterisieren und die relative Bedeutung der Ränder für die Wasserbilanz und den Umsatz gelöster Stoffe in Auengrundwasserleitern zu ermitteln. Als Untersuchungsgebiet dient die Ammeraue bei Tübingen (Südwestdeutschland), die typisch für Auengebiete entlang von Flussmitteläufen in gemäßigten Klimazonen ist und bereits von den Antragstellern im Rahmen des SFB1253 CAMPOS untersucht wurde. Für die Modellierung und Vorhersage der hydrologischen Funktion des Auengrundwasserleiters und seiner Ränder ist es wichtig, die räumliche Lage, Geometrie und die Eigenschaften hydraulisch leitfähiger Strukturen an den Auenrändern zu erkunden. Unsere Untersuchungen zielen daher darauf ab, geologische Strukturelemente an den Auenrändern zu charakterisieren, die die Gesamtflüsse des Grundwassers und der darin gelösten Stoffe durch den Auengrundwasserleiter bestimmen. Hierfür entwickeln wir arbeits- und kosteneffiziente Methoden, mit denen sich die räumliche Ausdehnung und Geometrie der Ränder (mittels geophysikalischer Methoden) abbilden und die hydraulische Konnektivität zu den Auengrundwasserleitern (mittels hydraulischer Methoden) charakterisieren lassen. Mit besonderem Fokus auf die identifizierten hydrogeologisch relevanten Strukturelemente an den Auenrändern wollen wir die Wasserflüsse und die Stoffströme bestimmen, die die Ränder des Auengrundwasserleiters passieren, um ihre relativen Beiträge innerhalb des Auengrundwasserleiters zu quantifizieren. Wir untersuchen hierfür insbesondere die zeitliche Grundwasserdynamik, um zu bestimmen, unter welchen hydrologischen Bedingungen ein erhöhter Wasseraustausch stattfindet. Die experimentellen Projektergebnisse fließen in ein konsistentes numerisches Grundwassermodell ein, um hydrogeologische Messungen vorherzusagen und die Ergebnisse der dynamischen Austauschflüsse zu interpretieren. Schließlich werden wir die geologischen Informationen, die in den verschiedenen Untersuchungsschritten und in vorherigen Arbeiten gesammelt wurden, umfassend geologisch interpretieren. Dies ermöglichst es, die maßgeblichen geologischen Prozesse zu identifizieren, die das Vorkommen und die Wirkung durchlässiger Strukturen an den Rändern von Auengrundwasserleitern bestimmen sowie die Austauschprozesse über die Ränder kontrollieren. Dieser Ansatz erlaubt es, unsere Ergebnisse auf andere Standorte zu übertragen und zu verallgemeinern.
Seen gelten als Hauptverursacher von atmosphärischem Methan (CH4). CH4-Emmissionen entstehen durch Blasenbildung und diffusiven Transport von CH4 über die Wasser-Atmosphären-Grenzfläche. Letzteres beruht auf einer Übersättigung von gelöstem CH4 im Oberflächenwasser. Während der geschichteten Periode kann die CH4 Konzentration im oxischen Epilimnion die Konzentration des oxischen Hypolimnios übersteigen. Diese Anreicherung von CH4 im Epilimnion ist bisher noch nicht gänzlich verstanden und wird häufig als „Methanparadox“ bezeichnet, da: (i) die vertikale CH4 Diffusion diese Anreicherung nicht verursachen kann, da die CH4 Konzentration niedriger in tieferen Wasserschichten als im Epilimnion ist, und (ii) die CH4 Produktion (Methanogenese) in oxischen Umgebungen normalerweise nicht vermutet wird. Daher gibt es zwei Haupthypothesen bezüglich des Methanparadox, die darauf hindeuten, dass die Hauptquelle für das angereicherte CH4 in den oxischen Schichten entweder (i) der laterale Transport von CH4 aus hochproduktiven Uferzonen ist oder (ii) die Methanogenese, die im oxischen Wasser des Epilimnions stattfindet. Trotz der Bemühungen, die in den letzten Jahren unternommen wurden, um die Hauptquelle(n) und Pfade des angereicherten CH4 im Epilimnion von Seen aufzuklären, fehlt beide Hypothesen immer noch starke Unterstützung durch experimentelle Beweise. Für das beantragte Projekt, werden wir detaillierte Feld- und Labormessungen durchführen, um beide dieser Hypothesen zu testen. Räumliche Verteilungen von CH4konzentrationen, CH4 flüsse, oxische CH4 Produktion sowie Oxidationsraten werden verwendet, um unbekannte CH4 Quellen im Epilimnion zu quantifizieren. Transekte von Vertikalprofilen von gelöstem CH4 die Bestimmung des CH4 Transports innerhalb der litoralen Zone sowie aus der litoralen Zone in die pelagische Zone hinein. Die Erhebung solcher detaillierten Daten, welche für diese Analyse erforderlich sind, wird durch die Verwendung eines hochsensitiven Messystems gewährleistet, welches eine schnelle Erfassung von räumlich hochaufgelösten Verteilungen von gelöstem CH4 ermöglicht. Die CH4 Flüsse sowie Produktions- und Oxidationsraten werden mit Hilfe der Flusskammer Methode und Respirationsassays bestimmt. Unterstützend werden stabile Isotopenanalysen und molekularbiologische Werkzeuge verwendet um die wichtigsten biochemischen Wege und Aktanten zu identifizieren. Die Untersuchungen werden im Untersee (Bodensee) und im Überlingersee durchgeführt. Beide dieser Seen besitzen eine ähnliche Wasserchemie, unterscheiden sich jedoch hinsichtlich ihrer CH4 Konzentrationen, was eine vergleichende Bewertung der CH4 Dynamiken ermöglicht. Insgesamt zielt dieses Projekt darauf ab, das „Methanparadox“ zu enthüllen, indem es nicht nur die Hauptquelle(n) des CH4 im übersättigten Epilimnion entschlüsselt, sondern ebenfalls die Massenbilanz des CH4 in Seen mit ähnlichen Eigenschaften schließt.
Das Verständnis der biogeochemischen Einflüsse auf moderne, aktiv wachsende Mikrobialitablagerungen ist essentiell, um vergangene Umweltbedingungen zu entschlüsseln, bestehende gefährdete Lebensräume zu erhalten und Wissen für zukünftige Bestrebungen z.B. im Bereich der nachhaltigen Entwicklung zu generieren. Die südafrikanischen Mikrobialit-Habitate sind weltweit die am besten entwickelten und biogeographisch am weitesten verbreiteten wachsenden Mikrobialitformationen in der supratidalen Zone, die sich am Land-Meer Übergang unter dem Einfluss von Grund- und Meerwasser bilden. Daher sind die südafrikanischen Standorte sehr dafür geeignet, ein generelles Verständnis darüber zu entwickeln, wie sich die Hydrochemie des Grundwassers als Funktion der lokalen Geologie entlang der Küste verändert und welche Auswirkungen dies auf die dort vorkommenden Organismen und deren Beitrag zur Mikrobialitbildung hat. Ein solches Wissen ist für die Interpretation ähnlicher Lebensräume, sowohl lokal in Südafrika als auch weltweit, essentiell. Darüber hinaus ist es für den Erhalt dieser gefährdeten Ökosysteme mit Blick auf die küstennahe Urbanisierung und zunehmende Grundwasserentnahmen wichtig zu verstehen, welche Rolle das speisende Grundwasser bei der Bildung dieser Habite spielt. In diesem Projekt werden wir (1) eine Multitracerstudie zur Herkunft des die Mikrobialitbecken speisenden Grundwassers durchführen, die den Weg des Niederschlag als Süßwasserquelle über das Grundwasser bis zu den Mikrobialitbecken verfolgt; (2) den anthropogenen Einfluss bzw. die Gefährdung der Habitate mit Hilfe organischer Spurenstoffe unterschiedlichster Herkunft untersuchen; und (3) genetische Ähnlichkeiten auf Populations- und Gemeinschaftsebene geeigneter Taxa bekannter Mikrobialitstandorte mit traditionellen und genetischen Techniken vergleichen, um Aufschluss über die räumliche Trennung bzw. Verbindung zwischen verschiedenen Standorten zu gewinnen. Wir streben in dem Projekt erstmalig eine umfassende geochemische und biologische Betrachtung der Konnektivitätsdynamiken supratidaler, grundwassergespeister Mikrobialit-Habitate an.
Wissenschaftliche Ziele: Ein Modell zum Verständnis des Genflusses von bisexuellen Ursprungspopulationen zu parthenogenen Pionierpopulationen soll entwickelt werden, mit dem die Resistenz solcher Netzwerke gegen genetische Driftphänomene analysiert werden kann. Damit kann erstmals die Bedeutung von Trittsteinhabitaten in ihrer Gesamtheit analysiert werden, da es im vorliegenden Fall möglich sein sollte, aufgrund ihrer besonderen Merkmale (Brackwasserstandorte im Binnenland - selten und aufgrund ihrer früheren Bedeutung als Salzquelle gut dokumentiert) alle derartigen sites zu identifizieren und einzubeziehen. Darüber hinaus wird aus den Ergebnissen der genetischen Analysen ein Beitrag zur Entschlüsselung des Auslösers für den Übergang zur Parthenogenese erwartet, der weiterführende molekularbiologische Grundlagenforschung ermöglicht. Gesellschaftlich/politisch: Durch das Verständnis der Konnektivität zwischen den bisexuellen Ursprungspopulationen und ihren parthenogenetischen Tochterpopulationen wird die Bedeutung der Aufrechterhaltung des Genflusses zwischen ihnen quantifiziert. Damit kann die Effizienz von Erhaltungsmaßnahmen durch die Identifizierung wichtiger Trittsteinhabitate bzw. Maßnahmen zur Wiederherstellung des genetischen Austauschs verbessert werden. Die Entwicklung von Mehrzweck-Managementkonzepten für Schutzgebiete, die den Schutz von weitgehend unterschiedlichen Artengruppen (in diesem Fall Charophyten und Vögel) ermöglichen, wird die Akzeptanz und Effizienz derartiger Unterschutzstellungen erhöhen. In Bezug auf die Zielarten dieses Vorschlags wird das Projekt einen Beitrag zu den Anforderungen der EU-Wasserrahmenrichtlinie leisten, indem es ein entscheidendes Element (Lebensraumingenieur) aquatischer Ökosysteme schützt, das nachweislich in der Lage ist, den guten Umweltzustand bereits gestörter Systeme zu stabilisieren.
Reaktive Stofftransportmodelle sind wichtig für die Vorhersage von Mineralauflösungsreaktionen, der Entwicklung des Porennetzwerks, des Strömungsfelds und der Durchlässigkeit, was u.a. für die Verwitterung in der kritischen Zone, die Entwicklung von Karstsystemen und die technische Kohlenstoffspeicherung von Bedeutung ist. Die Zuverlässigkeit reaktiver Transportmodelle mit Mineralauflösung hängt von der Berücksichtigung der reaktiven Oberflächen ab. Dies in reaktiven Transportmodellen auf der Kontinuumsskala zu berücksichtigen ist schwierig, da die intrinsische Variabilität der Oberflächenreaktivität auf der Mikrometerskala schwer zu quantifizieren ist und die Auswirkungen des Zusammenspiels zwischen der kleinräumigen Variabilität von Strömung und Reaktivität auf den effektiven reaktiven Stofftransport auf größeren Skalen unbekannt sind. Ziel des Projekts ist es daher, die intrinsische Oberflächenreaktivität in reaktiven Transportmodellen zu implementieren, um die Vorhersagbarkeit der Mineralauflösung im Mikrometer- bis Zentimetermaßstab zu verbessern. Auf der Mikrometerskala wird der Einfluss der Oberflächen-Nanotopografie auf die Kalzitauflösung mit zwei Parametrisierungen der Nanorauigkeit bewertet: eine basierend auf der Standardabweichung der Oberflächenhöhe, die andere auf der Verteilung der Oberflächenneigung. Die reaktiven Transportmodelle im Mikrometermaßstab werden auf Testfälle der Mineralauflösung von einzelnen Kristallen bis zu komplexen Porennetzwerken angewandt, für die Datensätze mit gemessener Nanotopografie und Netto-Lösungsraten existieren. Als nächstes schlagen wir eine Upscaling-Strategie vor, um die Variabilität der intrinsischen Oberflächenreaktivität auf der Mikrometerskala in Simulationen auf der Zentimeterskala zu berücksichtigen. Es werden neue Beziehungen zwischen der Porosität und der Permeabilität aufgrund der mikrometerskaligen Simulationen entwickelt. Die hochskalierten Reaktionsraten und die petrophysikalischen Beziehungen werden in Modellen auf der Zentimeterskala implementiert, um die Vorhersagbarkeit der Mineralauflösung zu verbessern. Mit den entwickelten reaktiven Transportmodellen sollen experimentell abgeleitete heterogene Ratenverteilungen und beobachtete bevorzugte Auflösungsmuster reproduziert werden. Schließlich werden wir die Abhängigkeit der Mineralauflösungskinetik von räumlichen und zeitlichen Skalen in Systemen mit heterogener intrinsischer Oberflächenreaktivität untersuchen. Es werden Sensitivitätsstudien durchgeführt, um die Skalenabhängigkeit der effektiven Kalzitauflösung beinicht aufgelöster Variabilität der intrinsischen Oberflächenreaktivität zu verstehen. Für verschiedene Bedingungen werden wir eine Längenskala angeben, von der an die Heterogenität der intrinsischen Oberflächenreaktivität homogenisiert werden kann, was zu konstanten effektiven Koeffizienten führt. Wir erwarten, die allgemeine Anwendbarkeit der entwickelten reaktiven Stofftransportmodelle zu bestätigen.
Die Gesundheitsfolgen des Klimawandels sind bisher aufgrund ihrer Komplexität unzureichend erforscht. So beeinflusst der Klimawandel die menschliche Gesundheit auf verschiedenen, oft indirekten Wegen: Typische Wirkungspfade in Sub-Sahara Afrika sind verringerte landwirtschaftliche Erträge mit Auswirkungen auf Ernährung, Hitzestress und hydro-klimatische Extreme und deren Auswirkungen auf die Malariaprävalenz. Es reicht also nicht, nur direkte Klimavariablen als erklärende Größen zu verwenden. Dieses Teilprojekt liefert deshalb neben raum-zeitlich hoch aufgelösten Klimagrößen auch bio-physikalische Klimafolgenindikatoren wie hydro-klimatischer Extreme (Dürren und Hochwasser) und landwirtschaftliche Ertragsdynamiken zur Beschreibung von Gesundheitsfolgen. Die Übersetzung historisch beobachteter Klimadaten und hochaufgelöster Klimaprojektionen in relevante Klimafolgenindikatoren (landwirtschaftliche Erträge, Wasserverfügbarkeit, Überflutungsflächen, etc.) erfolgt über ein regionales Klimafolgenmodell, das hydrologische und Vegetationsprozesse sowie landwirtschaftliches Management und Produktion integriert. Die Daten stehen dann als erklärende Variablen zur Ableitung der Klimawirkungsfunktionen aus Gesundheitsdaten zur Verfügung, wo entsprechende Beobachtungsdaten fehlen. Einmal definiert, werden die Wirkungsfunktionen verbunden mit den Klima- und biophysikalischen Klimafolgensimulationen genutzt, um i) Gesundheitsprojektionen für die Zukunft zu erstellen und dabei nichtlineare Wirkungen des Klimawandels über bio-physikalische Indikatoren zu berücksichtigen, ii) mögliche Anpassungsoptionen zu bewerten und iii) die Gesundheitsfolgen für die Zielländer über räumlich aufgelöste Prädiktoren hochzuskalieren und für die sozio-ökonomische Folgenuntersuchung bereit zu stellen. In den ersten 3 Jahren lag der Schwerpunkt auf technischen Aspekten und methodischen Arbeiten in Bezug auf das Klima-Downscaling und die Modellierung der biophysikalischen Eingangsdaten für die Gesundheitsreaktionsfunktionen. Mit den neuen 1 km-Klimadaten sind wir sogar über das ursprünglich geplante Ziel der räumlichen Detaillierung hinausgegangen, was folglich eine höhere Auflösung der biophysikalischen Wirkungsdaten für die Wirkungsreaktionsfunktionen ermöglichte. Damit ist ein klarer Fahrplan für die in der nächsten Projektphase geplanten Studien vorgegeben, welche zum Ziel haben, den Teilprojekten die von ihnen benötigten Klimafolgendaten zur Verfügung zu stellen und sie bei der mathematischen Modellierung zu unterstützen: i) Zusammenstellung und Prüfung der 1 km-Klimadaten für Burkina Faso und Kenia ii) 1 km kontrafaktische Klimadaten zur Zuordnung von Gesundheitsauswirkungen iii) Simulation und Test von hochauflösenden biophysikalischen Daten für Burkina Faso und Kenia unter Szenariobedingungen iv) Zusammen mit den Projektpartnern Formulierung von Adaptation-Response-Functions v) Bereitstellung von biophysikalischem und gesundheitsbezogenem Input für ökonomische Modellierung
Der Einfluss des Menschen hat viele Ökosysteme der Erde beeinträchtigt und ihre komplexe Vernetzung zersplittert. Die Ökosysteme des Gelben Flusses in China und des Rheins in Deutschland zeugen emblematisch von dieser Entwicklung, die mit der Industrialisierung in den letzten zwei Jahrhunderten einherging. Die Landschaft um die beiden Flüsse hat sich von vielfältigen und biodiversen Systemen zu monotonen schiffbaren hydrologischen Zonen verwandelt, die durch eine Vielzahl von Dämmen geteilt sind. Es ist zu erwarten, dass der globale Wandel in den kommenden Jahrzehnten den Stress auf fluviale Ökosysteme noch weiter verstärken wird, mit schwerwiegenden Folgen beispielsweise für die Nahrungsmittelsicherheit. Tausende von Gewässerrenaturierungsprojekten werden derzeit weltweit durchgeführt, um die Risiken des Verlusts dieser wertvollen Ökosysteme und des klimatischen Wandels zu mindern. Allerdings mangelt es an wissenschaftlich objektiven Konzepten und oft auch an der Kommunikation zwischen verschiedenen Fachgebieten sowie Regionen. Dieses Projekt wird Brücken zwischen Hydrologen, Ingenieuren, Ökomorphologen sowie zwischen China und Deutschland bauen, um neue wissenschaftliche Konzepte zur Verbesserung fluvialer Ökosysteme zu entwickeln.Unsere deutsch-chinesische Zusammenarbeit wird ein Algorithmen basiertes Modell für die Gestaltung von fluvialen Ökosystemen schaffen, das den Bedürfnissen der Ökologie und der sozioökonomischen Entwicklung vor dem Hintergrund des globalen Wandels gerecht wird. Der Schwerpunkt liegt auf hydrologisch-morphodynamischen Anpassungen von Flussökosystemen und wie diese optimiert werden können um klimatische Veränderungen abzufangen. Dabei werden wir robuste hydrologische und morphodynamische Entwurfsschemata für die Anpassung fluvialer Ökosystemen erforschen, um die durch künftig extremere Dürren und Überschwemmungen verursachten Auswirkungen abzuschwächen. Die Erforschung der Entwurfsschemata erfolgt durch das Erreichen von drei spezifischen Zielen, die die erforderlichen neuen wissenschaftlichen Grundlagen schaffen werden. Die drei spezifischen Ziele sind (1) eine objektive, dimensionslose und global anwendbare Parametrisierung, (2) morphodynamische Geländeanpassungsalgorithmen zur lokalen Verbesserung und (3) hydrologisch-morphodynamische Algorithmen zur großräumigen Verbesserung fluvialer Ökosysteme. Am Ende dieses Projekts wollen wir damit eine weltweit anwendbare wissenschaftliche Grundlage geschaffen haben, um fluviale Ökosysteme durch kombinierte hydrologische Vernetzungsaufbesserung und morphologische Anpassungen zu bereichern. Die globale Anwendbarkeit wird das Ergebnis einer Wissensbrücke zwischen dem Gelben Fluss und dem Rhein sein.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 192 |
| Wissenschaft | 91 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 192 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 192 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 189 |
| Englisch | 187 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Webseite | 192 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 192 |
| Lebewesen und Lebensräume | 171 |
| Luft | 127 |
| Mensch und Umwelt | 192 |
| Wasser | 192 |
| Weitere | 192 |