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Emissionen des Verkehrs

<p> <p>Pkw und Lkw sind effizienter geworden. Seit 1995 sanken die kilometerbezogenen direkten Emissionen des Treibhausgases CO₂ bei Pkw um knapp 14,8 %, bei Lkw um 10,3 %. Weil aber mehr Lkw unterwegs sind, sind die gesamten direkten CO₂-Emissionen im Straßengüterverkehr heute noch um 12,7 % höher als 1995, tendenziell jedoch seit einigen Jahren leicht rückläufig.</p> </p><p>Pkw und Lkw sind effizienter geworden. Seit 1995 sanken die kilometerbezogenen direkten Emissionen des Treibhausgases CO₂ bei Pkw um knapp 14,8 %, bei Lkw um 10,3 %. Weil aber mehr Lkw unterwegs sind, sind die gesamten direkten CO₂-Emissionen im Straßengüterverkehr heute noch um 12,7 % höher als 1995, tendenziell jedoch seit einigen Jahren leicht rückläufig.</p><p> Verkehr belastet Luft und Klima - Minderungsziele der Bundesregierung <p>Deutschland hat sich mit dem Bundes-Klimaschutzgesetz das Ziel gesetzt, die deutschen Treibhausgasemissionen bis 2030 um 65 % gegenüber 1990 zu mindern und will 2045 die Klimaneutralität erreichen (siehe „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/11219">Treibhausgasminderungsziele Deutschlands</a>“). Auch der Verkehrssektor muss dafür seinen Beitrag leisten.</p> <p>Während die Treibhausgasemissionen in Deutschland seit 1990 stark gesunken sind, gab es im Verkehrssektor bisher kaum eine Verbesserung. Der Anteil des Verkehrs an den Gesamtemissionen ist seit 1990 von 13,1 % auf etwa 22,3 % im Jahr 2024 gestiegen. Das lag vor allem am stetig wachsenden Straßengüterverkehr, dem Motorisierten Individualverkehr und dem zunehmenden Absatz von Dieselkraftstoff (siehe Abb. „Anteil des Verkehrs an den <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/treibhausgas">Treibhausgas</a>-Emissionen in Deutschland“).</p> <p>2024 verursachte der Verkehr 36 % der&nbsp;Emissionen von Stickstoffoxiden in die Luft (siehe Abb. „Anteil des Verkehrs an den Stickoxidemissionen (NOx) in Deutschland“). Der Anteil an den Feinstaubemissionen lag 2024 bei 20 %. Absolut betrachtet sind die Partikelemissionen des Verkehrs seit 1995 um rund 60 % gesunken (siehe Abb. „Anteil des Verkehrs an den Partikelemissionen (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/pm10">PM10</a>) in Deutschland“).&nbsp;Hauptverursacher ist jeweils der motorisierte Straßenverkehr. Besonders in Ballungsräumen ist die Luft stark mit Stickstoffdioxid belastet (siehe „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/11137">Luftbelastung in Ballungsräumen</a>“).</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/2_Abb_Anteil%20Verkehrsemissionen_THG_2026-04-28.png"> </a> <strong> Anteil des Verkehrs an den Treibhausgas-Emissionen in Deutschland </strong> Quelle: Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/2_Abb_Anteil%20Verkehrsemissionen_THG_2026-04-28.png">Bild herunterladen</a> (235,68 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_Abb_Anteil%20Verkehrsemissionen_THG_2026-04-28.pdf">Diagramm als PDF</a> (71,02 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_Abb_Anteil%20Verkehrsemissionen_THG_2026-04-28.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten</a> (38,16 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/3_Abb_Anteil%20Verkehrsemissionen_NOx_2026-04-28.png"> </a> <strong> Anteil des Verkehrs an den Stickoxidemissionen (NOx) in Deutschland </strong> Quelle: Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/3_Abb_Anteil%20Verkehrsemissionen_NOx_2026-04-28.png">Bild herunterladen</a> (152,92 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/3_Abb_Anteil%20Verkehrsemissionen_NOx_2026-04-28.pdf">Diagramm als PDF</a> (39,75 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/3_Abb_Anteil%20Verkehrsemissionen_NOx_2026-04-28.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten</a> (32,67 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/4_Abb_Anteil%20Verkehrsemissionen_Partikel_2026-04-28.png"> </a> <strong> Anteil des Verkehrs an den Partikelemissionen (PM10) in Deutschland </strong> Quelle: Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/4_Abb_Anteil%20Verkehrsemissionen_Partikel_2026-04-28.png">Bild herunterladen</a> (223,67 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/4_Abb_Anteil%20Verkehrsemissionen_Partikel_2026-04-28.pdf">Diagramm als PDF</a> (40,20 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/4_Abb_Anteil%20Verkehrsemissionen_Partikel_2026-04-28.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten</a> (35,88 kB) Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> <p>Gemäß der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/118000">Berichterstattung unter der Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen und dem Kyoto-Protokoll</a> werden die Emissionen aus dem internationalen Luftverkehr und dem internationalen Seeverkehr nur nachrichtlich im Treibhausgasinventar dargestellt. Sie werden nicht in die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/treibhausgas">Treibhausgas</a>-Bilanzen und in die vorherigen Ausführungen einbezogen. Die Emissionen für die Berichterstattung werden auf Basis der nationalen Kraftstoffabsätze berechnet. Die Daten zu den im Folgenden erläuterten spezifischen Emissionen beruhen auf dem <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/verkehr-laerm/emissionsdaten">Emissions- und Rechenmodell TREMOD</a>, bei dem die Emissionen mithilfe von Fahrleistungen kalkuliert werden. Aufgrund verschiedener Abgrenzungen (Grauimporte, Biokraftstoffe) sind diese Zahlen nicht eins zu eins miteinander vergleichbar.</p> </p><p> Pkw fahren heute klima- und umweltverträglicher <p>Im Schnitt belasten Pkw pro gefahrenen Kilometer heute Umwelt und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klima">Klima</a> weniger als in der Vergangenheit. Das hat folgende Gründe: der Gesetzgeber hat stufenweise die Abgasvorschriften für neu zugelassene Pkw verschärft, woraufhin Autohersteller ihre Motoren und Abgastechnik verbesserten. Weiterhin verpflichtete er dazu, die Qualität der in Verkehr gebrachten Kraftstoffe zu verbessern und die E-mobilität zu fördern (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/verkehr/emissionsstandards/pkw-leichte-nutzfahrzeuge#die-europaische-co2-gesetzgebung">Pkw und leichte Nutzfahrzeuge</a>). Die Folge ist, dass die spezifischen Emissionen an Luftschadstoffen und des Treibhausgases CO2 pro Kilometer gegenüber 1995 gesunken sind (siehe Abb. „Spezifische Emissionen Pkw“).&nbsp;</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/5_Abb_Spezifische-Emissionen-Pkw_2026-04-28.png"> </a> <strong> Spezifische Emissionen Pkw (Emissionen Pkw / Verkehrsleistung Pkw) </strong> Quelle: Umweltbundesamt / TREMOD Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/5_Abb_Spezifische-Emissionen-Pkw_2026-04-28.pdf">Diagramm als PDF (45,60 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/5_Abb_Spezifische-Emissionen-Pkw_2026-04-28.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (45,62 kB)</a></li> </ul> </p><p> Das Mehr an Pkw-Verkehr hebt den Fortschritt auf <p>Das Mehr an Verkehr hebt jedoch die bislang erreichten Verbesserungen im <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klima">Klima</a>- und Umweltschutz zum Teil wieder auf. So hat die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/fahrleistung">Fahrleistung</a> der Pkw zwischen 1995 und 2019 um etwa 21 % zugenommen, auch 2023 lag die Fahrleistung noch ca. 7,5 % über dem Wert von 1995 (siehe auch <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/11166">„Fahrleistungen, Verkehrsleistung und Modal Split“</a>, Abb. „Gesamtfahrleistungen nach Kraftfahrzeugarten).</p> <p>Obwohl die kilometerbezogenen CO2-Emissionen seit 1995 gesunken sind, haben sich die gesamten CO2-Emissionen des Pkw-Verkehrs bis 2019 erhöht. Neben steigenden Fahrleistungen ist auch der Trend zu größeren und schwereren Fahrzeugen ein Grund für die Zunahme der CO2-Emissionen. Pandemiebedingt sanken die gesamten direkten CO2-Emissionen, aktuell liegen sie nur leicht über dem Pandemieniveau von 2020.</p> <p>Die Umwelt- und Klimaentlastung im Personenverkehr kann letztlich nicht allein durch technische Verbesserungen am Fahrzeug oder alternative Antriebe erreicht werden. Diese Herausforderung kann nur in Kombination mit Maßnahmen wie einer Erhöhung der Verkehrseffizienz, einer sinkenden Verkehrsnachfrage oder einer veränderten Verkehrsmittelwahl gelöst werden (siehe auch <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/74472">Klimaschutz im Verkehr</a> sowie <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/108604">Suffizienz im Verkehr).</a></p> </p><p> Straßengüterverkehr <p>Im Lkw-Verkehr sind die spezifischen Emissionen der Luftschadstoffe pro Kilometer seit 1995 durch bessere Motoren, Abgastechnik und eine bessere Kraftstoffqualität gesunken. Die spezifischen CO2-Emissionen verringerten sich um 10,3 % im Vergleich zum Ausgangsniveau (siehe Abb. „Spezifische Emissionen Lkw“). Die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/fahrleistung">Fahrleistung</a> der Lkw ist zwischen 1995 und 2024 von 47,8 Milliarden Kilometer auf 60,1 Milliarden Kilometer gestiegen.</p> <p>In Bezug auf die Gesamtemissionen des <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/11166">Straßengüterverkehrs</a> zeigt sich auch hier, dass die technisch bedingten Emissionsrückgänge je Kilometer aufgrund der gestiegenen Fahrleistung zum Teil wieder ausgeglichen wurden. Bei den CO2-Emissionen wurde die Einsparung sogar überkompensiert. Die absoluten CO2-Emissionen im Betrieb des Straßengüterverkehrs erhöhten sich zwischen 1995 und 2024 trotz technischer Verbesserungen um 12,7 %.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/6_Abb_Spezifische-Emissionen-Lkw_2026-04-28.png"> </a> <strong> Spezifische Emissionen Lkw (Emissionen Lkw / Verkehrsleistung Lkw) </strong> Quelle: Umweltbundesamt / TREMOD Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/6_Abb_Spezifische-Emissionen-Lkw_2026-04-28.pdf">Diagramm als PDF (40,66 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/6_Abb_Spezifische-Emissionen-Lkw_2026-04-28.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (46,73 kB)</a></li> </ul> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Indikator: Endenergieverbrauch des Verkehrs

<p> Die wichtigsten Fakten <ul> <li>Die Bundesregierung will den <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/endenergieverbrauch">Endenergieverbrauch</a> des Güter- und Personenverkehrs bis 2030 um 15 bis 20 % gegenüber 2005 verringern.</li> <li>Güter- und Personenverkehr sind seit Anfang der 1990er zwar deutlich effizienter geworden, die gesteigerte <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/verkehrsleistung">Verkehrsleistung</a> führte jedoch zur Zunahme bzw. Stagnation des Endenergieverbrauchs.</li> <li>Der Endenergieverbrauch im Güterverkehr bleibt auf einem hohen Niveau. Es wird schwer, das Ziel zu erreichen.</li> <li>Pandemiebedingt kam es zu einem verringerten Endenergieverbrauch im Personenverkehr. Seit 2021 stieg der Verbrauch wieder leicht an.</li> </ul> </p><p> Welche Bedeutung hat der Indikator? <p>Verkehr benötigt Energie. Die Bereitstellung, Verteilung und Nutzung von Energie sind für viele globale Probleme verantwortlich. Im Verkehr kommt vor allem Erdöl als Energieträger zum Einsatz. Dieses wird häufig in ökologisch sensiblen Gebieten gefördert oder durch sensible Gebiete transportiert. Auch die Aufbereitung des Erdöls zu Benzin, Diesel oder Kerosin in Raffinerien ist energieaufwändig. Schließlich werden bei der Verbrennung der Kraftstoffe Schadstoffe wie Stickoxide und Feinstaub frei. Im besonderen Fokus stehen jedoch die bei der Verbrennung von Kraftstoffen entstehenden Treibhausgase, die für den weltweiten <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimawandel">Klimawandel</a> mitverantwortlich sind.</p> <p>Die Bundesregierung hat sich Ziele gesetzt, den Energieverbrauch in Deutschland zu reduzieren. In der <a href="https://www.bundesregierung.de/breg-de/themen/nachhaltigkeitspolitik/die-deutsche-nachhaltigkeitsstrategie-318846">Nachhaltigkeitsstrategie</a> wird das Ziel benannt, den <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/endenergieverbrauch">Endenergieverbrauch</a> des Personen- als auch des Güterverkehrs bis 2030 um 15 bis 20 % zu senken.</p> </p><p> Wie ist die Entwicklung zu bewerten? <p>Der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/endenergieverbrauch">Endenergieverbrauch</a> ist der Verbrauch, der zum Betrieb der Fahrzeuge erforderlich ist. Von 2005 bis 2019 nahm der Endenergieverbrauch des Personenverkehrs um 4,3 % leicht zu. Im Güterverkehr stieg er im gleichen Zeitraum hingegen um rund 9,9 %. Dabei stieg die Transportleistung im Verkehr stärker als der Energieverbrauch. Somit sind beide Verkehrsbereiche zwar energieeffizienter geworden, das Ziel der absoluten Energieeinsparung wurde jedoch noch nicht erreicht. Pandemiebedingt zeigte sich durch die gesunkene <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/verkehrsleistung">Verkehrsleistung</a> im Personenverkehr in den Jahren 2020 und 2021 ein starker Einbruch im Endenergieverbrauch. Auch 2024 lag der Endenergieverbrauch im Personenverkehr noch 9,2 % unter dem Wert von 2005, stieg aber im Vergleich zu den Vorjahren wieder an.&nbsp;</p> <p>Soll der Energieverbrauch des Verkehrs sinken, muss sich vor allem die Verkehrsnachfrage verringern, verlangsamen und energieeffizientere Antriebsalternativen stärker gefördert werden oder sich der Verkehr auf umweltfreundlichere Verkehrsmittel verlagern (siehe Indikatoren <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/33856">„Umweltfreundlicher Personenverkehr“</a> und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/33853">„Umweltfreundlicher Güterverkehr“</a>).</p> </p><p> Wie wird der Indikator berechnet? <p>Der Endenergieverbrauch des Verkehrs wird mit Hilfe des Rechenmodells TREMOD (Transport <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/emission">Emission</a> Model) auf Basis von Fahrleistungen, Verkehrsleistungen und spezifischen Energieverbräuchen berechnet. TREMOD wurde vom Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg (ifeu) im Auftrag des Umweltbundesamtes entwickelt. Methodische Hintergründe stellt das <a href="https://www.ifeu.de/methoden/modelle/tremod/">ifeu</a> bereit.</p> <p><strong>Die Daten finden Sie im <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/data-cube">Data Cube</a> des <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/uba">UBA</a>: </strong><a href="https://datacube.uba.de/vis?fs%5b0%5d=Themen,0%7CVerkehr%23TRANSPORT%23&amp;pg=0&amp;fc=Themen&amp;bp=true&amp;snb=17&amp;df%5bds%5d=ds-dc-release&amp;df%5bid%5d=DF_TRANSPORT_ENERGY_FINAL&amp;df%5bag%5d=UBA&amp;dq=.A..&amp;pd=2000,2023&amp;to%5bTIME_PERIOD%5d=false"><strong>Entwicklung des Endenergieverbrauchs nach Kraftstoffarten</strong></a><strong>.</strong></p> <p><strong>Ausführliche Informationen zum Thema finden Sie im Daten-Artikel </strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/12085"><strong>Endenergieverbrauch und Kraftstoffe</strong></a><strong> und im Themen-Artikel </strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/3318"><strong>Emissionsdaten</strong></a><strong>.</strong><br>&nbsp;</p> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Bodenversiegelung

<p> <p>Etwa 45 Prozent der Siedlungs- und Verkehrsflächen sind in Deutschland aktuell versiegelt, das heißt bebaut, betoniert, asphaltiert, gepflastert oder anderweitig befestigt. Damit gehen wichtige Bodenfunktionen, vor allem die Wasserdurchlässigkeit und die Bodenfruchtbarkeit, verloren. Mit der Ausweitung der Siedlungs- und Verkehrsflächen nimmt auch die Bodenversiegelung zu.</p> </p><p>Etwa 45 Prozent der Siedlungs- und Verkehrsflächen sind in Deutschland aktuell versiegelt, das heißt bebaut, betoniert, asphaltiert, gepflastert oder anderweitig befestigt. Damit gehen wichtige Bodenfunktionen, vor allem die Wasserdurchlässigkeit und die Bodenfruchtbarkeit, verloren. Mit der Ausweitung der Siedlungs- und Verkehrsflächen nimmt auch die Bodenversiegelung zu.</p><p> Was ist Bodenversiegelung? <p>Bodenversiegelung bedeutet, dass der Boden luft- und wasserdicht abgedeckt wird, wodurch Regenwasser nicht oder nur unter erschwerten Bedingungen versickern kann. Auch der Gasaustausch des Bodens mit der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/atmosphaere">Atmosphäre</a> wird gehemmt.</p> <p>Innerhalb der Siedlungs- und Verkehrsflächen ist ein Teil der Böden durch darauf errichtete Gebäude versiegelt. Auch unbebaute Flächen – wie Freiflächen, Betriebsflächen, Erholungsflächen und Verkehrsflächen – sind teilweise mit Beton, Asphalt, Pflastersteinen oder wassergebundenen Decken befestigt und damit ganz oder teilweise versiegelt.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/376/bilder/bodenversiegelung_thombal_fotolia_57905397_m.jpg"> </a> <strong> Fruchtbare Böden gehen weltweit verloren – etwa durch Versiegelung, Bebauung oder Übernutzung. </strong> Quelle: ThomBal / Fotolia.com </p><p> Ökologische Auswirkungen <p>Eine übermäßige Bodenversiegelung hat unmittelbare Auswirkungen auf den Wasserhaushalt: Zum einen kann Regenwasser weniger gut versickern und die Grundwasservorräte auffüllen. Zum anderen steigt das Risiko zu örtlichen Überschwemmungen, da bei starken Regenfällen die Kanalisation oder die Vorfluter die oberflächlich abfließenden Wassermassen nicht fassen können.</p> <p>Auch das Kleinklima wird negativ beeinflusst: Versiegelte Böden können kein Wasser verdunsten, weshalb sie im Sommer nicht zur Kühlung der Luft beitragen. Hinzu kommt, dass sie als Standort für Pflanzen ungeeignet sind. Diese fallen somit als Wasserverdunster und als Schattenspender aus.</p> <p>Vor allem wird die natürliche Bodenfruchtbarkeit durch eine Versiegelung der Böden massiv beeinträchtigt: Wenn der Boden dauerhaft von Luft und Wasser abgeschlossen ist, geht die Bodenfauna zugrunde, welche wiederum wichtige Funktionen für den Erhalt und die Neubildung von fruchtbaren Böden erfüllt.</p> <p>Schließlich ist Bodenversiegelung nur schwer und mit hohen Kosten wieder zu beseitigen. Auch im Anschluss an eine Entsiegelung bleibt die natürliche Struktur des Bodens gestört. Häufig bleiben Reste von Fremdstoffen (wie Beton- oder Asphaltbrocken, Kunststoffsplitter oder diverse Schadstoffe) im Boden zurück. Eine neue Bodenfauna bildet sich nur über längere Zeiträume, so dass auch die natürliche Bodenfruchtbarkeit verzögert und oft nicht in der vorherigen Qualität wieder herstellbar ist.</p> </p><p> Bodenversiegelung in Deutschland <p>Für Deutschland weist die amtliche Flächenstatistik 52.266 Quadratkilometer (km²) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/umweltzustand-trends/flaeche-boden-land-oekosysteme/flaechennutzung-in-deutschland/siedlungs-verkehrsflaeche#anhaltender-flchenverbrauch-fr-siedlungs-und-verkehrszwecke-">Fläche für Siedlung und Verkehr</a> zum Ende des Jahres 2024 aus. Davon waren laut&nbsp;<a href="https://www.regionalstatistik.de/genesis/online?operation=statistic&amp;levelindex=0&amp;levelid=1741855725593&amp;code=86321#abreadcrumb">Umweltökonomischen Gesamtrechnungen der Länder</a> etwa 45 % versiegelt. Bezogen auf die Gesamtfläche beträgt der Anteil der Siedlungs- und Verkehrsfläche 14,6 % und der Anteil der versiegelten Fläche 6,57 %. Es sei angemerkt, dass aufgrund dessen, dass für 2024 keine neuen Werte zur Bodenversiegelung für Nordrhein-Westfalen ausgewiesen sind, sich die Werte für Gesamtdeutschland auf 2023 beziehen.</p> <p>Zum Ende des Jahres 1992 lag der Anteil der Siedlungs- und Verkehrsfläche noch bei 11,5 % (38.669 km²) und der Anteil der versiegelten Fläche bei 5,3 % (17.839 km²) (siehe Abb. „Anteil der Siedlungs- und Verkehrsfläche an der Gesamtfläche Deutschlands“). Somit hat in den 30 Jahren von 1992 bis 2023 die Bodenversiegelung um insgesamt 5.594 km² zugenommen.&nbsp;</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/2_Abb_Anteil-SuV-Gesamtflaeche-D_2026-03-26.png"> </a> <strong> Anteil der Siedlungs- und Verkehrsfläche an der Gesamtfläche Deutschlands </strong> Quelle: Umweltbundesamt Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_Abb_Anteil-SuV-Gesamtflaeche-D_2026-03-26.pdf">Diagramm als PDF (43,21 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_Abb_Anteil-SuV-Gesamtflaeche-D_2026-03-26.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (172,04 kB)</a></li> </ul> </p><p> Anstieg der versiegelten Siedlungs- und Verkehrsfläche <p>Während das Tempo in den Jahren bis etwa 2015 aufgrund baukonjunktureller Effekte etwas nachgelassen hat, ist aufgrund des steigenden Bedarfs an neuem Wohnraum zuletzt eine Stagnation zu erkennen. Dies zeigt sich u.a. auch an der grundlegenden Entwicklung des&nbsp;<a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/flaeche-boden-land-oekosysteme/flaeche/siedlungs-verkehrsflaeche#-das-tempo-des-flachen-neuverbrauchs-geht-zuruck">Anstiegs der Siedlungs- und Verkehrsfläche</a>. Dennoch hat die jährliche Zunahme der versiegelten Siedlungs- und Verkehrsfläche im Vergleich zur Mitte der 1990er Jahre erheblich abgenommen (siehe Abb. „Zunahme der versiegelten Siedlungs- und Verkehrsfläche“).&nbsp;</p> <p>Im 4-Jahreszeitraum von 1993 bis 1996 wuchs die versiegelte Fläche um 201,6 km² pro Jahr. Von 2021 bis 2024 lag der Zuwachs der versiegelten Fläche dagegen bei 61,5 km² pro Jahr, wobei auch hier angemerkt sei, dass sich der Wert für Nordrhein-Westfalen auf den Zeitraum 2020 bis 2023 bezieht.&nbsp;</p> <p>Die Zunahme versiegelter Flächen ist vor allem auf das stetige Wachstum der Verkehrsflächen zurückzuführen, denn mit 50 bis 70 % weisen Verkehrsflächen einen relativ hohen Anteil versiegelter Fläche auf.&nbsp;</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/3_Abb_Zunahme-versiegelte-SuV_2026-03-26.png"> </a> <strong> Zunahme der versiegelten Siedlungs- und Verkehrsfläche </strong> Quelle: Umweltbundesamt Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/3_Abb_Zunahme-versiegelte-SuV_2026-03-26.pdf">Diagramm als PDF (37,97 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/3_Abb_Zunahme-versiegelte-SuV_2026-03-26.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (27,07 kB)</a></li> </ul> </p><p> Ermittlung der Bodenversiegelung <p>Die Bodenversiegelung in einem Gebiet lässt sich mit Hilfe von Luftbildaufnahmen in guter Näherung ermitteln. Zur weiteren Absicherung der Daten können diese auch mit topographischen Karten, Katasterdaten, Bebauungsplänen oder anderen geographischen Informationen abgeglichen werden. Mit <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/unsicherheit">Unsicherheit</a> behaftet ist dabei vor allem die Bewertung teilversiegelter Flächen – also von Flächen, die mit lose verlegten Platten, Pflastern oder wassergebundenen Decken befestigt sind.</p> <p>In vielen Gemeinden wird inzwischen die Versiegelung von Baugrundstücken erhoben, um den Eigentümern bei der Berechnung der Abwassergebühren die Beseitigung von nichtversickertem Regenwasser anlasten zu können. Die diesbezüglichen Informationen verbleiben allerdings bei den Abwasserbetrieben und sind nicht öffentlich zugänglich. Eine flächendeckende, detaillierte Erfassung der Bodenversiegelung in Deutschland oder einzelnen Bundesländern gibt es daher nicht. Lediglich im Rahmen von diversen Forschungsvorhaben wurde in einigen ausgewählten Regionen die Bodenversiegelung flächendeckend in unterschiedlichem Detaillierungsgrad erfasst.</p> <p>Um dennoch eine Aussage über die Bodenversiegelung in Deutschland treffen zu können, hat der Länderausschuss für Bodenschutz (LABO) einen Arbeitskreis eingerichtet. In diesem haben Fachleute auf der Basis der vorliegenden Regionaldaten zur Bodenversiegelung ein Rechenmodell entwickelt, mit dem sich überschlägig die Bodenversiegelung innerhalb der Siedlungs- und Verkehrsfläche berechnen lässt. Dem Rechenmodell liegt die Beobachtung zugrunde, dass der Versiegelungsgrad innerhalb der Siedlungs- und Verkehrsfläche umso höher ist, je stärker die Region besiedelt ist. Mit anderen Worten: Je stärker die Besiedelung, desto knapper ist der Raum und desto intensiver sind die Bebauung und die Versiegelung der genutzten Flächen.</p> <p>Beispielsweise ist im dicht besiedelten Stadtstaat Berlin etwa 70 % der Verkehrsfläche versiegelt, während im dünn besiedelten Mecklenburg-Vorpommern nur etwa 50 % der Verkehrsfläche versiegelt ist. Zur Verkehrsfläche zählen unter anderem Straßen, Wege, Plätze und Eisenbahnen, aber auch Böschungen, Seiten- und Mittelstreifen und sonstigen Nebenflächen. Entsprechendes gilt auch für Gebäude- und Freiflächen, bei denen der Versiegelungsgrad zwischen 55 % in den Stadtstaaten und 45 % in den dünnbesiedelten Flächenländern variiert (siehe Tab. „Eckwerte und resultierende Parameter für die Berechnung der versiegelten Siedlungs- und Verkehrsfläche“). Die hier angegebenen Werte für das Jahr 2011 wurden auf Basis dieser Methode berechnet.</p> <p>Seit einiger Zeit weisen auch die Umweltökonomischen Gesamtrechnungen der Länder (UGRdL) Daten zu Versiegelungsanteilen der Siedlungs- und Verkehrsfläche auf Ebene der Bundesländer aus. Auch hier wird ein entsprechendes Schätzverfahren angewendet, welches im&nbsp;<a href="https://www.statistikportal.de/de/ugrdl/ergebnisse/flaeche-und-raum#methoden">Methodenbericht</a> auf den Internetseiten der UGRdL dokumentiert ist. Die hier angegebenen Werte für das Jahr 2024 greifen auf die UGRdL zurück.<br><br><em><strong>Exkurs 1: Wie wird der Anteil versiegelter Siedlungs- und Verkehrsfläche nach LABO berechnet?</strong></em><br>Die Berechnung des Anteils der versiegelten Siedlungs- und Verkehrsfläche in den Bundesländern in einem bestimmten Jahr in Abhängigkeit von der Nutzungsart erfolgt nach der Formel:<br><br><strong>Pn,b (t) = A1n * Db (t) + A0n</strong><br><br>Dabei sind<br><strong>t:</strong> das Bezugsjahr<br><strong>n:</strong> die Nutzungsart<br><strong>b:</strong> das Bundesland<br><strong>Db:</strong> der Anteil der SuV-Fläche im jeweiligen Bundesland in % (Siedlungs- und Verkehrsfläche/Landesfläche*100)<br><strong>Pn,b:</strong> der Prozentsatz der versiegelten Fläche in Abhängigkeit von Bundesland und Nutzungsart<br><strong>A1n, A0n:</strong> Parameter, die so gewählt sind, dass für das Jahr 2000 in den Bundesländern mit der höchsten bzw. geringsten Dichte (Berlin (BE) und Mecklenburg-Vorpommern (MV)) für die Versiegelungsanteile bestimmte Eckwerte eingehalten werden.<br><br><em><strong>Exkurs 2: Wie ist die Daten- und Berechnungsqualität einzuschätzen?</strong></em><br>Eine regelmäßige amtliche Erfassung des Versiegelungsgrades wird bislang nicht durchgeführt, weshalb die hier angegebenen Versiegelungsgrade anhand von Schätzverfahren ermittelt wurden. Insgesamt ist festzustellen, dass die Methoden nur eine ungefähre Abschätzung der Bodenversiegelung abbilden können. Die Ergebnisse sind für einen räumlichen Vergleich der Bundesländer geeignet. Die zeitliche Vergleichbarkeit ist allerdings durch die methodische Umstellung in der Flächenerhebung zum Berichtsjahr 2016 eingeschränkt.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/4_Tab_Eckwerte-Param-versieg-SuV_2026-03-26.png"> </a> <strong> Tab: Eckwerte und resultierende Parameter für die Berechnung der versiegelten SuV </strong> Quelle: Gunreben at al. Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/4_Tab_Eckwerte-Param-versieg-SuV_2026-03-26.pdf">Tabelle als PDF (38,80 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/4_Tab_Eckwerte-Param-versieg-SuV_2026-03-26.xlsx">Tabelle als Excel mit Daten (229,18 kB)</a></li> </ul> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Dynamik, Variabilität und bioklimatische Effekte von niedrigen Wolken im westlichen Zentralafrika

Niedrige Wolken sind Schlüsselbestandteile vieler Klimazonen, aber in numerischen Modellen oft nicht gut dargestellt und schwer zu beobachten. Kürzlich wurde gezeigt, dass sich während der Haupttrockensaison im Juni und September im westlichen Zentralafrika eine ausgedehnte niedrige Wolkenbedeckung (engl. „low cloud cover“, LCC) entwickelt. Eine derart wolkige Haupttrockenzeit ist in den feuchten Tropen einzigartig und erklärt wahrscheinlich die dichtesten immergrünen Wälder in der Region. Da paläoklimatische Studien auf eine Instabilität hinweisen, kann jede Verringerung des LCC aufgrund des Klimawandels einen Kipppunkt für die Waldbedeckung darstellen. Daher besteht ein dringender Bedarf, das Auftreten, die Variabilität und die bioklimatischen Auswirkungen des LCC in westlichen Zentralafrika besser zu verstehen.Um diese Ziele zu erreichen, wurde ein Konsortium aus französischen, deutschen und gabunischen Partnern aufgebaut, zu dem Meteorologen, Klimatologen und Experten für Fernerkundung und Waldökologie gehören. Die meteorologischen Prozesse, welche die Bildung und Auflösung der LCC im Tagesgang steuern, werden anhand von zwei Ozean-Land-Transekten auf der Grundlage einer synergistischen Analyse von historischen In-situ Beobachtungen, von Daten einer Feldkampagne und anhand von atmosphärischen Modellsimulationen untersucht. Die Ergebnisse werden mit einem kürzlich entwickelten konzeptionellen Modell für LCC im südlichen Westafrika verglichen.Die intrasaisonale bis interannuale Variabilität des LCC wird durch die Analyse von In-Situ-Langzeitdaten und Satellitenschätzungen quantifiziert. Unterschiede im Jahresgang des LCC (d.h. jahreszeitlicher Beginn und Rückzug, wolkenarme Tage) und die Ausdehnung ins Inland werden dokumentiert. Ansätze, die auf Wettertypen und äquatorialen Wellen basieren, werden verwendet, um intrasaisonale Variationen des LCC zu verstehen. Die Auswirkungen lokaler und regionaler Meeresoberflächentemperaturen auf die LCC-Entwicklung und ihre Jahr-zu-Jahr Variabilität werden bewertet, wobei statistische Analysen und spezielle Sensitivitätsversuche mit einem regionalen Klimamodell verknüpft werden.Schließlich wird der Einfluss von LCC auf die Licht- und Wasserverfügbarkeit bzw. die Waldfunktion anhand von In-Situ-Messungen untersucht. Die Ergebnisse werden mit Messungen aus der nördlichen Republik Kongo, wo die Trockenzeit sonnig ist, sowie mit einem einfachen Wasserhaushaltsmodells, das an die Region angepasst ist, verglichen. Die Wasserhaushaltsanalysen sollen die Kompensations- oder Verstärkungseffekte von Regen im Vergleich zur potenziellen Evapotranspiration, beide moduliert durch die LCC, auf das Wasserdefizit aufzeigen.Die Ergebnisse von DYVALOCCA werden zum ersten konzeptionellen Modell für Wolkenbildung und -auflösung im westlichen Zentralafrika führen und eine Hilfestellung für die Bewertung von Klimawandel-Simulationen mit Blick auf potentielle Kipppunkte für die immergrünen Regenwälder in der Region geben.

Bodenversiegelung auf der ‚Baumeinzugsgebietebene‘: Einfluss der Bodenversiegelung auf die Wasserverfügbarkeit für Stadtbäume

Das übergeordnete Ziel des Forschungsprojektes ist die Analyse der Einflüsse von urbaner Bodenversiegelung auf die Wasserverfügbarkeit für Stadtbäume in ariden Städten und Städten im Klimawandel. Dafür soll zunächst das neue räumliche Konzept des ‘Baumeinzugsgebiets’ entwickelt und genutzt werden um den gegenwärtigen Zustand der Bodenversiegelung auf der lokalen Baumebene in zwei Städten; Sacramento, USA und Berlin, Deutschland; zu kartieren und zu quantifizieren. Als Grundlage für diese Analyse dienen hoch aufgelöste räumliche Datensätze, sogenannte digitale Abbilde des öffentlichen Straßenraums. Die neuen Bodenversiegelungsdatensätze werden genutzt um ausgewachsene Baumindividuen für eine Feldstudie in Sacramento, USA zu lokalisieren und deren Wachstum in Abhängigkeit von der Bodenversiegelung im Baumeinzugsgebiet, aber auch ihrer Lage in der urbanen Wärmeinsel zu untersuchen. Zusätzlich, wird ein urbanes prozessbasiertes numerisches Boden-Pflanzen-Atmosphären-Modell entwickelt, das sowohl die anthropogene Grenzfläche der Bodenversiegelung, als auch erstmals die darunterliegende Wurzelwasseraufnahme integriert. Die Modellierung des Bodenwasserhaushalts unter verschiedenen Versiegelungsmaterialien wird durch einen vorhandenen einzigartigen Bodenfeuchtedatensatz, der unter zahlreichen Versiegelungsmaterialien erhoben wurde, ermöglicht. Die Erweiterung des numerischen Modells um die Wurzelwasseraufnahme wird anhand eines Feldexperiments mit Bäumen, mit und ohne Versiegelung, kalibriert und validiert. Die Rolle der klimatischen Randbedingungen für die Auswirkungen von Bodenversiegelung auf die Wasserverfügbarkeit für Stadtbäume soll in Simulationsstudien erforscht werden. Das Projekt ist bedeutsam für den Erhalt von ausgewachsenen Stadtbäumen, die einen wichtigen Beitrag für die Anpassung des Stadtraums an den Klimawandel leisten und besonders zur Vermeidung von Gesundheitsrisiken der vulnerablen Bevölkerung während Hitzeperioden dienen. Die Projektergebnisse liefern neues Wissen, das einen wesentlichen Bestandteil für die Umsetzung einer ressourcenschonenden Wasserversorgung von Stadtbäumen darstellt.

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)

Wirkungen des Klimawandels an der Küste

Im Rahmen des BMVI-Expertennetzwerks engagiert sich die BAW gemeinsam mit weiteren Ressortforschungseinrichtungen und Fachbehörden des BMVI, um fach- und verkehrsträgerübergreifende Lösungen für die drängenden Verkehrsfragen der Zukunft aufzuzeigen (www.bmvi-expertennetzwerk.de). Ein Fokusgebiet ist dabei der Küstenbereich mit seinen Seehafenzufahrten, denn infolge des zunehmenden Welthandels hat der Seehandel in der heutigen Zeit der Globalisierung eine größere Bedeutung als je zuvor. Internationale Seehäfen, wie zum Beispiel der Hamburger Hafen, bilden im Seehandel wichtige Knotenpunkte. Der Hamburger Hafen ist mit einem Seegüterumschlag von 137 Millionen Tonnen pro Jahr der größte Seehafen Deutschlands. Von hier werden Güter in die ganze Welt verschifft bzw. auf der Schiene, Straße und Wasserstraße nach ganz Deutschland und Europa weitertransportiert. Durch den Klimawandel werden sich für den Betrieb und die Unterhaltung von Seehäfen und Seehafenzufahrten äußere Einflüsse, wie zum Beispiel der Meeresspiegel, ändern. Für strategische und langfristige Investitionsentscheidungen hinsichtlich der Hafeninfrastruktur entstehen dadurch wichtige Fragen. Wie werden sich Meeresspiegelanstieg und andere klimawandelbedingte Änderungen auf die Seehäfen auswirken? Kann die Sicherheit und Leichtigkeit des Schiffsverkehrs sowie die Erreichbarkeit der Häfen in Zukunft gewährleistet werden? Welche Anpassungsmaßnahmen sind gegebenenfalls notwendig und nachhaltig? Mit diesen und anderen Fragen befasst sich die BAW am Standort Hamburg im Rahmen des Expertennetzwerkes. Mithilfe eines hochaufgelösten dreidimensionalen numerischen Modells der Deutschen Bucht werden komplexe Prozesse wie die Tidedynamik sowie der Transport von Salz, Wärme und Sedimenten für heutige und mögliche zukünftige Verhältnisse simuliert. Das Modellgebiet umfasst die gesamte deutsche Nordseeküste und die Ästuare von Ems, Jade-Weser und Elbe. Das Expertennetzwerk ist auch im Hinblick auf die Novellierung des Gesetzes zur Umweltverträglichkeitsprüfung bedeutend. Im Rahmen der Umweltverträglichkeitsprüfung müssen künftig sowohl die Anfälligkeit des geplanten Vorhabens gegenüber den Folgen des Klimawandels als auch die Auswirkungen des Vorhabens auf das Klima auf Basis wissenschaftlicher Erkenntnisse gerichtsfest untersucht werden. Dies kann nur in behördenübergreifender Zusammenarbeit geleistet werden. Wie dringend der Forschungsbedarf für die Seeschifffahrt ist, zeigt die Situation am Hamburger Hafen. Die Zufahrt zum Hamburger Hafen erfolgt entlang des Elbeästuars. Da die Flutstromgeschwindigkeiten in vielen Bereichen des Elbeästuars höher als die Ebbestromgeschwindigkeiten sind, ist der stromaufgerichtete Sedimenttransport im Mittel größer als der stromabgerichtete Sedimenttransport. Es wird mehr Sediment aus der Nordsee in das Elbästuar eingetragen als ausgetragen. (Text gekürzt)

Computersimulation des tropischen Regenwaldes (RAFOM) - Modellierung tropischer Regenwälder

Unter Einsatz der wichtigsten bekannten morphologischen und funktionellen Parameter eines Regenwaldes wurde auf der Basis einer individiumsbezogenen Berechnung und naturnahen Bildschirmdarstellung ein Regenwaldmodell konstruiert, mit dem die wesentlichsten Vorgänge simuliert werden können. Dazu gehören etwa Regeneration, Artenverteilung, Konkurrenz, Artendominanz, Biomasseverteilung und -entnahme, Trockenheitstoleranz u. v. m. Dadurch ist es möglich sowohl angewandte Probleme der Forstwirtschaft als auch theoretische Fragestellungen zu lösen. In einem komplexen praxisorientierten Computermodell können Abläufe des Regenwaldwachstums und der Regenwaldevolution wirklichkeitsnahe simuliert werden. Zusätzlich zu Nährstoffbilanzen, Lichtwerten und zahlreichen ökologischen Einflüssen wird das Wachstum und Aussehen des Waldes naturnahe am Bildschirm sichtbar gemacht und kann per Maus analysiert und verändert werden. Nachdem nunmehr das Modell funktioniert, soll es als Experimentalfeld für auch angewandte Fragestellungen dienen.

Numerische Modellierung des Suspensionstransports zur Berücksichtigung des lateralen Sedimentaustauschs

Ziel des Projektes ist der Nachweis der numerischen Modellierbarkeit des lateralen Sedimentaustauschs von nicht-kohäsivem Material zwischen Vorland bzw. Buhnenbereich und Hauptgerinne an Binnenwasserstraßen sowie eine Verbesserung der langfristigen morphodynamischen numerischen Modellierungen durch die Berücksichtigung des Suspensionstransports. Aufgabenstellung und Ziel Sedimenttransportprozesse werden bislang in den numerischen flussbaulichen Modellen der Abteilung Wasserbau im Binnenbereich nahezu ausschließlich als Geschiebetransport abgebildet. Die Limitierungen durch diese Vereinfachung sind gering, sofern das vorrangige Interesse der Untersuchungen dem Hauptstrom gilt. Allerdings werden u. a. durch die Anforderungen aus der EU-Wasserrahmenrichtlinie in den Projekten an Binnenwasserstraßen zunehmend Fragestellungen aufgeworfen, die das Vorland und die Interaktion zwischen Vorland und Hauptgerinne betreffen (z. B. Verlandungen von Vorlandgewässern). Bei zunehmendem Strömungsangriff gerät das als Geschiebe transportierte Material in Suspension; es trägt somit nicht nur zur Sohlentwicklung im Hauptstrom bei, sondern gelangt in Abhängigkeit der Korngröße in die Buhnenfelder und auf das Vorland bzw. wird dort wieder remobilisiert und gegebenenfalls erneut in den Hauptstrom eingetragen. Der seitliche Ein- und Austrag kann somit einen nicht unerheblichen Anteil an der Sedimentbilanz haben. Fragestellungen zu Verlandungstendenzen auf dem Vorland oder zur morphologischen Entwicklung von Vorlandgewässern können nur unter der Berücksichtigung von Suspensionstransport beantwortet werden. Die Anschlüsse zwischen Hauptgerinne und Vorlandgewässer sind oft nicht sohlnah realisiert, um bewusst den Geschiebeeintrag zu verhindern. Ein Materialeintrag auf das Vorland und in die Vorlandgewässer erfolgt dabei vorwiegend in Suspension. Ziel des Projektes ist der Nachweis der numerischen Modellierbarkeit des lateralen Sedimentaustauschs von nicht-kohäsivem Material zwischen Vorland und Hauptgerinne an Binnenwasserstraßen sowie eine Verbesserung der langfristigen morphodynamischen numerischen Modellierungen durch die Berücksichtigung des Suspensionstransports. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Mithilfe von prognosefähigen hydro-morphodynamischen Modellen für Geschiebetransport und Transport in Suspension können Projekte mit zunehmend ökologisch geprägten Fragestellungen effektiv und mit belastbaren Ergebnissen bearbeitet werden. Zudem ist eine Verbesserung der langfristigen morphodynamischen Modellierungen durch die Berücksichtigung der Suspensionsvorgänge zu erwarten. Untersuchungsmethoden Neben einem intensiven Literaturstudium werden in dem Vorhaben vor allem zweidimensionale tiefengemittelte bzw. dreidimensionale numerische Modelle unter Verwendung des Programmpakets openTELEMAC eingesetzt. Zunächst soll das numerische Modell anhand von Labormodellversuchen zum lateralen Sedimentaustausch validiert werden. Dazu gehören auch Sensitivitätsuntersuchungen für eine geeignete kombinierte Suspensions- und Geschiebetransportmodellierung an Bundeswasserstraßen im Binnenbereich. Anschließend können verschiedene Fragestellungen zum lateralen Sedimentaustausch an Prinzipmodellen und spezifischen Flussabschnitten bearbeitet werden, wie z. B. Fragen zur Vermeidung von Sedimentablagerungen bei der Anbindung von Vorlandgewässern an das Hauptgerinne und der kausale Zusammenhang zwischen der Hydrodynamik und dem lateralen Sedimenteintrag bzw. -austrag zwischen Hauptgerinne und Buhnenfeldern.

Prozessbasierte Modellierung der Bodenhydrologie und deren Verifizierung am Biosphere 2 Landscape Evolution Observatory

Bodenwasserbewegung ist ein Schlüsselprozess in mehreren bereitstellenden und regulierenden Ökosystemdienstleistungen. Die genaue Vorhersage mit mathematischen Modellen bleibt jedoch aufgrund großer Unsicherheiten in allen Modellkomponenten eine Herausforderung, selbst wenn prozessbasierte Beschreibungen wie die Richards-Gleichung verwendet werden. Datenassimilationsmethoden bieten die Möglichkeit, Informationen aus unsicheren Modellen und unsicheren Messungen zu einer verbesserten konsistenten Zustandsbeschreibung zu verbinden, sofern die Unsicherheiten korrekt quantifiziert werden können. Die größten Unsicherheiten liegen dabei typischerweise in den hydraulischen Eigenschaften des Bodens. Werden die relevanten hydraulischen Parameter in einem erweiterten Zustand berücksichtigt, können diese mit den Datenassimilationsmethoden geschätzt werden. Dies ist selbst in Gegenwart von Modellfehlern wie z.B. präferentiellem Fluss möglich, falls diese Fehler entsprechend berücksichtigt werden. Bisher konnten solche konsistenten Beschreibungen nur auf kleinen Skalen bis hin zu eindimensionalen Bodenprofilen demonstriert werden. Auf größeren Skalen wurden noch keine detaillierten prozessbasierten Beschreibungen erreicht. Dies ist auf fehlende Informationen über die heterogenen bodenhydraulischen Eigenschaften in Kombination mit den hochgradig nichtlinearen und interagierenden Prozessen zurückzuführen. Eine einzigartige Forschungsinfrastruktur für die experimentelle Untersuchung der Bodenhydrologie von Hängen ist das Landscape Evolution Observatory (LEO) in der Biosphere 2. Es besteht aus drei künstlichen Hängen mit einem ausgedehnten Sensor- und Probennehmernetzwerk. Um das Verständnis auf dieser größeren Hangskala zu verbessern, ist das Ziel dieses Projektes die konsistente und prozessbasierte Beschreibung der Bodenwasserbewegung am LEO, einschließlich der Darstellung von Heterogenität und Evolution der bodenhydraulischen Parameter. Der Focus liegt dabei auf den folgenden Aspekten: (i) die Ableitung der zeitlichen Entwicklung der bodenhydraulischen Parameter durch Datenassimilation an ausgewählten Profilen in den Hängen, (ii) die Bestimmung der Heterogenität der bodenhydraulischen Eigenschaften und deren Auswirkungen durch hydraulische Experimente und Vorwärtssimulationen und (iii) die Entwicklung und Verifizierung einer konsistenten Beschreibung von Teilen der Hänge durch Datenassimilationsmethoden. Dieses Projekt wird die Frage beantworten, ob die derzeitigen Beobachtungstechniken ausreichen, um eine konsistente und ausreichend akkurate Beschreibung der Hanghydrologie zu erhalten, und wenn ja, wie und mit welcher Unsicherheit diese Darstellung erreicht wird. Darüber hinaus erwarte ich einen quantitativen Einblick in die Ausbildung der Heterogenität am LEO.

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