Ozeanerwärmung, -versauerung und die Umweltverschmutzung, nehmen zunehmend Einfluss auf die arktische und antarktische Umwelt. Antarktische, stenothermen Fische haben sich evolutionär an die dortigen stabilen Umweltbedingungen angepasst, welche z.B. genetische und funktionellen Veränderungen beinhalten. Diese könnten u.a. die Anpassungsmöglichkeiten antarktischer Fische gegenüber Umweltveränderungen beeinträchtigen. Vergleichsweise dazu leben arktische, gadoide Fische in einem Gebiet mir größeren Umweltschwankungen. In Anbetracht desen wird sich die Klimaveränderung wahrscheinlich unterschiedlich auf Arktische und Antarktische Fische auswirken.Das Herz-Kreislaufsystems stenothermer Fischarten ist prinzipiell nur geringfügig auf Umweltveränderungen zu reagieren. Hierbei stellt die Herzfunktion einen Schlüsselfaktor dar. Studien deuten des Weiteren auf negative und interagierende Einflüsse von Ozeanerwärmung- und versauerung auf Embryos und Larvalen polarer Fischarten hin. Die Exposition der Fische gegenüber mehreren, kombinierten Umweltstressoren kann zudem zu Verschiebungen im Energiehaushalt führen. Diese können eine verringerte Energieverfügbarkeit für andere, lebensnotwendige Funktionen zur Folge haben.Der Antrag befasst sich mit der Frage, wie sich die Umweltstressoren anthropogene Umweltverschmutzung, Klimaerwärmung und Ozeanversauerung auf den Energiestoffwechsel verschiedener Lebensstadien arktischer und antarktischer Fische auswirkt. Die Kernfragen lauten:Beeinträchtigt das Zusammenspiel multipler Stressoren den Schadstoffstoffwechsel polarer Fische? Verursachen multiple Stressoren eine Verschiebung im Energiehaushalt arktischer und antarktischer Fische? Wie beeinflussen Schadstoffe die aerobe und Herzfunktion der verschiedenen Entwicklungsstadien polarer Fische?Was für negative Folgen könnten aus ökologischer Sicht für arktische Gadoiden und antarktische Notothenioiden draus resultieren?Der Antrag soll ein grundsätzliches Verständnis für molekulare, mitochondriale, zellulare und Stoffwechselprozesse schaffen, welche der Anfälligkeit polarer Fische gegenüber Umweltstressoren zugrundeliegen. Als Maß für evolutionäre Anpassungsfähigkeit sollen die Akklimationskapazitäten der verschiedenen Lebensstadien polarer Fische untersucht werden.Für einen Breitengraden-Vergleich von Toleranzen gegenüber Umweltfaktoren konzentriert sich der Antrag auf ökologisch und biologisch vergleichbare stenotherme Arten. Somit wird eine Datengrundlage geschaffen, um die evolutionär verschiedenen aber gleichermaßen stenothermen arktische und antarktische Fische vergleichen zu können.Die in diesem Antrag eruierte physiologische Empflindlichkeit polarer Fische gegenüber Klimawandel sollen abschließend dazu dienen, die zukünftigen Risiken menschengemachter Umweltrisiken für diese Tiere abgeschätzen zu können. Schließlich wird das Projekt eine Grundlage für Management- und Schutzmaßnahmen polarer Ökosysteme gegenüber fortschreitendem globalen Wandel bilden.
Die Wechselwirkungen von solaren Strahlungsflüssen und biologischen Prozessen haben fundamentale Auswirkungen auf physikalische Prozesse, Verfügbarkeit von Nährstoffen und Primärproduktion in den oberen Ozeanschichten, sowie den Austausch von Gasen mit der atmosphärischen Grenzschicht. Durch die Absorption solarer Strahlung tragen optisch aktive Wasserinhaltsstoffe zur Erwärmung der oberflächennahen Ozeanschichten bei und beeinflussen so über die Temperaturabhängigkeit der Stoffwechselraten von marinem Phytoplankton Primärproduktion und Export von Biomasse. Aufgrund der im Vergleich mit dem offenen Ozean stärker variablen Konzentrationen von anorganischen Schwebstoffen und CDOM (coloured dissolved organic matter, im Folgenden als Gelbstoff bezeichnet) ist die Zusammensetzung der Wasserinhaltsstoffe in Küstengewässern und Schelfmeeren oftmals durch eine hohe Heterogenität gekennzeichnet. Die Bildung von Gelbstoff und Änderungen in dessen Zusammensetzung aufgrund nicht-konservativer Prozesse hängen dabei in hohem Maße von der Lichtverfügbarkeit, weiterer Umweltbedingungen sowie der Zusammensetzung des Phytoplanktons ab. Darüber hinaus haben heterogene Verteilungen von Phytoplanktonpigmenten und anderen Wasserinhaltsstoffen Auswirkungen auf sub-mesoskalige vertikale Mischungsprozesse und advektive Flüsse, und damit auch auf Wassertemperatur und dichte, sowie das oberflächennahe Nährstoffangebot. Ein gutes Verständnis der Energieflüsse an der Ozeanoberfläche und in den oberen Ozeanschichten sowie deren Auswirkungen auf den Wärmehaushalt in Küstengewässern und Schelfmeeren ist von großer Bedeutung für die Modellierung des regionalen ozeanischen Klimas. Das vorgeschlagene Projekt hat zum Ziel, den Beitrag von optisch aktiven Wasserinhaltsstoffen (einschließlich Phytoplankton, Gelbstoff und anorganischen Schwebstoffen) zu den Energieflüssen in den oberen Ozeanschichten und durch die Ozeanoberfläche hindurch zu quantifizieren. Es soll untersucht werden, inwieweit die heterogene Verteilung von Wasserinhaltsstoffen die sub-mesoskaligen vertikalen turbulenten Austauschvorgänge und advektiven Flüsse beeinflusst, und inwieweit die Lichtattenuation durch Gelbstoff Auswirkungen auf die Zusammensetzung des Phytoplanktons hat. Zu diesem Zweck soll ein gekoppeltes Atmosphäre Ozean Zirkulationsmodell mit integriertem bio-optischem Modul synchron mit einem Atmosphäre Ozean Strahlungstransportmodell betrieben werden, so dass Erwärmungsraten aufgrund hochvariabler Konzentrationen von optisch aktiven Inhaltsstoffen mit hoher Genauigkeit berechnet, und so deren Auswirkungen auf die biophysikalischen Prozesse im Ozean analysiert werden können.
Gezeiten entstehen als langperiodische Oberflächenwellen auf unseren Weltmeeren in Folge der Gravitationskräfte von Erde, Mond und Sonne. Im Wattenmeer sind Gezeiten halbtägig und mesotidal, weshalb die Forschung Tideenergie zuletzt als vielversprechende Ergänzung zur herkömmlichen Stromversorgung untersucht hat. Zur Unterstützung dieser Forschungsarbeiten wurden im Rahmen dieses TrilaWatt Use-Cases Datenprodukte entwickelt, um das Tideenergiepotenzial besser einschätzen zu können. Download A download is located below (in German: "Verweise und Downloads"). Literatur: Lepper, Robert; Plüß, Andreas (2024): Tideenergie als Ressource. https://doi.org/10.18451/trilaw_2024_03.
The project will demonstrate the survivability and cost-competitiveness of a floating offshore wind technology. It will also support the development of an active supply chain in the region which has some of the strongest wind and ocean resources in the world. The project is the first one of its kind at such scale to draw on expertise from right across Europe. The successful technology demonstrations will fundamentally expand the global offshore wind market. The consortium partners will work on the feasibility and the cost effectiveness of this floating offshore wind project. Once planning, permitting and supply chain requirements are in place, the floating turbine will be tested for a year at SEAI's Atlantic Marine Energy Test Site (AMETS) off the west coast of Ireland. Deployment is currently planned for 2022. By testing at AMETS, the technology developed in AFLOWT will be proven in the harshest of North West Europe's offshore environments, readying it for application at any deep-water offshore environment across the world.
The Portuguese Government has approved the Industrial Strategy for Ocean Renewable Energies (EI-ERO) with the aim of developing the country's offshore wind potential. According to EI-ERO, offshore renewable energies have the potential to supply 25% of the electricity consumed annually in Portugal and create a new export chain in these new technologies. The government envisages that potential exports in this field could increase up to ten times the current employment in the active sectors, with the greatest potential for exports seen in the development of the floating wind technology. The overall objective of TWIND is to create a network of excellence that will dynamize a pool of specialized research professionals and trainers in the domain of offshore wind energy to support an emerging industry in Portugal in a field with a very strong anticipated growth and no dedicated existing training curriculum. WavEC will be the pivot research institution of the low performing Member State (Portugal) coordinating efforts with internationally-leading counterparts at the EU level (Spain, UK and The Netherlands) and enhancing its excellence and innovation capacity through the exchange of knowledge with these leading research organizations. The combining capabilities of partners will open the grounds to exploit existing research results and invest in developing more knowledge. These objectives will be fulfilled through a set of strategic activities well-structured throughout the project including specific training programmes on thematic topics, short-term scientific meetings, long-term staff visits, networking meetings, attendance to relevant conferences in the field, knowledge transfer workshops with stakeholders and an annual event. The networking activities and exchange of knowledge will stimulate research activities and highly qualified services that impact the economy and the society, thus benefitting not only WavEC and the partner organisations, but in general Portugal.
Sea-level rise constitutes one of the major impacts of anthropogenic climate change. Mean sea-level has been rising with a rate of about 3 mm/yr since the beginning of the 1990s, dominated by ocean warming and the loss of mountain glaciers. The largest future contribution is however expected from mass loss of the large ice sheets on Greenland and Antarctica. The dynamic response of the Antarctic ice sheet to a warming climate is not well understood and therefore poses the largest uncertainty in future sea-level projections. In 2013 the IPCC acknowledged that a dependency of ice loss on future warming cannot be inferred due to a lack of understanding of the relevant processes and assessed a likely contribution of less than 20cm in the 21st century. New modeling results now indicate a risk of more than one meter sea level contribution from Antarctica under strong warming within the 21st century. Such contribution would dominate over other processes like thermal expansion, glacier melt and Greenland ice loss. The new projections leave sea-level impact scientists and coastal planners in a limbo as such upward-corrected projections would require massive changes in adaptation planning. Though the new projections are supported by the sensitivity of several meters per degree of warming inferred from records of past sea levels, the timescale of the contribution is difficult to infer from these records. Reconstructed sea-level histories suggest that fast changes occurred in the past in terms of 'melt-water pulses' with several meters of sea-level rise within a few hundred years. High rates of ice loss from Antarctica need to be sustained by an ocean circulation that is capable of providing the heat to melt the ice or transport icebergs towards warmer waters where they melt. Without thorough constraints on the ocean heat flux through energy conservation in the ice-ocean system, very high rates of ice loss remain therefore debatable. Only a coupled ice-ocean model will make it possible to provide such constraints and therewith reduce the uncertainty in future Antarctic ice loss. While the understanding of ocean and ice-sheet physics individually has matured, their interplay at the ice-ocean interface is still insufficiently understood. We therefore here propose to develop such a coupled model from well-established stand-alone models for the ice sheet and for the ocean.
Umweltauswirkungen im Zusammenhang mit der Kabelanbindung von Offshore -Windenergieparks an das Verbundstromnetz Offshore-Windpark südlich der dänischen Insel Samsö Quelle: Prof. Dr. Horst Crome Welche Auswirkungen auf die Umwelt hat die Kabelanbindung von Offshore -Windparks an das Verbundstromnetz? Mit dieser Frage hat sich das Bundesamt für Strahlenschutz nach 2005 zum zweiten Mal im Jahr 2013 in einer fachlichen Stellungnahme beschäftigt. Die Frage war, ob Meereslebewesen durch elektrische und magnetische Felder, die von den Seekabeln ausgehen, geschädigt werden. Des Weiteren ging es darum, ob die Erwärmung des Meeresgrunds zu Veränderungen im Sediment und den darin befindlichen Organismen führt. Daneben enthält die Stellungnahme Angaben zur technischen Realisierung der Kabelanbindung, die für das Verständnis der möglichen Auswirkungen von Bedeutung sind. Auswirkungen elektrischer und magnetischer Felder auf Organismen Gravierende schädliche Einflüsse wie zum Beispiel genetische Schäden oder Gewebeschäden bei Meereslebewesen sind nicht zu erwarten, da die Stärke der elektrischen und magnetischen Felder niedrig ist. Allerdings können einige Fischarten elektrische Felder wahrnehmen. Studien beschreiben bei manchen Fischarten Verhaltensänderungen in der Nähe von Seekabeln. Einige Knorpelfische, zu denen die Haie, Rochen und Seekatzen gehören, tendieren dazu, in der Nähe der Seekabel nach Beute zu suchen, solange die Felder schwach sind. Haie lernen aber innerhalb weniger Tage elektrische Felder mit dem Vorkommen von Beute zu verknüpfen, aber auch Felder von Stromkabeln, in deren Nähe keine Beute vorkommt, zu ignorieren. Das spricht dafür, dass sie sich gut an die veränderten Bedingungen anpassen können und ihr Jagderfolg durch die von Kabeln ausgehenden Felder nicht beeinträchtigt wird. Manche Fischarten, wie zum Beispiel Lachse und Aale, orientieren sich auf ihren Wanderungen an Magnetfeldern. Diese Tiere nehmen das Magnetfeld der Seekabel wahr, schwimmen in unmittelbarer Nähe der Kabel langsamer und verändern auf einer kurzen Teilstrecke ihre Schwimmrichtung. Sie scheinen nach bisherigen Studienerkenntnissen aber nur wenig in ihrer Wanderrichtung abgelenkt zu werden. Beobachtungsstudien an Korallenfischen in Florida haben gezeigt, dass Emissionen von Seekabeln keinen Einfluss auf die Biodiversität der dortigen Fischpopulationen haben. Viele Krebstiere nehmen Magnetfelder wahr und orientieren sich danach. Der europäischen Hummer bevorzugt Unterschlüpfe mit Magnetfeldern im Bereich von wenigen Millitesla. Die Felder haben einen geringfügigen physiologischen Einfluss auf den Tagesrhythmus der Tiere, sind aber nicht schädlich. Von der allgemeinen Bevölkerung kommen nur Taucher und Schwimmer möglicherweise in die Nähe der Kabel, für sie bestehen nach dem aktuellen Stand der Erkenntnis wegen der niedrigen Feldstärken keine gesundheitlichen Gefahren. Thermische Auswirkungen im Sediment Das Sediment am Meeresgrund wird in der Umgebung der verlegten Kabel stark erwärmt. Die Erwärmung im Sediment kann zu Veränderungen führen, deren Bedeutung zurzeit nur teilweise eingeschätzt werden kann. Da die Lebewesen, die sich im Sediment oder in der Bodenzone des Meeres aufhalten, stark temperaturabhängig sind, ist zu erwarten, dass eine Erwärmung des Sediments Auswirkungen hat auf die lokale Zusammensetzung von Flora und Fauna. Es wird zum Beispiel angenommen, dass eine stärkere Erwärmung im Frühjahr Auswirkungen auf die Vermehrung der in der Bodenzone des Meeres lebenden Tiere haben könnte. Welchen Einfluss die Erwärmung auf Lebewesen hat, die in den verschiedenen Schichten des Sediments zu finden sind, ist noch nicht ausreichend untersucht. Empfehlungen Aus Vorsorgegründen sollten die von Seekabeln ausgehenden magnetischen und elektrischen Felder so gering wie möglich gehalten werden. Das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie empfiehlt, die Kabel in einer Tiefe von ein bis drei Metern zu verlegen, um eine Temperaturerhöhung an der Sedimentoberfläche und im Meerwasser zu begrenzen. Durch den Abstand zur Sedimentoberfläche werden zudem elektrische und magnetische Felder für am Meeresgrund lebende Tiere reduziert. Das BfS hält eine Bündelung der Kabel in Trassen, wie sie zum Beispiel auf Norderney erfolgt ist, für empfehlenswert. Auf jeden Fall sollten genügend freie Flächen erhalten bleiben, in denen Tiere, deren Verhalten durch elektrische und magnetische Felder beeinflusst werden kann, ungestört bleiben. Noch sind viele Fragen zu den Wirkungen der elektrischen und magnetischen Felder auf dafür empfindliche Tierarten und zu den Auswirkungen der Erwärmung des Sediments unbeantwortet. Andere Aspekte, wie Baulärm und die Veränderung des Meeresgrundes, sind nicht Bestandteile des Strahlenschutzes, für den Erhalt der Ökosysteme aber wichtig. Der aktuelle wissenschaftliche Kenntnisstand zu Umweltauswirkungen bei der Gewinnung erneuerbarer Energien aus dem Meer ist in einer Übersichtsarbeit von Professor Andrew Gill zusammengefasst. Stand: 28.12.2021
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