Im Rahmen des Teilprojekts Modellierung des Forschungsverbundvorhabens 'Nachhaltige Altlastenbewältigung unter Einbeziehung des natürlichen Reinigungsvermögens' wird ein Prognoseinstrument entwickelt, das die Ausbreitung und den Abbau von Schadstoffen in der (un-)gesättigten Bodenzone in Form einer numerischen Simulation abbildet. Dazu musste in der ersten Projektphase ein existierendes Simulationswerkzeug (Richy1D) insbesondere um die Beschreibung von natürlichen Abbauvorgängen erweitert werden. Die nötigen Arbeiten auf dem Gebiet der Modellentwicklung resultierten zunächst in Implementierungen von Abbaumechanismen 0. und 1. Ordnung, die bereits lineare, irreversible Reaktionsnetzwerke mit beliebigen Reaktionspartnern abbildbar machen. Derartige Abbauketten sind etwa zur vereinfachten Beschreibung des LHKW-Abbaus weit verbreitet. Die Abhängigkeit der Reaktionsraten von Vorhandensein und Aktivität lebender Organismen, die diese Abbauvorgänge katalysieren, wird vom Monod-Modell widergespiegelt. Dieses wurde formuliert und implementiert für Umsetzungen mit beteiligter Biomasse und zwei Reaktionspartnern, dem Elektronendonator und einem Elektronenakzeptor (sog. 3-Komponentenmodell). Die Berücksichtigung des Konzepts der Redoxzonen, in welchen unterschiedliche Mikrobenspezies agieren und verschieden Abbauwege möglich sind, mündet in der Formulierung eines allgemeinen Monod-Modells mit einer beliebigen Anzahl von unterschiedlichen Biomassenspezies, Abbauwegen, Reaktionspartnern und Hemmstoffen. Um schließlich allgemeinste chemische Reaktionsgleichgewichte oder Kinetiken berücksichtigen zu können, wird derzeit an der Realisation eines allgemeinen Mehrkomponentenmodelles gearbeitet. Die Nutzung komplexer Simulationsmodelle für reale Fallstudien stellt hohe Anforderungen an die Datenlage der Standorte. Ein Hilfsmittel zur Gewinnung von Modellparametern stellt die Identifizierung dieser mittels inverser Simulation geeigneter (Säulen-) Experimente dar. Die am Lehrstuhl entwickelte Software wurde hier entsprechend den Anforderungen eines Teilprojekts einem speziellen Experimentdesign, dem sog. Kreislaufexperiment, angepasst. Desweiteren wurde eine neue Parametrisierungsmöglichkeit für die zu identifizierenden Funktionen geschaffen, welche zu verbesserter numerischer Stabiliät führt. Die Funktionen sind nun durch monotone, stückweise kubische Splines darstellbar. Die Identifizierungssoftware ist auch auf die Parameter des 3-Komponenten-Monod-Modells erweitert. Zur Erstellung einer räumlich dreidimensionalen, instationären Wasserhaushalts- und Stofftransportsimulation Richy3D wurden zunächst zweidimensionale Vorarbeiten auf die aktuellste Version des Programmbaukastens ug portiert, was sowohl die Verfolgung adaptiver Rechenkonzepte (variable Steuerung numerischer Parameter wie Zeitschrittweite und Feinheit des räumlichen Gitters) ermöglicht, als auch einen übergang zu parallelen Datenstrukturen bietet. Dazu wurde in weiten Teilen die Diskretisierung ...
Politische und industrielle Entscheidungsträger werden mit der Aufgabe konfrontiert, technologische Innovationen auf dem Weg zu einer Low-Carbon Economy zu unterstützen, und gleichzeitig die Sicherheit und Wettbewerbsfähigkeit der Industrie sicherstellen. Die Komplexität der Entscheidungsfindung macht es hochgradig anspruchsvoll, einen ganzheitlichen und fundierten Überblick über die sozialen, technologischen, ökonomischen, ökologischen und politischen Aspekte (STEEP) der Wertschöpfungskette zu erhalten. Diese interdisziplinäre Forschungsgruppe adressiert alle drei Aspekte, Technologie, Wertschöpfungskette und Gesellschaft, die Bestandteile einer Rohstoffwende in Deutschland darstellen. Die vorrangigen Ziele dieser Forschungsgruppe sind: - Entwicklung einer ganzheitlichen Methodik zur Bewertung von Produkten und Prozessen unter STEEP-Kriterien - Analyse von kohlenstoffbasierten Produkten der chemischen Industrie in Deutschland aus verschiedenen Rohstoffen - Analyse des Wissensstandes, der Wahrnehmung und der Akzeptanz zu verschiedenen Kohlenstoffträgern und die Entwicklung von praktischen Empfehlungen für Maßnahmen der Bildung und des sozialen Engagements - Entwicklung einer Online-Toolbox zur Unterstützung einer fundierten Entscheidungsfindung - Bildung und Qualifikation von Nachwuchswissenschaftlern.
Als Beitrag zu den Nachhaltigkeitszielen der UN entwickelt MedWater Managementwerkzeuge zur Verbesserung der Wassernutzungseffizienz unter Berücksichtigung des Erhalts vorhandener Wasserressourcen und Ökosystemleistungen mit dem Ziel der optimierten Bewirtschaftung knapper Grundwasserressourcen in vulnerablen Festgesteinsgrundwasserleitern unter mediterranen Klimabedingungen. Zentrale Komponenten dieser Werkzeuge sind Prognosemodelle (hydrol.-hydrogeol. Modelle, SWAT Modelle), die das Verhalten hoch dynamischer Bedarf-Ressourcensysteme abbilden. Über Szenarienanalysen werden die Auswirkungen externer Faktoren (z.B. Landnutzung, Klimaänderung) auf Wasserressourcen und Ökosystemleistungen quantifiziert. Über ein global parametrisiertes SWAT wird der Wasserfußabdruck für den Import und Export von Lebensmitteln bestimmt, um die Interaktion der Wassernutzung im Untersuchungsgebiet mit den globalen Wasserressourcen und Ökosystemleistungen herzustellen. Mittels multikriterieller Optimierung werden pareto-optimale Lösungen identifiziert und Entwicklungsszenarien abgeleitet. Anhand einer Bewertungsmatrix, die Einzugsgebietstyp, Böden, Niederschlagsverteilungsmuster gruppiert, werden die Ergebnisse mittels Fernerkundungsdaten auf den globalen Maßstab übertragen. Die Ergebnisse münden in ein webbasiertes 'real-time data based' Decision-Support-System (DSS)', welches durch die Integration von Echtzeitdaten wie z.B. der Bodenfeuchte system-aktuelle Bewirtschaftungsvorschläge liefert.
Bis 2050 sollen in Deutschland insgesamt 60 Prozent des Bruttoenergieverbrauchs aus erneuerbaren Energien bereitgestellt werden. Der Anteil regenerativer Energien an der Stromerzeugung soll sogar 80 Prozent betragen; so sieht es das Energiekonzept der Bundesregierung vor. Der dadurch notwendige Ausbau regenerativer Energien hat auch Folgen für die Landnutzung. In den Kommunen mangelt es nicht an Motivation oder ehrgeizigen Zielen - gleichwohl aber an Methoden und Konzepten für deren Umsetzung. Die Innovationsgruppe EnAHRgie entwickelt daher am Beispiel des Landkreises Ahrweiler ein Gesamtkonzept für eine nachhaltige Landnutzung mit Schwerpunkt auf der Energieversorgung. Zentraler Anspruch ist, verschiedenste Akteure in das Vorhaben einzubeziehen: Landkreise sowie Kommunen, lokale Wirtschaft, Verbände und Vereine, Banken sowie Energieversorger arbeiten in diesem Projekt eng zusammen. Ziel ist es, Motivationen und Aktivitäten auf lokaler Ebene zu nutzen und mit Maßnahmen und Zielen auf Landes- und Bundesebene abzustimmen. Im Projekt EnAHRgie sollen Instrumente und Methoden entwickelt werden, die auch auf andere Landkreise übertragbar sind und sich als Hilfestellung für die lokale Energiewende nutzen lassen. Deshalb werden die Erkenntnisse des Prozesses bereits während der Projektumsetzung sowohl im Landkreis Ahrweiler als auch in anderen ausgewählten Gegenden getestet. Das langfristige Ziel ist, dass im Anschluss auch weitere Regionen in Deutschland von diesen Instrumenten und Methoden profitieren können. Im Kern der Aktivitäten steht die Innovationsgruppe, in der Wissenschaftler aus den Bereichen nachhaltige Landnutzung, Gestaltung dezentraler Energiesysteme, Governance und Partizipation sowie Praktiker aus dem Verwaltungsbereich, der Regionalwirtschaft und der Zivilgesellschaft zusammen arbeiten. Das Projekt umfasst die folgenden drei Schwerpunkte: - Partizipation - im Forschungsprozess und in der Umsetzung - Mehrebenen-Integration - lokale und übergeordnete Ziele und Planungen, dezentrale Energieerzeugung in bestehenden Infrastrukturen - Regionale Nachhaltigkeit - innovative Geschäftsmodelle, lokale Wertschöpfung. Als Untersuchungsregion dient der Landkreis Ahrweiler, welcher sich im Zuge der Initiative '100ee-Regionen' das Ziel gesetzt hat, den Anteil in der Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energien bilanziell auf 100 Prozent zu erhöhen. Mit der Umsetzung steht der Landkreis jedoch vor typischen Herausforderungen durch Landnutzungskonkurrenzen zwischen Tourismus, Naturschutz und Weinbau sowie der Mehrebenenproblematik der Planungskompetenzen. Aus der Umsetzung für den Landkreis Ahrweiler kann besonders gut eine allgemeine Herangehensweise als neue Systemlösung für die lokale Energiewende abgeleitet werden. Hierzu soll im Rahmen des Projektverlaufs ein Innovationskonzept zur Anwendung kommen, welches gewährleistet, dass die anhand der Untersuchungsregion Ahrweiler entwickelten Instrumente und Methoden tatsächlich deutschlandweit
Das Projekt GreenEquityHEALTH (www.greenequityhealth.hu-berlin.de) zielt darauf ab, den Beitrag urbaner Grünflächen bei der Abmilderung globaler Herausforderungen im Zusammenhang mit Klimawandel, Urbanisierung und demographischem Wandel zu ermitteln und zu quantifizieren. Regulierende und kulturelle Ökosystemleistungen werden dazu analysiert. Am Beispiel der Stadt Leipzig werden Auswirkungen von Hitze und Luftverschmutzung auf Pflanzeneigenschaften mittels Feldmessungen und Auswertungen von Fernerkundungsdaten erfasst. Parallel dazu geben Gesundheitsmessungen, Beobachtungen und Befragungen zur wahrgenommenen Gesundheit von Parkbesuchern, insbesondere vulnerablen Gruppen wie ältere Menschen oder Kinder, Aufschluss über mögliche positive Gesundheitseffekte. Die Ergebnisse fließen in ein räumlich explizites Multikriterienmodell 'URBAN-HEALTH', das so genannte Hotspot-Flächen in einer Stadt aufzeigen wird, die von einer besonderen Belastung durch Hitze und/oder Luftverschmutzung, hoher Versiegelung, hohen Dichtegraden, geringen Grün- bzw. Freiflächenanteilen etc. gekennzeichnet sind. Aus den Analyseergebnissen werden konkrete Handlungsempfehlungen für die Stadtplanungen abgeleitet. Die Ergebnisse werden in transdisziplinären Workshops mit Vertretern von Stadtplanungen sowie mit den Kooperationspartnern (Beirat) des Projektes diskutiert sowie in Form von kurzen Handlungsempfehlungen (Factsheets, Video) über diverse Kanäle auf nationaler Ebene über die Stadtplanungen sowie auf internationaler Eben durch bestehende Kooperationen mit IUCN und der WHO verbreitet.