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Beitrag der Landwirtschaft zu den Treibhausgas-Emissionen

<p>Beitrag der Landwirtschaft zu den Treibhausgas-Emissionen</p><p>Die Landwirtschaft in Deutschland trägt maßgeblich zur Emission klimaschädlicher Gase bei. Dafür verantwortlich sind vor allem Methan-Emissionen aus der Tierhaltung (Fermentation und Wirtschaftsdüngermanagement von Gülle und Festmist) sowie Lachgas-Emissionen aus landwirtschaftlich genutzten Böden als Folge der Stickstoffdüngung (mineralisch und organisch).</p><p>Treibhausgas-Emissionen aus der Landwirtschaft</p><p>Das Umweltbundesamt legt im Rahmen des<a href="https://www.bmuv.de/gesetz/bundes-klimaschutzgesetz">Bundes-Klimaschutzgesetzes (KSG)</a>eine Schätzung für das Vorjahr 2024 vor. Für die Luftschadstoff-Emissionen wird keine Schätzung erstellt, dort enden die Zeitreihen beim letzten Inventarjahr 2023. Die Daten basieren auf aktuellen Zahlen zur Tierproduktion, zur Mineraldüngeranwendung sowie der Erntestatistik. Bestimmte Emissionsquellen werden zudem laut KSG der mobilen und stationären Verbrennung des landwirtschaftlichen Bereichs zugeordnet (betrifft z.B. Gewächshäuser). Dieser Bereich hat einen Anteil von rund 14 % an den Gesamt-Emissionen des Landwirtschaftssektors. Demnach stammen (unter Berücksichtigung der energiebedingten Emissionen) 76,0 % der gesamten Methan (CH4)-Emissionen und 77,3 % der Lachgas (N2O)-Emissionen in Deutschland aus der Landwirtschaft.</p><p>Im Jahr 2024 war die deutsche Landwirtschaft entsprechend einer ersten Schätzung somit insgesamt für 53,7 Millionen Tonnen (Mio. t) Kohlendioxid (CO2)-Äquivalente verantwortlich (siehe Abb. „Treibhausgas-Emissionen der Landwirtschaft nach Kategorien“). Das entspricht 8,2 % der gesamten ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhausgas#alphabar">Treibhausgas</a>⁠-Emissionen (THG-Emissionen) des Jahres. Diese Werte erhöhen sich auf 62,1 Millionen Tonnen (Mio. t) Kohlendioxid (CO2)-Äquivalente bzw. 9,6 % Anteil an den Gesamt-Emissionen, wenn die Emissionsquellen der mobilen und stationären Verbrennung mit berücksichtigt werden.</p><p>In den folgenden Absätzen werden die Emissionsquellen der mobilen und stationären Verbrennung des landwirtschaftlichen Sektors nicht berücksichtigt.</p><p>Den Hauptanteil an THG-Emissionen innerhalb des Landwirtschaftssektors machen die Methan-Emissionen mit 62,1 % im Schätzjahr 2024 aus. Sie entstehen bei Verdauungsprozessen, aus der Behandlung von Wirtschaftsdünger sowie durch Lagerungsprozesse von Gärresten aus nachwachsenden Rohstoffen (NaWaRo) der Biogasanlagen. Lachgas-Emissionen kommen anteilig zu 33,4 % vor und entstehen hauptsächlich bei der Ausbringung von mineralischen und organischen Düngern auf landwirtschaftlichen Böden, beim Wirtschaftsdüngermanagement sowie aus Lagerungsprozessen von Gärresten. Durch eine flächendeckende Zunahme der Biogas-Anlagen seit 1994 haben die Emissionen in diesem Bereich ebenfalls kontinuierlich zugenommen. Nur einen kleinen Anteil (4,5 %) machen die Kohlendioxid-Emissionen aus der Kalkung, der Anwendung als Mineraldünger in Form von Harnstoff sowie CO2aus anderen kohlenstoffhaltigen Düngern aus. Die CO2-Emissionen entsprechen hier einem Anteil von weniger als einem halben Prozent an den Gesamt-THG-Emissionen (ohne ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/l?tag=LULUCF#alphabar">LULUCF</a>⁠) und sind daher als vernachlässigbar anzusehen (siehe Abb. „Anteile der Treibhausgase an den Emissionen der Landwirtschaft 2024“).</p><p>Klimagase aus der Viehhaltung</p><p>Das klimawirksame Spurengas Methan entsteht während des Verdauungsvorgangs (Fermentation) bei Wiederkäuern (wie z.B. Rindern und Schafen) sowie bei der Lagerung von Wirtschaftsdüngern (Festmist, Gülle). Im Jahr 2023 machten die Methan-Emissionen aus der Fermentation anteilig 76,7 % der Methan-Emissionen des Landwirtschaftsbereichs aus und waren nahezu vollständig auf die Rinder- und Milchkuhhaltung (93 %) zurückzuführen. Aus dem Wirtschaftsdüngermanagement stammten hingegen nur 18,8&nbsp;% der Methan-Emissionen. Der größte Anteil des Methans aus Wirtschaftsdünger geht auf die Exkremente von Rindern und Schweinen zurück. Emissionen von anderen Tiergruppen (wie z.B. Geflügel, Esel und Pferde) sind dagegen vernachlässigbar. Der verbleibende Anteil (4,5 %) der Methan-Emissionen entstammte aus der Lagerung von Gärresten nachwachsender Rohstoffe (NawaRo) der Biogasanlagen. Insgesamt sind die aus der Tierhaltung resultierenden Methan-Emissionen im Sektor Landwirtschaft zwischen 1990 (45,8 Mio. t CO2-Äquivalente) und 2024 (33,2 Mio. t CO2-Äquivalente) um etwa 27,5&nbsp;% zurückgegangen.</p><p>Wirtschaftsdünger aus der Einstreuhaltung (Festmist) ist gleichzeitig auch Quelle des klimawirksamen Lachgases (Distickstoffoxid, N2O) und seiner Vorläufersubstanzen (Stickoxide, NOxund Stickstoff, N2). Dieser Bereich trägt zu 16,2&nbsp;% an den Lachgas-Emissionen der Landwirtschaft bei. Die Lachgas-Emissionen aus dem Bereich Wirtschaftsdünger (inklusive Wirtschaftsdünger-Gärreste) nahmen zwischen 1990 und 2024 um rund 34,2 % ab (siehe Tab. „Emissionen von Treibhausgasen aus der Tierhaltung“). Zu den tierbedingten Emissionen gehören ebenfalls die Lachgas-Emissionen der Ausscheidung beim Weidegang sowie aus der Ausbringung von Wirtschaftsdünger auf die Felder. Diese werden aber in der Emissionsberichterstattung in der Kategorie „landwirtschaftliche Böden“ bilanziert.</p><p>Somit lassen sich in 2024 rund 34,9 Mio. t CO2-Äquivalente direkte THG-Emissionen (das sind 64,5 % der Emissionen der Landwirtschaft und 5,4 % an den Gesamt-Emissionen Deutschlands) allein auf die Tierhaltung zurückführen. Hierbei bleiben die indirekten Emissionen aus der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=Deposition#alphabar">Deposition</a>⁠ unberücksichtigt.</p><p></p><p>Klimagase aus landwirtschaftlich genutzten Böden</p><p>Auch Böden sind Emissionsquellen von klimarelevanten Gasen. Neben der erhöhten Kohlendioxid (CO2)-Freisetzung infolge von<a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/klima/treibhausgas-emissionen-in-deutschland/emissionen-der-landnutzung-aenderung">Landnutzung und Landnutzungsänderungen</a>(Umbruch von Grünland- und Niedermoorstandorten) sowie der CO2-Freisetzung durch die Anwendung von Harnstoffdünger und der Kalkung von Böden handelt es sich hauptsächlich um Lachgas-Emissionen. Mikrobielle Umsetzungen (sog. Nitrifikation und Denitrifikation) von Stickstoffverbindungen führen zu Lachgas-Emissionen aus Böden. Sie entstehen durch Bodenbearbeitung sowie vornehmlich aus der Umsetzung von mineralischen Düngern und organischen Materialien (d.h. Ausbringung von Wirtschaftsdünger und beim Weidegang, Klärschlamm, Gärresten aus NaWaRo sowie der Umsetzung von Ernterückständen). Insgesamt wurden 2024 15,1 Mio. t CO2-Äquivalente Lachgas durch die Bewirtschaftung landwirt­schaftlicher Böden emittiert.</p><p>Es werden direkte und indirekte Emissionen unterschieden:</p><p>Die<strong>direkten Emissionen</strong>stickstoffhaltiger klimarelevanter Gase (Lachgas und Stickoxide, siehe Tab. „Emissionen stickstoffhaltiger Treibhausgase und Ammoniak aus landwirtschaftlich genutzten Böden“) stammen überwiegend aus der Düngung mit mineralischen Stickstoffdüngern und den zuvor genannten organischen Materialien sowie aus der Bewirtschaftung organischer Böden. Diese Emissionen machen mit 46 kt bzw. 12,3 Mio. t CO2-Äquivalenten den Hauptanteil (51,9 %) an den gesamten Lachgasemissionen aus.</p><p>Quellen für<strong>indirekte Lachgas-Emissione</strong>n sind die atmosphärische ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=Deposition#alphabar">Deposition</a>⁠ von reaktiven Stickstoffverbindungen aus landwirtschaftlichen Quellen sowie die Lachgas-Emissionen aus Oberflächenabfluss und Auswaschung von gedüngten Flächen. Indirekte Lachgas-Emissionen belasten vor allem natürliche oder naturnahe Ökosysteme, die nicht unter landwirtschaftlicher Nutzung stehen.</p><p>Im Zeitraum 1990 bis 2024 nahmen die Lachgas-Emissionen aus landwirtschaftlichen Böden um 24 % ab.</p><p>Gründe für die Emissionsentwicklung</p><p>Neben den deutlichen Emissionsrückgängen in den ersten Jahren nach der deutschen Wiedervereinigung vor allem durch die Verringerung der Tierbestände und den strukturellen Umbau in den neuen Bundesländern, gingen die THG-Emissionen erst wieder ab 2017 deutlich zurück. Die Folgen der extremen ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=Drre#alphabar">Dürre</a>⁠ im Jahr 2018 waren neben hohen Ernteertragseinbußen und geringerem Mineraldüngereinsatz auch die erschwerte Futterversorgung der Tiere, die zu einer Reduzierung der Tierbestände (insbesondere bei der Rinderhaltung aber seit 2021 auch bei den Schweinebeständen) beigetragen haben dürfte. Wie erwartet setzt sich der abnehmende Trend fort bedingt durch die anhaltend schwierige wirtschaftliche Lage vieler landwirtschaftlicher Betriebe vor dem Hintergrund stark gestiegener Energie-, Düngemittel- und Futterkosten und damit höherer Produktionskosten.</p><p>Maßnahmen in der Landwirtschaft zur Senkung der Treibhausgas-Emissionen</p><p>Das von der Bundesregierung in 2019 verabschiedete und 2021 und 2024 novellierte<a href="https://www.bmuv.de/gesetz/bundes-klimaschutzgesetz">Bundes-Klimaschutzgesetz</a>legt für 2024 für den Landwirtschaftssektor eine Höchstmenge von 67 Mio. t CO2-Äquivalente fest, welche mit 62&nbsp;Mio. t CO2-Äquivalente unterschritten wurde.</p><p>Weiterführende Informationen zur Senkung der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhausgas#alphabar">Treibhausgas</a>⁠-Emissionen finden Sie auf den Themenseiten<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/landwirtschaft/umweltbelastungen-der-landwirtschaft/ammoniak-geruch-staub">„Ammoniak, Geruch und Staub“</a>,<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/landwirtschaft/umweltbelastungen-der-landwirtschaft/lachgas-methan">„Lachgas und Methan“</a>und<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/landwirtschaft/umweltbelastungen-der-landwirtschaft/stickstoff">„Stickstoff“</a>.</p>

Verbesserte Stöchiometrie von Nährstoffen für ein nachhaltiges Ressourcenmanagement von Böden

Maßnahmen zur Minderung direkt und indirekt klimawirksamer Emissionen, die durch Denitrifikation in landwirtschaftlich genutzten Böden verursacht werden, Maßnahmen zur Minderung direkt und indirekt klimawirksamer Emissionen, die durch Denitrifikation in landwirtschaftlich genutzten Böden verursacht werden

Das Verbundvorhaben adressiert die Themen der Minderung der Lachgasemission und Verbesserung der Stickstoffeffizienz durch Modellierung, der Bewertung möglicher Minderungsmaßnahmen und der standortdifferenzierenden Bewertung der Denitrifikation. Gasförmige Emissionen aus der Denitrifikation verursachen pflanzenbaulich relevante N-Verluste und verursachen direkte N2O-Emissionen des Pflanzenbaus. Pflanzenbauliche Klimaschutzmaßnahmen im Bereich der Düngung, Bodenbearbeitung, Fruchtfolge sind im Hinblick auf die Rolle der Denitrifikation kaum erforscht. Ein pflanzenbauliches Management welches N-Effizienz optimiert und gleichzeitig N-Emissionen minimiert ist daher bisher nicht verlässlich definiert. Übergeordnetes Ziel des vorliegenden Antrags ist es, pflanzenbaulich praktikable Minderungsmaßnahmen im Hinblick auf N2 und N2O-Emissionen der Denitrifikation für Ackerbausysteme in Deutschland zu identifizieren, indem der Kenntnisstand zu denitrifikativen N-Verlusten durch Feld- und Laborstudien verbessert und zur Parametrisierung, Validierung und Anwendung von Simulationsmodellen eingesetzt wird. Unsere Teilziele sind wie folgt: 1. Regionalisierung der N-Verluste durch Denitrifikation in Deutschland auf Basis vorhandener Modelle 2. Bestimmung der Wirkung von pflanzenbaulichen Klimaschutzmaßnahmen auf N2- und N2O-Verluste 3. Prüfung von Minderungsoptionen auf der Modell-, Labor- und Feldskala unter Berücksichtigung des Oberbodens und des durchwurzelten Unterbodens für verschiedene Böden 4. Weiterentwicklung von Denitrifikationsmodellen, um die Abbildung von Minderungsmaßnahmen zu verbessern anhand vorhandener und neuer Messdaten 5. Prüfung der Minderungsoptionen für Deutschland anhand der verbesserten Modelle unter Berücksichtigung von Ertrag, Wirtschaftlichkeit, Technologiebedarf, N2O-Emission, N-Effizienz, Düngerbedarf, NH3-Emisissionen und Nitratauswaschung.

Mit Sensoren für eine saubere Fahrweise

Die Motoren von Binnenschiffen gelten allgemein als ineffizient und dreckig - ihr Schadstoffausstoß gilt immer noch als zu hoch. Aber ist diese pauschale Aussage richtig? Die Ladungsmenge auf einem einzelnen Binnenschiff übertrifft diejenige von LKW und Bahn um ein Vielfaches, wodurch der Transport im Allgemeinen sehr effizient ist. Trotzdem ist der Schadstoffausstoß verhältnismäßig hoch, weshalb die Europäische Union die Grenzwerte für ausgestoßene Schadstoffe auch für die Binnenschifffahrt verschärfen wird. Im Rahmen des europäischen Forschungs- und Innovationsprogramms HORIZON2020 beteiligt sich die BAW am Vorhaben PROMINENT (promoting innovation in the inland waterways transport sector; http://www.prominent-iwt.eu/). Das Vorhaben hat zum Ziel, den Treibstoffbedarf und die Luftschadstoffemissionen der Binnenschiffe durch technische Maßnahmen und energieeffiziente Navigation zu reduzieren. Mit der Entwicklung eines Assistenzsystems erhält ein Schiffsführer Hinweise, wie er seinen Zielhafen treibstoffsparend und termingerecht erreichen kann. Dafür werden neben Motor- und Verbrauchsdaten von Schiffen auch Informationen zur Wassertiefe, Strömungsgeschwindigkeit und Wasserspiegellage für den zu befahrenden Flussabschnitt benötigt. Da präzise Peildaten und mehrdimensionale numerische Modelle nicht flächendeckend für alle Wasserstraßen innerhalb der EU verfügbar sind, rüstet die BAW Binnenschiffe mit Messgeräten zur Erfassung von Sohlenhöhen und Strömungsgeschwindigkeiten aus. Dabei werden gleichermaßen die Machbarkeit und der Aufwand für die Installation und den Betrieb der Sensorik bewertet. Die Reederei Deymann Management GmbH und Co. KG mit Sitz in Haren (Ems) unterstützt das Vorhaben, indem sie die Installation der Sensoren auf dem Großmotorgüterschiff (GMS) MONIKA DEYMANN gestattet. Das Schiff wurde im Juli 2016 in den Dienst gestellt. Die BAW hat in der Bauphase den Einbau und die Verkabelung der geplanten Sensoren mit der Reederei sowie der ausführenden Werft abgestimmt und durchgeführt. Das 135 m lange und 14,2 m breite GMS verkehrt derzeit im Liniendienst zwischen Antwerpen und Mainz. Es fährt in der Regel mit drei Lagen Containern, woraus ein mittlerer Tiefgang zwischen 1,8 m und 2,5 m resultiert. Für einen Umlauf Antwerpen - Mainz - Antwerpen werden sieben bis acht Tage benötigt, sodass das Schiff den Mittelrhein rund zweimal pro Woche passiert. Eine besondere Herausforderung ist es, von einem Binnenschiff aus die Strömungsgeschwindigkeiten im laufenden Schiffsbetrieb zu erfassen, da die Strömung im nahen Umfeld des Schiffes durch das Rückströmungsfeld gestört wird. Dessen Größe und Ausdehnung hängt insbesondere vom Gewässerquerschnitt und der Schiffsgeschwindigkeit gegenüber Wasser ab. Bei geringen Wassertiefen kann daher die Geschwindigkeit nicht vertikal unter einem Binnenschiff gemessen werden, wie es bei Messschiffen sonst üblich ist. (Text gekürzt)

Bundesumweltministerium sorgt für saubere Luft im Hamburger Hafen

Die Hamburg Port Authority AöR hat ein Gesamtkonzept zur alternativen Energieversorgung von Kreuzfahrtschiffen im Hamburger Hafen umgesetzt. An der heutigen Eröffnung der Landstromanlage für das Kreuzfahrtterminal Altona nimmt Bundesumweltministerin Dr. Barbara Hendricks teil, die das Pilotprojekt mit 3,7 Millionen Euro aus dem Umweltinnovationsprogramm gefördert hat. Ziel des Vorhabens war eine Reduzierung der Luftschadstoffemissionen während der Liegezeiten der Kreuzfahrtschiffe im Hafen. Über die stationäre Landstromanlage können Kreuzfahrtschiffe nun Strom direkt vom Land beziehen und müssen keine Eigenenergie erzeugen. Hendricks: 'Ich freue mich sehr, dass sich die Hamburg Port Authority entschieden hat, dieses innovative Energiekonzept umzusetzen. Dadurch verbessert sich die lokale Luftqualität und bei der Energieversorgung der Schiffe entstehen deutlich weniger Klimagase. Genau deshalb haben wir dieses Pilotprojekt mit Mitteln aus dem Umweltinnovationsprogramm finanziell unterstützt.' Neben der stationären Landstromanlage am Kreuzfahrtterminal Altona umfasst das Energiekonzept für den Hamburger Hafen auch die landseitige Infrastruktur für die Versorgung am Kreuzfahrtterminal HafenCity und zwar mittels Flüssigerdgas-Bargen, da die Installation einer Landstromanlage aus Platzgründen nicht möglich ist. Insgesamt können mit beiden Anlagen deutliche Emissionsminderungen erreicht werden. Die Emissionen reduzieren sich um bis zu 74 Prozent bei Stickstoffdioxiden, um bis zu 60 Prozent bei Schwefeldioxiden und um bis zu 50 Prozent bei Feinstaub. Darüber hinaus werden jährlich bis zu 5178 Tonnen CO2-Emissionen vermieden. Mit dem Umweltinnovationsprogramm wird die erstmalige, großtechnische Anwendung einer innovativen Technologie gefördert. Das Vorhaben muss über den Stand der Technik hinausgehen und sollte Demonstrationscharakter haben.

Aufbau einer Daten- und Modellierungsplattform zur Berechnung von Stoffflüssen und gasförmigen Emissionen aus der Landwirtschaft (N, P, C, sonstige) sowie zur Bewertung von Minderungsmaßnahmen

Verschiedene Facheinheiten des UBA, insbesondere des FB II, bewerten die Umweltwirkungen landwirtschaftlich verursachter Stoffeinträge. Dazu gehören regelmäßig folgende Aufgaben a) Stickstoffbilanzierungen, b) die Quantifizierung von Stoffflüssen, c) die Bewertung von Minderungsmaßnahmen und d) die Datenbereitstellung für verschiedene Berichterstattungen. Um diese Aufgaben zukünftig weitgehend eigenständig erfüllen zu können, soll ein geeignetes Instrumentarium aufgebaut werden, das entsprechende Daten und Informationen vorhält, die Verknüpfung mit Modellen- und Rechenmethoden zur Beantwortung fachlicher Fragestellungen zulässt und bedarfsorientiert aktualisiert und weiterentwickelt werden kann. Basis für diese Daten- und Modellierungsplattform ist das Daten- und Methodengerüst der Universität Gießen (Arbeitsgruppe Prof. Bach).

BMVI-Expertennetzwerk Wissen - Können - Handeln, Minderung verkehrsbedingter stofflicher Belastungen in Luft, Wasser und Boden - Betriebliche und technische Optimierungen in der Binnenschifffahrt

In dem Forschungsprojekt soll aufgezeigt werden, in welchem Umfang Emissionen aus Binnenschiffen durch optimierte Fahrweise sowie schiffbauliche Innovationen bei Aufrechterhaltung der Wirtschaftlichkeit minimiert werden können. Dies soll am Beispiel typischer Randbedingungen auf dem Rhein in ausgewählten Musterstrecken geschehen. Aufgabenstellung und Ziel Im BMDV-Expertennetzwerk greifen sieben Ressortforschungseinrichtungen und Fachbehörden des Bundesministeriums für Digitales und Verkehr (BMDV) gemeinsam drängende Probleme der Verkehrsinfrastrukturen auf. Es beinhaltet Forschungsarbeiten zur Anpassung an den Klimawandel, zur umweltgerechten Gestaltung sowie zur Erhöhung der Zuverlässigkeit von Verkehr und Infrastruktur. Das Themenfeld 2 des BMDV-Expertennetzwerkes hat das Ziel, Verkehr und Infrastruktur umweltgerecht zu gestalten. In einem Schwerpunktthema werden stoffliche Belastungen durch die einzelnen Verkehrsträger Straße, Schiene und Wasserstraße erfasst und mögliche Maßnahmen zur Reduktion der Emissionen untersucht. Die BAW entwickelt Modelle und führt temporäre Onboard-Messungen an Binnenschiffen durch, um den Treibstoffverbrauch und den Ausstoß von Luftschadstoffen zu bestimmen. Darauf aufbauend soll gezeigt werden, inwieweit Treibstoffbedarf und Emissionen durch eine optimierte Fahrweise sowie technische Innovationen reduziert werden können. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV), das Verkehrsministerium und die schifffahrtstreibende Wirtschaft werden Informationen über die Luftschadstoffemissionen der Binnenschifffahrt erhalten. Es werden Möglichkeiten aufgezeigt, wie durch betriebliche und technische Maßnahmen Reduktionen des Treibstoffbedarfs und der Emissionen erreicht werden können. Auf dieser Grundlage lassen sich die wirtschaftlichen Auswirkungen einzelner Maßnahmen auf den Verkehrsträger Binnenschifffahrt hinsichtlich seiner Wettbewerbsfähigkeit bewerten und Handlungsempfehlungen ableiten. Untersuchungsmethoden Zur Bestimmung des Treibstoffbedarfs und der Emissionen von Binnenschiffen werden Modelle mit einer hohen zeitlichen und räumlichen Auflösung entwickelt (BMDV 2023). Sie verknüpfen beobachtete bzw. modellierte Schiffsbewegungen mit Emissionsfaktoren. Zur Beschreibung des Schiffsverkehrs stehen Daten des automatischen Identifikationssystems (AIS) zur Verfügung, die über Empfängerstationen der Generaldirektion Wasserstraßen und Schifffahrt (GDWS) entlang der meisten Bundeswasserstraßen erfasst und aufgezeichnet werden. Sie enthalten genaue Positionen, Geschwindigkeiten und Abmessungen der Binnenschiffe. Zu den Wasserstraßen liefern zum einen Datenbanken der WSV Breiten, Tiefen und Profilformen der Kanäle. Zum anderen werden Bathymetrie und Strömungsbedingungen der Flüsse aus hydrodynamischen, numerischen Modellen genutzt, die zu den beobachteten Pegelständen Wassertiefen und Fließgeschwindigkeiten berechnen. Diese beeinflussen die auf ein im Flachwasser fahrendes Schiff wirkenden Kräfte und hydromechanischen Effekte, wie z. B. den Schiffstiefgang (Squat) oder die vom Schiff induzierte Rückströmung. Aus der Bewegung eines Schiffs durch das Wasser wird zunächst der Widerstand an jedem Punkt der gefahrenen Trajektorie bestimmt. Aus diesem werden mit Effizienzbeiwerten, u. a. zur Propulsion, die aufgebrachte Motorleistung und letztlich mit leistungsabhängigen Emissionsfaktoren die schiffsspezifischen Emissionsraten berechnet. Die ursprünglich für den Fast-Time-Simulator FaRAO (Fahrdynamische Routen-Analyse und -Optimierung, Schwarz-Beutel 2024) entwickelten fahrdynamischen Ansätze zur Widerstandsberechnung berücksichtigen explizit Flachwasserbedingungen und Querkräfte in Kurvenfahrten. Dies ermöglicht es, Emissionen möglichst präzise zu bestimmen, aber auch Einflüsse der Bathymetrie auf die Emissionsraten zu analysieren.

RUBIN - PhoTech - VP4: Stadtluft, TP4.7: Aktiver photokatalytischer Abbau urbaner Luftschadstoffe in Schächten und Kanälen der Abwasserbehandlung

Unsicherheitsanalyse der Modellierung von Luftschadstoffemissionen der Binnenschifffahrt für einen verbesserten verkehrsträgerübergreifenden Vergleich

Veranlassung Modelle sind sehr gut geeignet, großflächig Aussagen über Luftschadstoffbelastungen, z.B. an Wasserstraßen, zu tätigen. Die Qualität der Modellergebnisse hängt zum einen von der Qualität des Modells und zum anderen von der Qualität der Eingangsdaten ab. Beide Qualitäten müssen bekannt sein, um die Ergebnisse richtig einordnen zu können, sei es im Vergleich mit Messungen, aber auch im Vergleich zu Modellen für andere Verkehrsträger. Daher soll für das Emissionsmodul des Modells ‘Luftschadstoffbelastung an Wasserstraßen’ (LuWas) eine Unsicherheitsanalyse durchgeführt werden. Dazu wird zunächst für jeden Eingangsparameter die einzelne Unsicherheit bestimmt und daraus die Gesamtunsicherheit der modellierten Luftschadstoffemissionen berechnet. Die Ergebnisse der Unsicherheitsanalyse ermöglichen sowohl eine gezielte Verbesserung der Datengrundlage und des Modells als auch eine verbesserte Aussagekraft der modellierten Schiffsemissionen. Ziele - Bestimmung der Unsicherheiten der für die Modellierung der binnenschifffahrtsbedingten Luftschadstoffemissionen notwendigen Eingangsparameter, u.a. durch Nutzung pseudonymisierter Automatic Identification System (AIS)-Daten - Entwicklung einer Methodik zur Bestimmung der resultierenden Gesamtunsicherheit für die mit LuWas berechneten Luftschadstoffe - Anwendung des entwickelten Verfahrens für ausgewählte Gebiete - verkehrsträgerübergreifender Vergleich für ausgewählte Gebiete Für erfolgreiche intra- und intermodale Maßnahmen zur Verringerung der verkehrsbedingten Luftschadstoffbelastung müssen umfassende Kenntnisse über die Emissionsbeiträge der einzelnen Verkehrsträger vorliegen. Die hierfür eingesetzten Emissionsmodelle für einzelne Verkehrsträger unterscheiden sich im Detaillierungsgrad und in der Genauigkeit. Ein Vergleich von verkehrsträgerspezifischen Emissionen ist daher nur unter Kenntnis der Unsicherheiten der einzelnen Modelle möglich. Im Rahmen des BMDV-Expertennetzwerks wird die Unsicherheit eines Modells für Binnenschiffemissionen untersucht. Ein Vergleich von verkehrsträgerspezifischen Emissionen ist nur unter Kenntnis der Unsicherheiten der einzelnen Modelle möglich.

Bewertung des Feinstaubbildungspotenziales gasförmiger Emissionen für Deutschland, Ermittlung der Quellzuordnung der Feinstaubbelastung in deutschen Ballungsräumen

Im Vorgängerprojekt 'Particulate matter formation potential of gas-phase emissions over Germany' wurden für relevante Sektoren sowie verschiedene räumliche Einheiten Quellzuordnungen der Feinstaubbelastung in Deutschland modelliert. Anknüpfend an dieses Projekt soll die Quellzuordnung beispielhaft in zwei deutschen Ballungsräumen vertieft untersucht werden. Damit erfolgt ein exemplarischer Test geeigneter Methoden zur Reduktion der durchschnittlichen Gesundheitsbelastung durch Feinstaub.

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