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Dreidimensionale Analyse der Porenraumgeometrie strukturierter Böden in Bezug auf die Verteilung von Wasser und Luft mit Hilfe der hochauflösenden myCT

Die Prozesse der Wasser- und Stoffbewegung sowie des Gasaustausches in Böden werdenmaßgeblich durch das an die Bodenstruktur gebundene Porensystem gesteuert. Die Funktionalität des Porensystems beruht hierbei sowohl auf den Anteilen unterschiedlicher Porengrößen als auch auf der Geometrie des Porenraumes. Während die Porengrößenverteilung mit bodenphysikalischen Standardmethoden unter der Annahme von Kapillarität quantifizierbar ist, lassen sich die realen Porenformen in ihrer räumlichen Anordnung (u.a. Kontinuität, Bottlenecks, Konnektivität, Tortuosität) nur durch optische Verfahren erschließen. Die präferentiellen Fließwege der Makro- und Grobporen (größer als 50 mym) wurden bereits in zahlreichen Studien in 2D und 3D analysiert. Für die mittleren Porengrößen (0,2 - 50 mym) mit hoher ökologischer Wirksamkeit in ungesättigten Böden liegen jedoch kaum morphologische Informationen vor. In diesem Projekt sollen die Verfahren der Kunstharzeinbettung und der Mikrofokus- Computertomographie (myCT) für eine qualitative und quantitative räumliche Analyse des Porensystems in verbesserter hoher Auflösung (bis zu 1 mym) eingesetzt werden. Die Darstellung der mittleren Porengrößen wird mit der neuesten hochauflösenden Technik der myCT bei gleichzeitiger Differenzierung von Matrix, Wasser und Luft realisiert. Die zu analysierenden Geometrieparameter unterschiedlicher Porengrößen werden mit den Funktionen der Wasser- und Luftleitfähigkeit korreliert. Die Darstellung der Wasserverteilung in realen Poren bei unterschiedlichem Entwässerungsgrad ermöglicht zudem eine Überprüfung der Kapillartheorie, die als allgemeine Grundlage für Wasserverteilung und Wasserfluss vorausgesetzt wird.

Studie zum Monitoring der Flächeninanspruchnahme - Evaluation der einschlägigen Datenbasis

Mit Hilfe von Flächenmonitoring lassen sich Trends der Siedlungsentwicklung beobachten. Flächenmonitoring wird zudem verwendet, um zu überprüfen, inwieweit das Ziel, die tägliche Flächeninanspruchnahme auf 30 Hektar bis zum Jahr 2020 zu reduzieren, erreicht wird. Da die Erhebungsgrundlagen immer wieder umgestellt werden, kommt es zu Ungenauigkeiten. In dieser Studie werden nun grundlegende Statistiken und Erhebungsprozesse untersucht. Zielsetzung: Im Rahmen der Studie zum Monitoring der Flächeninanspruchnahme sollen die aufgetretenen Abweichungen und Artefakte sowie ihre Quellen ermittelt und Vorschläge zur Optimierung des Monitorings erarbeitet werden. Ziel ist die Sicherstellung einer belastbaren, bundesweit einheitlichen Datenbasis für die Beobachtung der Siedlungs- und Verkehrsflächen auf Grundlage der Flächenerhebung. Zudem werden alternative Datenquellen analysiert, die das bisherige Monitoring-Modell ergänzen könnten, um verbesserte Resultate und zusätzliche Informationen zur Flächeninanspruchnahme zu erzielen. In einer Studie, die durch 2 Fachwerkstätten ergänzt wird, sollen die Datengrundlagen für die Flächenerhebung (ALB, ALKIS) sowie weitere Datensätze, insbesondere das ATKIS® bzw. das darauf basierende DLM-DE untersucht werden, um die jeweiligen Stärken und Schwächen aufzuzeigen, Fehlerquellen zu identifizieren, Größenordnungen von Abweichungen einzuschätzen und Verbesserungsvorschläge sowie ggf. Alternativen für die Sicherstellung eines bundesweiten, tragfähigen Monitorings zu erarbeiten. Weiterhin sollen Vorschläge zur Erweiterung des Monitorings um geeignete bundesweite Indikatoren zur Beschreibung qualitativer Aspekte der Flächeninanspruchnahme entwickelt werden. Dabei stehen Vorschläge für ein realisierbares Konzept möglichst weniger Indikatoren im Fokus. Die jeweiligen, bei den Analysen erkennbaren Potenziale der geprüften Datensätze zur Qualifizierung des Flächenmonitorings sollen dokumentiert sowie entsprechende Indikatoren abgeleitet und abgestimmt werden. Zu den Forschungsarbeiten gehören die Initiierung und Moderation des Abstimmungsprozesses zwischen den für das Monitoring zuständigen Gremien, Behörden und Experten sowie die Kommunikation der ausgearbeiteten Vorschläge.

Notwendige Rahmenbedingungen zur Vermeidung von Lock-in-Effekten und zur Gewährleistung einer nachhaltigen grünen Wasserstoffversorgung, Teilvorhaben: Lock-In-Mechanismen, sozioökonomische Grundlagen und institutioneller Rahmen

Wasserstoff wird eine Schlüsselfunktion in der zukünftigen Energieversorgung zukommen. Aus welchen Quellen dieser Wasserstoff bereitgestellt werden soll, ist noch offen, auch, weil die Nachfrage bisher noch gering ist und die benötigten Erzeugungs- und Transport-Infrastrukturen sich noch in der Entwicklung bzw. im Aufbau befinden. Mit großer Wahrscheinlichkeit werden zunächst nicht nur grüne, sondern auch andere Wasserstoffquellen zum Einsatz kommen. Wie kann sichergestellt werden, dass dieser Weg richtungssicher beschritten wird und es keine Lock-In-Effekte durch Investitionen in nicht zukunftsfähige Technologien gibt? Zu diesem Zwecke müssen die regulatorischen Rahmenbedingungen so gesetzt werden, dass sie den Aufbau einer Wasserstoffinfrastruktur befördern und eine wettbewerbsfähige und dabei mittelfristig klimaneutrale Versorgung mit Wasserstoff gewährleisten. Die heute und zeitnah zu tätigenden Investitionen müssen so gesteuert werden, dass sie zu einer kosteneffizienten und nachhaltigen Wasserstoffversorgung führen. Der Fokus der Arbeiten des ECOLOG-Instituts liegt auf der Ermittlung von Lock-In-Mechanismen bei Wasserstoff, der empirischen Ermittlung von Entscheidungsgrundlagen der relevanten Akteurstypen sowie der sozioökonomischen und rechtlichen Rahmenbedingungen. Die Charakteristika der Akteure und ihrer Investitionsentscheidungen werden in Modellelemente und Parameter für das agentenbasierte Modell AMIRIS übersetzt. Die Ergebnisse der qualitativen Analysen zu möglichen Lock-In-Effekten und den Rahmenbedingungen sowie der beiden genutzten Energiesystemmodelle werden miteinander verglichen.

Wasserstoff in deutschen Printmedien, H2Media: Wasserstoff in deutschen Printmedien

Bioindikation von Luftverunreinigungen

<p>Aus der chemischen Analyse von Moosen lassen sich Rückschlüsse auf die atmosphärische Schadstoffbelastung ziehen (Biomonitoring). Seit 1990 nahm die Belastung durch Metalle deutlich ab. 2020/21 gab es jedoch bei einigen Metallen wieder einen leichten Anstieg. Für Stickstoff ist gegenüber 2005 keine Abnahme festzustellen. 2020/21 fanden erstmals auch Untersuchungen zu Mikroplastik statt.</p><p>Moose als Bioindikator</p><p>Die Methode des Moosmonitorings wurde in den späten 1960er Jahren entwickelt. Sie basiert darauf, dass Moose Stoffe direkt aus dem Niederschlag und aus trockener ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=Deposition#alphabar">Deposition</a>⁠ (Ablagerungen und Aufnahme aus der Luft) beziehen. Dadurch können sie als Bioindikatoren für die Deposition von Luftschadstoffen genutzt werden, denn deponierte Schadstoffe reichern sich im Moos an (Bioakkumulation) und können durch Laboranalysen der Moosproben nachgewiesen werden. Das Moosmonitoring ist für ein flächendeckendes Screening der Belastungssituation besonders für solche Substanzen geeignet, für die sonst nur wenig Informationen zur räumlichen Verteilung der Deposition vorliegen. Dies ist z.B. bei Schwermetallen oder persistenten organische Schadstoffen (Persistent Organic Pollutants, ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=POP#alphabar">POP</a>⁠) der Fall.</p><p>Europaweites Monitoring</p><p>Seit 1990 wird im 5-Jahreszyklus das European Moss Survey (EMS) unter der Genfer Luftreinhalteabkommens von 1979 (Convention on long-range transboundary air pollution - CLRTAP) durchgeführt. Hierzu werden stoffliche Belastungen in Moosen von quellfernen terrestrischen Ökosystemen in Europa erfasst, um daraus räumliche Depositionsmuster potenziell schädlich wirkender Stoffe abzuleiten. Durch die Analyse der zeitlichen und räumlichen Entwicklung kann die Wirksamkeit von Maßnahmen zur Luftreinhaltung evaluiert werden. Das International Cooperative Programme (ICP) Vegetation publiziert die Ergebnisse des Moosmonitorings und berichtet sie an die Working Group on Effects (WGE) der CLRTAP.</p><p>Deutsches Moosmonitoring</p><p>Nach 1990, 1995, 2000, 2005 und 2015/16 beteiligte sich Deutschland am internationalen Moosmonitoring 2020/21 (MM2020), mit dem Schwerpunkt der Analyse von (Schwer-)Metallen und Stickstoff. Der deutsche Beitrag zum MM2020 umfasst zum zweiten Mal nach dem MM2015 die Bestimmung von persistenten organischen Schadstoffen (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=POP#alphabar">POP</a>⁠) und erstmals die Messung von Mikroplastik (MP) in Moosen. Da die Analyse der neuen Substanzen sehr aufwendig ist, wurde das zu Grunde gelegte Messnetz von zuletzt 400 Standorten (MM2015) als Pilotprojekt auf 25 (MM2020) für alle Stoffe reduziert (siehe Karte „Messtandorte für Schwermetalle und Stickstoff im Moosmonitoring 2020/21“ und Karte „Messstandorte für POPs und Mikroplastik im Moosmonitoring 2020/21“).</p><p>Ergebnisse: Schwermetalle</p><p>Der zeitliche Trend von 1990 bis 2016 zeigt für die meisten Metalle einen signifikanten und flächendeckenden Rückgang der Belastung. Allerdings wurden im MM2020 ein Anstieg bei vielen Schwermetallen gegenüber MM2015 gemessen. Insbesondere bei Quecksilber ist der Mittelwert mehr als verdreifacht. Dieser Trend wurde auch in vielen anderen Ländern des Moosmonitorings trotz einem Rückgang der berichteten Schwermetallemissionen beobachtet. Weitere Beispiele sind Arsen, Antimon, Kupfer, Zink und Chrom, bei denen eine Erhöhung festgestellt wurde. Die Metallgehalte in den Moosen zeigen in den einzelnen Jahren ähnliche räumliche Verteilungsmuster, wobei die Hot Spots sich zumeist in urban-industriell Zentren, insbesondere auch in Gebieten mit Kohlestromerzeugung, befinden (siehe Karten zu Blei, Cadmium, Kupfer, Nickel, Arsen und Antimon).</p><p>Ergebnisse: Stickstoff</p><p>Bei Stickstoff ist gegenüber der ersten Beprobung für Deutschland im Jahr 2005 im Mittel kein Rückgang der Belastung festzustellen, aber es traten etwas abweichende räumliche Muster auf. Aufgrund der wesentlich niederen Probenanzahl wurden im MM2020 in einigen Gebieten erwartbare höhere Werte (wie z.B. im Allgäu) nicht erfasst (siehe Karte zu Stickstoff).</p><p>Ergebnisse: Mikroplastik</p><p>Da Messungen von Mikroplastik in Moosen bisher noch nicht durchgeführt wurden, wurden Verfahren zur qualitativen (chemischen Zusammensetzung und Form von Mikroplastik in Moosproben) als auch zur quantitativen (Menge an Mikroplastik in Moosproben) Analyse getestet. Die Analysen zeigen, dass sich Moose als Bioindikator zum Nachweis der atmosphärischen ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=Deposition#alphabar">Deposition</a>⁠ von Mikroplastik eignen. In allen untersuchten Moosproben sind Polymere, insbesondere Polyethylen (PE) und Polyethylenterephthalat (PET), nachgewiesen worden.</p><p>Ergebnisse: Persistente organische Schadstoffe (POPs)</p><p>Die Analysen für POPs bestätigen das Konzentrationsniveau aus dem MM2015 und dass sich Moose als Bioindikator zum Nachweis der atmosphärischen ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=Deposition#alphabar">Deposition</a>⁠ von POPs eignen. Erste zeitliche Verläufe zeichnen sich ab, können aber aufgrund der punktuellen Ausrichtung und der geringen Anzahl an Vergleichsstandorten aus dem MM2015 nicht verallgemeinert werden. Eine erste Beschreibung der räumlichen Konzentrationsgradienten konnte im MM2020 durchgeführt werden, ebenso wie eine erste Abschätzung von Belastungen verschiedener Nutzungsstrukturen. Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PFAS#alphabar">PFAS</a>⁠) wurden nur vereinzelt in wenigen Proben quantifiziert. Dies bestätigt die Ergebnisse aus der Pilotmessungen im MM2015, wo nur in einer Moosprobe PFAS über der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Bestimmungsgrenze#alphabar">Bestimmungsgrenze</a>⁠ gefunden wurden.</p>

ELINA - Einsatz dynamischer induktiver Ladeinfrastruktur im ÖPNV, Teilvorhaben: Marktpotenzial und Nachhaltigkeit der DWPT-Technologie im Verkehrssektor

Aktuelle Politikfenster für mehr Naturschutz im Wald

Der Naturschutzsektor befindet sich bei waldbezogenen Themen im "Hoheitsgebiet" des Forstsektors, der seit Jahrzehnten die waldpolitischen Prozesse prägt. Die mit dem Forstsektor konkurrierenden Interessen des Naturschutzsektors werden nur selten in diesem Politikfeld berücksichtigt. In diesem Beitrag wird ein möglicher waldpolitischer Wandel zugunsten des Naturschutzes in einen kausalen Zusammenhang mit Politikfenstern gebracht. Gemäß der Theorie des Multiple-Streams-Ansatzes und der Theorie der Politiksektoren wird angenommen, dass Krisen und Regierungswechsel einen Politikwandel begünstigen, der von Politiksektoren für ihre Interessen genutzt wird. Dies führt zu einer Berücksichtigung der Interessen in den politischen Ergebnissen, sog. Policy-Outputs. In der Wald(naturschutz)politik konnten in den letzten Jahren zwei Politikfenster beobachtet werden: der Regierungswechsel 2021 und die Etablierung der narrativen Verwendung der "waldbezogenen Klimakrise" in der Waldpolitik. Mithilfe vergleichender und qualitativer Analysen von sechs waldpolitischen Policy-Outputs konnte festgestellt werden, dass der Regierungswechsel einen naturschutzorientierten Politikwandel eingeleitet hat, der insbesondere durch die Regierungsbeteiligung von BÜNDNIS 90/DIE GRÜNEN und die Leitung beider waldrelevanter Ministerien durch Parteimitglieder der Grünen zustande kam. Für die waldbezogene Klimakrise konnte ebenfalls nachgewiesen werden, dass diese vom Naturschutzsektor erfolgreich als Politikfenster für einen waldpolitischen Wandel genutzt wurde, wobei hier eine positive Verstärkung durch die grüne Regierungsarbeit zu beobachten war. Ein durch regulative Maßnahmen langfristig anhaltender Politikwandel zu Gunsten des Naturschutzsektors fand jedoch nicht statt.

Umweltbewusstseinsstudie 2024

Der wissenschaftliche Bericht zur Umweltbewusstseinsstudie 2024 umfasst vertiefende Analysen der Hauptbefragung, welche im Herbst 2024 mit rund 2.500 Personen durchgeführt wurde. Zudem werden Segmentierungsanalysen zur Einteilung der Stichprobe in soziale Milieus sowie Umwelttypen vorgestellt und es wird auf die Ergebnisse ergänzender qualitativer und quantitativer Erhebungen eingegangen, unter anderem zum Thema Klimaanpassung.Die Analysen zum Schwerpunktthema „Umwelt, Gesundheit und Lebensqualität“ zeigen Unterschiede in Abhängigkeit vom Geschlecht und anderer sozialer Merkmale der Befragten auf. So berichteten weibliche Personen sowie Menschen mit niedrigem Einkommen und niedriger formaler Bildung häufiger, dass sie sich beispielsweise von Hitzeperioden stärker belastet fühlen.Als zentrale Ergebnistrends werden das sinkende Umweltbewusstsein in der Bevölkerung sowie die soziale Gerechtigkeit beim Umwelt- und Klimaschutz diskutiert. Abschließend werden Empfehlungen für die Umweltpolitik und -kommunikation sowie für zukünftige Forschung abgeleitet.

Energieforschungsplan EVUPLAN, Treibhausgasneutrale Stromerzeugung bis 2035 - Vergleich von Instrumenten für einen Erdgasausstieg

Die Dekarbonisierung der Stromerzeugung ist von zentraler Bedeutung zum Erreichen der nationalen und europäischen Klimaschutz- und Energieziele. Die G7 verpflichten sich zu dem Ziel einer überwiegend dekarbonisierten Stromversorgung bis 2035 und Sie bekennen sich dazu die Kohleverstromung zu beenden. Im Vorhaben sollen neben qualitativen Analysen auch modellbasierte Analysen für eine treibhausgasneutrale Stromerzeugung Deutschlands bis 2035 im europäischen Binnenmarkt durchgeführt werden. In einem ersten Schritt sollen dafür Szenarien berechnet werden, die eine Entwicklung unter den aktuellen nationalen und europäischen Beschlüsse zum Klimaschutz berücksichtigen. Darauf aufbauend sollen Instrumente entwickelt, modelliert und bewertet werden, die eine nahezu treibhausgasneutrale Stromerzeugung in Deutschland bis zum Jahr 2035 ermöglichen. Dabei sollen sowohl Instrumente untersucht werden, die durch Innovationsförderung und/oder Subventionen Erdgas aus dem Markt drängen und dafür Wasserstoff oder wasserstoffbasierte Brennstoffe anreizen (Innovationsstrategie), als auch solche Instrumente, die durch Pönalisierung zu einem Ausstieg führen (Exnovationsstrategie). Von besonderer Bedeutung für die Transformation der Stromversorgung ist neben dem schnellen Ausbau der erneuerbaren Energien insbesondere die Verzahnung mit dem Aufbau der Wasserstoffinfrastruktur und der Bereitstellung von Wasserstoff. Dies ist für die Dekarbonisierung der brennstoffbasierten Stromerzeugung von zentraler Bedeutung. Vor diesem Hintergrund braucht es weitere Untersuchungen zur Entwicklung der Gasverstromung bis 2035 und darüber hinaus, sowie zu der Verzahnung der Entwicklung im Kraftwerkspark mit dem Aufbau der Wasserstoffinfrastruktur und der Bereitstellung von Wasserstoff.

Nachhaltige Entwicklung der Bundeswasserstraßen, Aufbau eines flächendeckenden Sedimentkatasters

Die WSV (inkl. der Oberbehörden BfG und BAW) hat im Rahmen ihrer Hoheitsaufgaben einen ständigen Bedarf an Daten und Informationen über Menge und Qualität der Sedimente in den verwalteten Gewässern und führt deshalb gewässerkundliche Messungen selbst durch oder beauftragt Dritte damit. Erhoben werden Daten über die physikalischen Randbedingungen sowie chemische und biologische Daten. Im Forschungskonzept der BfG wird die Bedeutung der Sammlung und Bereitstellung umfassender Kenntnisse über Sedimente als Voraussetzung eines tiefen System- und Prozeßverständnisses - und somit als Basis eines integralen Sedimentmanagements betont. Bisher liegen die in der WSV, der BfG und der BAW verfügbaren Daten über die Menge und Beschaffenheit von Sedimenten, Schwebstoffen und Böden in bzw. an Bundeswasserstraßen in sektoralen, maßnahmenbezogenen Datensammlungen unterschiedlichster Form vor. Mit dem Sediment- und Bodenkataster der WSV wird ein gewässerkundliches Fachinformationssystem zur Dokumentation, Recherche, Interpretation, Analyse und Bewertung der quantitativen, qualitativen und biologischen Eigenschaften der Sedimente / Böden in bzw. an Bundeswasserstraßen aufgebaut.

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