Das unvollständige Verständnis der Wechselwirkung von Aerosolpartikeln mit Strahlung, Wolken und Niederschlag ist eine Schlüsselfrage der Atmosphärenforschung. Detaillierte Beobachtungen sind erforderlich, um die komplexen Zusammenhänge zwischen den beteiligten Prozessen zu erfassen. Dies gilt insbesondere für die abgelegene Region der Antarktis, wo bodengestützte, vertikal aufgelöste Langzeitbeobachtungen von Aerosol, Wolken und Niederschlag selten sind und Satellitenbeobachtungen technischen Beschränkungen unterliegen. Um die Messlücke mit modernsten Beobachtungen zu schließen, wird TROPOS die Messplattform OCEANET-Atmosphere zwischen den Südsommern 2022/23 und 2023/24 an der Station Neumayer III (70,67°S, 8,27°W) einsetzen. OCEANET-Atmosphere ist ein autonomer, polar-erprobter, modifizierter 20-Fuss-Messcontainer, der erst kürzlich erfolgreich während MOSAiC (Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate) eingesetzt wurde. Die Instrumentierung während COALA umfasst ein Mehrwellenlängen-Polarisations- und ein Doppler-Lidar, ein 35-GHz-Wolkenradar, ein Mikrowellenradiometer sowie jeweils ein 1-d und 2-d-Niederschlags-Disdrometer. OCEANET ist die einzige polare Einzelcontainer-Plattform, die mit Mehrwellenlängen-Lidar, Radar und Mikrowellenradiometer Wolken und Niederschlag sowie mit Doppler-Lidar und -Radar turbulente Luftbewegungen in Wolken an verschiedenen Messstandorten beobachten kann.Die zeitliche und vertikale Auflösung des gewonnenen Datensatzes wird in der Größenordnung von 30 s (2 s für Vertikalgeschwindigkeitsbeobachtungen) und 30 m liegen. COALA ist ein 3-Jahres-Projekt. Ein Postdoktorand wird für den Einsatz von OCEANET-Atmosphere bei Neumayer III und die Datenanalyse verantwortlich sein und dabei von Experten am TROPOS unterstützt. Die Beobachtungen werden in erster Linie dazu dienen, die Schlüsselhypothese von COALA zu untersuchen, dass Aerosol aus dem Südlichen Ozean, den mittleren Breiten und den Subtropen der südlichen Hemisphäre in die Antarktis transportiert wird, wo es die Bildung und Entwicklung von Wolken und Niederschlag beeinflusst. Die Arbeiten konzentrieren sich auf (1) die Untersuchung des Ursprungs, der Häufigkeit und der Eigenschaften des Aerosols über der Station Neumayer III, (2) die Untersuchung des Einflusses von Oberflächen- und Grenzschicht-Kopplungseffekten auf die Eigenschaften und die Entwicklung von tiefen Wolken, (3) die Untersuchung des Beitrags von Dynamik (orographische Wellen), Aerosol und Meteorologie zur Verteilung der Eis- und Flüssigphase in Wolken über Neumayer III, (4) zur Untersuchung der vertikalen Struktur von Wolken und ihrer Beziehung zur Niederschlagsbildung und (5) zur Bewertung regionaler Kontraste in den Eigenschaften von Aerosolen und Wolken und den damit verbundenen Aerosol-Wolken-Wechselwirkungsprozessen, indem die Neumayer-III-Beobachtungen von vorhandenen Datensätzen aus Südchile, Zypern, Deutschland und der Arktis kontrastiert werden.
This data collection unites the individual data sets of the COMPEX-EC (Clouds over cOMPlEX environment - EarthCARE) campaign, carried out in Kiruna 2.-16.4.2025. COMPEX-EC has been designed as an EarthCARE validation campaign. For that purpose, Polar 5 (C-GAWI) has been equipped with instrumentation similar to the one operated on EarthCARE (W-band radar, lidar, radiometers, spectral imagers). Seven research flights (summing up to more than 30 flight hours) were conducted each of them underflying the EarthCARE satellite to validate its performance.
Stratosphärisches Sulphataerosol ist von großer Bedeutung für das Klimasystem, weil es solare Strahlung streut und damit die planetare Albedo der Erde erhöht. Es ist außerdem wichtig für die Chemie der Stratosphäre, weil die Aerosolpartikel an der Chloraktivierung - sogar außerhalb der Polarwirbel - sowie bekanntermaßen an der Bildung polarer stratosphärischer Wolken beteiligt sind. Darüber hinaus ist stratosphärisches Aerosol laut dem 5. Sachstandsbericht des Intergovernmental Panel on Climate Change mitverantwortlich für die gegenwärtige Erwärmungspause. Boden-gestützte Lidar-Beobachtungen stellen eine der genauesten Methoden zur Fernerkundung stratosphärischer Aerosole dar. Im Rahmen des hier vorgeschlagenen Forschungsprojekts sollen Lidar-Messungen an 3 unterschiedlichen Orten - die bisher noch nicht zur Untersuchung stratosphärischer Aerosole verwendet wurden - genutzt werden. Die Lidar Systeme werden vom Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik (IAP) e.V. an der Universität Rostock in Kühlungsborn betrieben und befinden sich im ALOMAR Observatorium in Andenes (Norwegen), auf der Davis Forschungsstation (Antarktis), sowie in Kühlungsborn. Zwei der Lidar-Messreihen decken gegenwärtig einen Zeitraum von 20 Jahren ab und die Lidar-Messungen in Alomar werden bei mehreren Wellenlängen durchgeführt, was die Ableitung von Teilchengrößen der stratosphärischen Aerosolpartikel erlaubt. Ein Alleinstellungsmerkmal der Lidar-systeme ist ihre Tageslichtfähigkeit, d.h., die Messungen können nicht nur nachts durchgeführt werden, was erstmals die Messung stratosphärischer Aerosole im polaren Sommer erlaubt. Die Lidar-Rohdaten werden in der ersten Phase des Projekts in vertikale Profile des Rückstreukoeffizienten und/oder der Aerosolextinktion konvertiert. Darüber hinaus werden aus den Mehrfarbenmessungen in ALOMAR Aerosolteilchengrößen bestimmt. In der zweiten Projektphase werden die abgeleiteten Aerosolzeitreihen verwendet, um deren zeitliche Variabilität sowie Langzeittrends über einen Zeitraum von mehr als 20 Jahren zu untersuchen und zu quantifizieren. Hierbei spielen saisonale Variationen, Einflüsse der QBO (Quasi-Biennial-Oscillation) und von Vulkanausbrüchen eine entscheidende Rolle. Die abgeleiteten Aerosolteilchengrößen liefern außerdem dringend benötigte Randbedingungen für die Ableitung der stratosphärischen Aerosolextinktion aus Satellitenmessungen des Horizont-gestreuten Sonnenlichts. Diese Messmethode wurde in der Vergangenheit zur Auswertung verschiedener Satellitendatensätze (z.B. OSIRIS/Odin, SCIAMACHY/Envisat, OMPS-LP/Suomi) verwendet und basiert auf a priori Wissen der Größenverteilung stratosphärischer Aerosole. Die zu erwartenden Ergebnisse liefern wichtige neue Kenntnisse über die Variabilität und Langzeittrends stratosphärischer Aerosolparameter (Extinktion, optische Dichte und Teilchengröße) sowie des Strahlungsantriebs des stratosphärischen Aerosols in mittleren und hohen nördlichen Breiten und über dekadische Zeitskalen.
Dieses Projekt zielt darauf ab ein Schließungsschema für die atmosphärische Zirkulation zu entwickeln welches für die numerische Trunkierung im Bereich der geschichteten Makroturbulenz nutzbar ist. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf Erhaltungseigenschaften und Skaleninvarianz. Hochaufgelöste Lidar- und Radarmessungen von Temperatur und Wind sowie eine Reihe anderer Messungen werden benutzt um horizontale und vertikale Spektren der oberen Troposphäre und der Mesosphäre zu konstruieren und um Modellergebnisse zu validieren.
Zahlreiche Prozesse sind an der Entwicklung von Wolkensystemen unter leicht unterkühlten Bedingungen bis zu -10°C beteiligt. Das Zusammenspiel von Thermodynamik, Wasserdampf und Aerosolpartikeln steuert die Verteilung von Flüssigwasser und Eis, die Niederschlagsbildung und die Strahlungseigenschaften. Das Projekt PolarCAP zielt darauf ab, die komplexen Zusammenhänge aufzulösen, indem die Entwicklung der Eisphase unter leicht unterkühlten Bedingungen in einer thermodynamisch und aerosol-kontrollierten natürlichen Umgebung mittels Radarpolarimetrie und Spectral-Bin Modellierung untersucht wird. Zielobjekt der Studie sind flüssigwasserdominierte, unterkühlte stratiforme Wolken, die sich im Winter häufig im Temperaturbereich von -10 bis 0°C über dem Schweizer Plateau bilden. Im Rahmen des externen ERC-Forschungsprojekts CLOUDLAB werden Drohnen eingesetzt, um diese Wolken mit definierten Mengen verschiedener Arten von eisnukleierenden Partikeln, wie Silberjodid oder Snowmax, zu impfen. Die anschließend gebildete Eisphase und die Auflösung der Flüssigphase werden im Rahmen von CLOUDLAB mit Hilfe von In-situ-Messungen und einem Standardsatz von Fernerkundungsinstrumenten wie Lidar und LDR-Wolkenradar charakterisiert. Konkretes Ziel von CLOUDLAB ist, die 1- und 2-Momenten-Parametrisierungen der Eisphase des Wettervorhersagemodells ICON zu verbessern. PolarCAP wird mit dem CLOUDLAB-Projekt zusammenarbeiten, um diesen einzigartigen Datensatz durch die Anwendung modernster polarimetrischer Radar- und Lidar-basierter Fernerkundungstechniken zur Bestimmung der mikrophysikalischen Eigenschaften von Wolken sowie durch die Anwendung wolkenauflösender Spektral-Bin Modellierung zu verbessern und zu nutzen. Synergistische, mehrwellenlängen- und polarimetrische bodengebundene Fernerkundung mit scannendem Radar und Lidar wird eingesetzt, um den Übergang von unterkühlten flüssigen stratiformen Wolken in Mischphasenwolken zu beobachten. Begleitet von wolkenauflösenden Modellsimulationen und Radar-Forward-Operatoren wird PolarCAP die Entwicklung und die beteiligten mikrophysikalischen Prozesse zwischen -10 und 0°C erfassen. Die kombinierten Beobachtungen werden neue Erkenntnisse über das Zusammenspiel von Kontakt- und Immersionsgefrieren, sekundärer Eisbildung und Eisvervielfachung liefern, indem Wolken in verschiedenen Temperaturregimen untersucht werden, von denen angenommen wird, dass sie entweder von spezifischen Eisphasenprozessen beeinflusst bzw. unbeeinflusst sind. PolarCAP wird das derzeitige Verständnis wolkenmikrophysikalischer Prozesse und deren Darstellung in atmosphärischen Modellen herausfordern und die wolkenauflösende Modellierung und deren Kopplung an Radarvorwärtsoperatoren vorantreiben. Insgesamt wird PolarCAP Fortschritte in unseren Fähigkeiten erzielen, die Effizienz verschiedener eisbildender Substanzen besser einschätzen zu können und die Zeitskalen von mikrophysikalischen Prozessen und dem Lebenszyklus von Stratusbewölkung zu verknüpfen.
Am Projekt Water vapour Lidar Network Assimilation (WaLiNeAs) sind mehrere Forschungsinstitute in ganz Europa beteiligt. Ihr Fachwissen wird kombiniert, um einen Einblick in das Potenzial eines Netzwerks thermodynamischer Lidar-Systeme für die probabilistische quantitative Niederschlagsvorhersage (PrQPF) von Starkniederschlagsereignissen (HPEs) im Mittelmeerraum zu gewinnen. Das Beobachtungsnetz WaLiNeAs wird ab Anfang September 2022 für drei Monate aufgebaut und betrieben.Dieser Vorschlag zielt darauf ab, sich dem einzigartigen WaLiNeAs-Projekt anzuschließen und mit seinem Forschungsteam in Bezug auf die Durchführung thermodynamischer Messungen mit dem Atmospheric Raman Temperature and Humidity Sounder (ARTHUS) des Instituts für Physik und Meteorologie (IPM) an der Universität Hohenheim zusammenzuarbeiten. Darüber hinaus werden die WaLiNeAs-Messungen für hochqualitative Datenassimilationsstudien in Bezug auf ihren Einfluss auf die Vorhersage der präkonvektiven Umgebung, der Auslösung von hochreichender Konvektion und der HPEs eingesetzt.Das übergeordnete Ziel dieses Antrags ist es, die folgenden Hypothesen zu untersuchen:Eine genauere Darstellung der präkonvektiven Umgebung im Mittelmeer durch ein Netzwerk thermodynamischer Raman-Lidar-Systeme wird zu 1) einer genaueren Initialisierung und Simulation der präkonvektiven Umgebung sowie der Auslösung von Konvektion sowie 2) zu einer Verbesserung der PrQPF führen.Während der WaLiNeAs-Kampagne werden sechs autonome Wasserdampf-Raman-Lidar-Systeme für kontinuierliche Messungen während der intensiven Beobachtungsperioden (IOPs) eingesetzt. Alle ihre Daten werden in Echtzeit gesammelt, verbreitet und überwacht.Insbesondere werden wir unsere Hypothesen beantworten, indem wir die folgenden Forschungsziele erreichen: I) Entwurf eines effizienten regionalen, hybriden, Ensemble-basierten Kurzfrist-Wettervorhersagesystems für HPEs im Mittelmeerraum auf der Grundlage des WRF-NOAHMP-Modellsystems, II ) Untersuchung der Verbesserung der Vorhersagefähigkeit in Bezug auf die Auslösung von Konvektion und PrQPF durch Datenassimilation von Temperatur- und Feuchtigkeitsprofilen aus dem WaLiNeAs-Lidar-Netzwerk, und III) Analyse der ARTHUS-Daten und Ableitung von Feuchtigkeits- und Temperaturstatistiken während des Experiments.Diese Forschungsziele werden den Weg für zukünftige Datenassimilationsstrategien und das Verständnis der Bedeutung und Dichte thermodynamischer Lidar-Netzwerke für die Kurzfristvorhersage von Extremereignissen ebnen. Dieses wird eine gemeinsame Anstrengung von Wissenschaftlern des Laboratoire atmosphères, milieux, observations spatiales (LATMOS), des Centre National de Recherches Météorologiques (CNRM) in Frankreich und der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) in den USA sein.
Digitale Höhenmodelle (DHM) beschreiben das Gebiet des Freistaates Sachsen durch dreidimensionale Koordinaten. Grundlage dafür bildet die klassifizierte Laserscan-Punktwolke (Höhengenauigkeit +/- 0,15 m), aus der die Bodenpunkte zu einem Digitalen Geländemodell (DGM, Bodenauflösung 1 x 1 m) bzw. zusätzlich die Nichtbodenpunkte (u. a. Vegetation, Gebäude) zu einem Digitalen Oberflächenmodell (DOM, Bodenauflösung 1 x 1 m) verrechnet werden. Die Abfrage der Gelände- und Oberflächenhöhe, der Höhendifferenz (wahre Objekthöhe, nDOM), der Geländeveränderung (Differenz zur vorherigen Datenerhebung) sowie der Hangneigung erfolgt über die Sachdatenabfrage (GetFeatureInfo, Höhenangabe im Höhenreferenzsystem DHHN2016, EPSG: 7837). Die Höhenlinien wurden aus dem Digitalen Geländemodell (DGM) automatisch abgeleitet, haben eine Äquidistanz von 2,5 Metern und sind nicht kartographisch aufbereitet. Aufgrund der kachelweisen Erzeugung kann es zu Linienunterbrechungen und leichten Versätzen kommen. Über die Kartenebene 'Beschriftung' können Ausdrucke mit einem beschrifteten Punktraster der Geländehöhe erzeugt werden. Verwenden Sie alle Kartenebenen (Layer) dieses Dienstes, setzen Sie die Kartenebenen in Ihrer Anwendung (Client) halbtransparent, um das Relief zu erkennen. Die Reliefdarstellung (Schummerung) mit Überhöhung ermöglicht die Erzeugung eines Kartenbildes mit 3D Effekt, wenn die darüberliegenden Fachdatenlayer halbtransparent angezeigt werden. Weitere fachliche Details unter: https://www.landesvermessung.sachsen.de/fachliche-details-8645.html
Dargestellt werden die Bereiche der Gemeinden Goch, Kevelaer, Kranenburg, Uedem und Weeze. Die Schummerungsbilder wurden auf der Datengrundlage des DGM (Digitalen Geländemodelles) aus den LiDAR-Daten (Light Detection And Ranging) der kreiseigenen Befliegung abgeleitet. Die Rasterbilder visualisieren die relativen Höhenunterschiede durch eine simulierte Schattierung des Geländes. Hierzu wird der Sonnenstand und Einfallswinkel künstlich errechnet und das Gelände entsprechend der Schattenwürfe in Schwarz/Weiß eingefärbt. In der NO-Variante im Nordosten (Azimuth 45) bei einem Einfallswinkel von 35°.
<p> <p>Naturbasierte Lösungen unterstützen sowohl den Klimaschutz als auch die Klimaanpassung. Digitale Technologien können Kommunen helfen, entsprechende Maßnahmen gezielter zu planen, umzusetzen und zu überwachen. Ein Forschungsprojekt im Auftrag des BMUKN hat zentrale Herausforderungen und Potenziale untersucht und praxisnahe Lösungsansätze erarbeitet.</p> </p><p>Naturbasierte Lösungen unterstützen sowohl den Klimaschutz als auch die Klimaanpassung. Digitale Technologien können Kommunen helfen, entsprechende Maßnahmen gezielter zu planen, umzusetzen und zu überwachen. Ein Forschungsprojekt im Auftrag des BMUKN hat zentrale Herausforderungen und Potenziale untersucht und praxisnahe Lösungsansätze erarbeitet.</p><p> <p>Extreme Hitze, <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/starkregen">Starkregen</a> und Überschwemmungen: Die Auswirkungen der Klimakrise sind in Städten und Gemeinden bereits deutlich spürbar (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/uba">UBA</a> 2024). Naturbasierte Lösungen bieten hier einen doppelten Nutzen: Einerseits tragen sie dazu bei, Treibhausgase zu mindern und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/biodiversitaet">Biodiversität</a> zu schützen, andererseits spielen sie eine zentrale Rolle für die Klimaanpassung, etwa durch Minderung von Überflutungsrisiken und Abkühlung. In Städten und Kommunen umfassen sie vier zentrale Themenfelder:</p> <ol> <li><strong>Grünflächenmanagement</strong>: Naturnahe Gestaltung und Pflege urbaner Grünräume sowie Pflanzung von Stadtbäumen zur Verbesserung des Wasserrückhaltes und der Kühlung.</li> <li><strong>Regenwasserbewirtschaftung</strong>: Maßnahmen zur Speicherung, Nutzung und Versickerung von Regenwasser, u. a. zur Reduzierung von Hochwasserrisiken.</li> <li><strong>Gebäudebegrünung</strong>: Dach- und Fassadenbegrünungen als Beitrag zur Verdunstungskühlung und zur Reduzierung der Wasserableitung.</li> <li><strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/biotop">Biotop</a>- und Flächenaufwertung</strong>: Schutz und Renaturierung von Feuchtgebieten, Mooren und anderen Ökosystemen, u. a. zur Rückgewinnung natürlicher Überschwemmungsbereiche und zur Steigerung der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/resilienz">Resilienz</a> der Ökosysteme.</li> </ol> <p>Gerade auf kommunaler Ebene besteht ein großes Potenzial, naturbasierte Maßnahmen umzusetzen (s. auch <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung/anpassung-an-den-klimawandel/anpassung-auf-kommunaler-ebene/naturbasierte-klimaanpassung-in-kommunen#typen-naturbasierter-losungen-fur-die-stadtische-klimaanpassung">Themenseiten des Umweltbundesamtes zur naturbasierten Klimaanpassung in Kommunen</a>). Digitale Technologien können dabei helfen, diese Maßnahmen gezielter zu planen, effizienter umzusetzen, wirkungsvoller zu überwachen und zum Teil auch autonom zu betreuen. Doch werden diese Chancen oft noch zu wenig genutzt.</p> <p>Aus diesem Grund initiierte das Bundesumweltministerium (BMUKN) das Forschungsprojekt „<a href="https://www.ioew.de/projekt/digitale_technologien_fuer_natuerlichen_klimaschutz_in_kommunen_dinakom">Digitale Technologien für den natürlichen Klimaschutz in Kommunen (DiNaKom)</a>“. Dessen Ziel war es, die Potenziale digitaler Technologien für die Planung und Umsetzung naturnaher Klimaschutzmaßnahmen auf kommunaler Ebene systematisch zu analysieren, die Herausforderungen zu erheben und Lösungen zu entwickeln (Johnson et al. 2025). Das Institut für ökologische Wirtschaftsforschung GmbH und Net Positive Cities GmbH haben hierfür zahlreiche Interviews geführt und Workshops veranstaltet.</p> <p><strong>Digitale Werkzeuge in der Praxis – Fallbeispiele aus Kommunen</strong></p> <p>Ob Biotopvernetzung, smarte Bewässerung oder klimafreundliche Stadtplanung – digitale Technologien eröffnen vielfältige Möglichkeiten, um naturbasierte Maßnahmen in Kommunen gezielter und effizienter umzusetzen. Von künstlicher Intelligenz (KI) und digitalen Zwillingen bis hin zu 3D-Stadtklimamodellen – die digitalen Werkzeuge sind vielfältig. Aus den analysierten Potenzialen der DiNaKom-Studie lassen sich konkrete Anwendungsbeispiele erkennen, wie diese Potenziale bereits heute in der Praxis genutzt werden.</p> <p><strong>Biotope</strong> bieten sowohl ökologisch – durch die Förderung der Biodiversität und der Temperaturregulation – als auch gesellschaftlich – durch Gesundheitsförderung und Erholung – einen großen Mehrwert. Ihre Integration in die Landschafts- und Stadtplanung ist daher ein zentraler Baustein für nachhaltiges und klimaresilientes Handeln. Ein digitales Beispiel für die Vernetzung von Biotopen ist die Software Marxan. Sie wird international in der systematischen Naturschutzplanung eingesetzt. Konkret unterstützt sie Fachplan*innen dabei, <strong>optimale Flächenkombinationen für Biotopverbünde </strong>zu identifizieren, und betrachtet dabei sowohl ökologische Kriterien als auch wirtschaftliche Faktoren. In Bayern wird das Tool vom <a href="https://www.lfu.bayern.de/natur/bayaz/biotopverbund/konzept_aufbau/index.htm">Bayerischen Artenschutzzentrum</a> genutzt, um Biodiversitätsberater*innen eine datenbasierte Planungsgrundlage zur Verfügung zu stellen.</p> <p>Auch bei der <strong>urbanen Grünflächenpflege</strong> leisten digitale Anwendungen einen wichtigen Beitrag. Umweltüberwachungssysteme können etwa Hinweise zum Wasserbedarf und Gesundheitszustand von Bäumen geben. Für letzteren Anwendungsfall können Sensoren, Drohnen oder „LiDAR tree maps“, also 3D-Punktwolken und Satellitendaten, genutzt werden. So kann die Anwendung <a href="https://www.geodesy.tu-darmstadt.de/fernerkundung/forschung_fub/forschungsthemen_fub/forsens.de.jsp">ForSens</a>, die in einem Verbundprojekt der Karuna Technology UG und der TU Darmstadt entwickelt wird, mithilfe von Sentinel-2-Satellitendaten Vitalitätsverluste bei Stadtbäumen mit bis zu 16 Monaten im Voraus identifizieren. So können Grünflächenämter gezielt handeln und Pflegeeinsätze besser planen. Auch verhindert diese vorausschauende Analyse Sicherheitsrisiken, die durch Baumsturz entstehen.</p> <p>Stadtbäume spielen eine sehr relevante Rolle bei der Kühlung von Städten. Gleichzeitig leiden Sie unter der zunehmenden Hitze und Trockenheit. Aus diesem Grund beschäftige sich das Berliner Projekt <a href="https://www.qtrees.ai/en/">Q-Trees</a> mit dem <strong>Wasserbedarf</strong> von Bäumen. Die daraus entstandenen Anwendungen informieren über die Vitalität und den Wasserbedarf der Stadtbäume. Auf diese Weise soll für den Baumerhalt sensibilisiert werden. Die im Projekt entstandene Open-Source-App für Bürger*innen und das Expert*innen-Dashboard enthalten eine auf MapTiler und OpenStreetMap basierende Karte. Sie ist mit dem städtischen Baumkataster verknüpft, das 800.000 Bäume mit Angaben zu Art, Alter, Größe, Kronendurchmesser und Stammumfang enthält. Angereichert wird die Karte mit Umgebungsparametern und Echtzeitdaten wie Wetterdaten und Feuchtigkeitssensoren, die mit einigen Bäumen verbunden sind. Ein KI-basiertes Vorhersagemodell nutzt diese Daten und kann damit die aktuelle Saugspannung aller sich im unmittelbaren Umfeld befindlichen Straßenbäume berechnen und für 14 Tage vorhersagen – also auch für Bäume, die ohne Sensor ausgestattet sind.</p> <p>Gebäude sind wesentliche Wärmespeicher und fördern damit die Bildung von Hitzeinseln in urbanen Räumen. <strong>Gebäude- und Dachbegrünung</strong> können dem entgegenwirken. Dachkatasterdaten können identifizieren, wo eine Dachbegrünung realisierbar ist. Darauf aufbauend können Building Information Models (BIM) helfen, die Begrünung mit einem geringen Ressourcenaufwand zu planen und gleichzeitig sicherzustellen, dass die Statik des Gebäudes mit der Begrünung kompatibel ist. Die Digitalisierung kann auch die Pflege der Dach- und Fassadenflächen erleichtern, indem die Bewässerung autonom erfolgt, also auf der Grundlage von Echtzeitdaten wie <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/wetter">Wetter</a>- und Feuchtigkeitsdaten ähnlich dem QTree-Projekt. Auch können Kamera-Systeme die Biodiversität an den Flächen beobachten und so den biologischen Mehrwert der Pflanzungen überprüfen. </p> <p>Besonders im <strong>Wassersektor</strong> zeigen sich vielfältige Möglichkeiten, wie digitale Technologien naturbasierte Lösungen stärken können; einige Beispiele beleuchten Real Perdomo et al. (2025) genauer. Beispielhaft für ganzheitliche Anwendungen sind die Lösungen der Firma RX-Watertec. Das gleichnamige System erfasst Echtzeit-Füllstandinformationen aus Zisternen, Baumsensorik und Wetterdaten. Damit evaluiert es live, ob Bäume autonom bewässert werden sollten oder aufgrund eines vorausgesagten Regens keine Beregnung nötig ist sowie ob die Zisternen wegen einer Starkregenvorhersage geleert werden sollen, um Schäden zu reduzieren. Die Digitalisierung der Regenwasserbewirtschaftung ermöglicht es auch, Wartungen bedarfsgerecht und somit ressourcenschonender und kostengünstiger durchzuführen.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/12326/bilder/wassermanagement_in_kommunen_planen_und_umsetzen_1545x775.png"> </a> <strong> Wassermanagement in Kommunen planen und umsetzen </strong> Quelle: RX-Watertec </p><p> <p><strong>Hürden in der Umsetzung</strong></p> <p>Für die erfolgreiche Planung und Umsetzung von naturbasierten Maßnahmen spielt eine Vielzahl von Akteuren eine entscheidende Rolle, darunter kommunale Grünflächenämter, Infrastrukturbetreiber und Stadtwerke. Mit diesen und weiteren kommunalen Akteuren sowie Technologieanbietern hat das Projektteam über qualitative Interviews Herausforderungen bei der Einführung digitaler Technologien für naturbasierte Lösungen erhoben.</p> <p>Die Interviews liefern vertiefte Einblicke in strukturelle, organisatorische und technische Herausforderungen. So fällt auf, dass es in Kommunen häufig an personellen Ressourcen fehlt. Der Fachkräftemangel erschwert die Personalsuche und somit die mittelfristige Abhilfe. Auch fehlt das Wissen zu geeigneten digitalen Werkzeugen und zu deren Anwendungsmöglichkeiten. Ein zentrales Hemmnis sind langwierige und aufwändige Vergabeprozesse, insbesondere bei innovationsorientierten Vorhaben. Fachabteilungen wünschen sich oft agile Umsetzungspartner wie Start-ups, doch die hohe Risikoaversion in Vergabestellen und der hohe Aufwand bei größeren Vergabesummen bremsen Tempo und Innovationsbereitschaft erheblich.</p> <p>Darüber hinaus zeigt sich in der Praxis, dass strukturelle Hürden die Umsetzung naturbasierter Lösungen erschweren. Dazu zählen unklare Zuständigkeiten und fehlende Koordinationsstrukturen zwischen Verwaltungsbereichen wie Tiefbau-, Umwelt- und Grünflächenämtern. Naturbasierte Maßnahmen greifen häufig in bestehende Zuständigkeitslogiken ein – insbesondere, wenn sie mehrere Sektoren gleichzeitig betreffen. So kann beispielsweise die dezentrale Versickerung von Regenwasser und dessen Nutzung zur Bewässerung von Stadtgrün zu Unklarheiten führen: Abwasserbetriebe sind traditionell auf die Ableitung von Regenwasser ausgerichtet und betrachten Bewässerungsfragen nicht als ihren Zuständigkeitsbereich. Gleichzeitig ist auf kommunaler Ebene oft nicht geregelt, wer die Planung, Finanzierung und Unterhaltung solcher fachübergreifenden Lösungen übernehmen soll. Dies verdeutlicht, dass nicht nur technische, sondern auch institutionelle Anpassungen notwendig sind, um naturbasierte Lösungen in der Breite zu verankern.</p> <p>Der zur Überwindung dieser Herausforderungen nötige Kulturwandel schreitet nach dem Eindruck der Interviewpartner*innen nur sehr langsam voran. Die zögerliche Digitalisierung und das weiterhin fehlende systemische – und somit fachabteilungsübergreifende – Denken wurde als eine der größten Hemmschwellen identifiziert. Diesbezüglich schafft das Forschungsprojekt „<a href="https://www.ufz.de/bluegreencitycoaching/index.php?de=52207">Blue Green City Coaching (BGCC)</a>“ Abhilfe: Eine Coaching-Toolbox bietet Stadtakteuren Instrumente und praxisnahe Hilfestellungen, um lokalspezifische Herausforderungen zu überwinden und ins Handeln zu kommen.</p> <p><strong>Ausblick: Lösungswege zur Gestaltung der digitalen Zukunft</strong></p> <p>Auf Basis von weiterführenden Interviews wurden Handlungsempfehlungen und Unterstützungsangebote entwickelt. Notwendig sind:</p> <ul> <li><strong>Standardisierung und offene Schnittstellen</strong>, um Technologien besser skalieren zu können.</li> <li><strong>Förderprogramme</strong>, die nicht nur Technik, sondern auch Strukturen und Qualifizierung unterstützen.</li> <li><strong>Dialogformate</strong> zur Beteiligung von Fachkräften, Bevölkerung und Technologieanbietern.</li> <li><strong>Fachämterübergreifende Zusammenarbeit, </strong>um die Potenziale der digitalen Technologien entfalten zu lassen.</li> <li><strong>Weiterbildungsangebote </strong>zur Unterstützung der digitalen Kompetenzen.</li> <li><strong>Langfristige Visionen</strong>, wie sie z. B. im Projekt <a href="https://www.siemens.com/de/de/branchen/wasser/blue2035.html">Blue2035</a> entwickelt wurden – etwa ein modularer Marktplatz für digitale Wasserlösungen in einem offenen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/oekosystem">Ökosystem</a>.</li> </ul> <p><strong>Fazit</strong></p> <p>Digitale Technologien können einen entscheidenden Beitrag dazu leisten, Städte und Gemeinden mithilfe naturbasierter Lösungen klimaresilient und zukunftsfähig zu machen – vorausgesetzt, sie werden zielgerichtet, kooperativ und vorausschauend eingesetzt. Die vom Bundesumweltministerium geförderte Studie zeigt, wie dies gelingen kann.</p> <p><strong> </strong></p> <p><em>Autor*innen: Dr. Maria Real Perdomo (Net Positive Cities), Dr. Daniel Johnson und Dr. Alexandra Dehnhardt (Institut für ökologische Wirtschaftsforschung, IÖW)</em></p> <p><em>Den vollständigen Bericht des Projekts finden Sie <a href="https://www.ioew.de/fileadmin/user_upload/DOKUMENTE/Publikationen/Schriftenreihe/IOEW_SR_230_DiNaKom.pdf">hier</a>.</em></p> <p><em>Dieser Artikel wurde als Schwerpunktartikel im Newsletter <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimafolgen">Klimafolgen</a> und Anpassung Nr. 97 veröffentlicht. <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/newsletter">Hier</a> können Sie den Newsletter abonnieren.</em></p> <p> </p> <p><strong>Quellen: </strong></p> <p>Johnson, D., Schmelzle, F., Real Perdomo, M., Bergset, L., Rösch, E., & Rohde, F. (2025). Digitale Technologien für natürlichen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimaschutz">Klimaschutz</a> in Kommunen – Lösungen um Austausch, Koordination und Management zu verbessern. In: Schriftenreihe des IÖW 230/25, ISBN 978-3-940920-36-2. <a href="http://www.ioew.de/fileadmin/user_upload/DOKUMENTE/Publikationen/Schriftenreihe/IOEW_SR_230_DiNaKom.pdf">www.ioew.de/fileadmin/user_upload/DOKUMENTE/Publikationen/Schriftenreihe/IOEW_SR_230_DiNaKom.pdf</a></p> <p>Real Perdomo, M., Johnson, D. & Dehnhardt, A. (2025). Technologien für den natürlichen Klimaschutz im Wassersektor. In: wwt Wasserwirtschaft Wassertechnik, Ausgabe 5/2025, S. 23–27. DOI: 10.51202/1438-5716-2025-5-023</p> <p>Umweltbundesamt (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/uba">UBA</a>) (2024). Kommunalbefragung Klimaanpassung 2023. Climate Change 34/2024. <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/11850/publikationen/34_2024_cc_kommunalbefragung.pdf">https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/11850/publikationen/34_2024_cc_kommunalbefragung.pdf</a></p> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>
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| Zivilgesellschaft | 7 |
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| Daten und Messstellen | 31 |
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| Förderprogramm | 441 |
| Text | 7 |
| unbekannt | 37 |
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| Geschlossen | 27 |
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| Unbekannt | 1 |
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