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Umweltgerechte Nutzung unserer Ressourcen an der Schwelle zum naechsten Jahrhundert

INSPIRE: Unconventional hydrocarbons (Nicht-konventionelle KW)

Nicht-konventionelle KW (INSPIRE) presents the results of the NiKo project according to data specifications Energy Resources (D2.8.III.20) und Geology (D2.8.II.4_v3.0). NiKo stands for „unconventional hydrocarbons“, „Nicht-konventionelle Kohlenwasserstoffe“ in German. In the NiKo project the Federal Institute for Geosciences and Natural Resources (BGR) has investigated the potential resources for shale oil and shale gas in Germany. The study was published in 2016 as a report titled „Schieferöl und Schiefergas in Deutschland – Ressourcen und Umweltaspekte“ (available in German only). The colloquial terms shale oil and shale gas refer to oil and natural gas resources in sedimentary shale rock formations, with high organic matter content. In the study, seven formations were identified to have a shale oil and/or gas potential in Germany and their distribution has been mapped in small scale. For each of the formations the organic-rich facies distribution is provided and, if appropriate, the regional potential resource distribution: Fischschiefer (Oligocene), Blättertone (Barremium - Lower-Aptian), Wealden (Berriasium), Posidonienschiefer (Lower-Toarcium), Middel-Rhaetium (Oberkeuper), Permokarbon (Stefanium - Rotliegend) und Lower Carboniferous (Upper Alaunschiefer (Kulm-Facies) + Kohlenkalk-Facies). Corresponding to the overview maps in the report two GML-files for these layers are provided, omitting however the sub-category “possible potential regions”. Bituminous facies distribution (0-5000 m Tiefe) – data specification Geology: GeologicUnit.Distribution_of_bituminous_facies.gml Distribution shale oil and shale gas – potential resources (1000 - 5000 m Tiefe) – data specification Energy Resources: FossilFuelRessource_Potential_resource_regions.gml The distribution maps of the potential resources for shale oil and gas are based on geoscientific criteria. Further non-geoscientific limiting criteria, e.g. exclusion areas, have not been taken into account for the assessment. These assessments are based on appraisements of input parameters naturally with large uncertainties for the potential resources and their distribution in the deep underground. Based on the incipient exploration status of unconventionals in Germany, these resources are considered as undiscovered. The assessed shale oil and gas resources for Germany, represent the order of magnitude of potential resources. Reference: BGR 2016 - Schieferöl und Schieferöl in Deutschland- Potenziale und Umweltaspekte https://geoportal.bgr.de/mapapps/resources/apps/geoportal/index.html?lang=de#/datasets/portal/105160 Nicht-konventionelle KW (INSPIRE) presents the results of the NiKo project according to data specifications Energy Resources (D2.8.III.20) und Geology (D2.8.II.4_v3.0). NiKo stands for „unconventional hydrocarbons“, „Nicht-konventionelle Kohlenwasserstoffe“ in German. In the NiKo project the Federal Institute for Geosciences and Natural Resources (BGR) has investigated the potential resources for shale oil and shale gas in Germany. The study was published in 2016 as a report titled „Schieferöl und Schiefergas in Deutschland – Ressourcen und Umweltaspekte“ (available in German only). The colloquial terms shale oil and shale gas refer to oil and natural gas resources in sedimentary shale rock formations, with high organic matter content. In the study, seven formations were identified to have a shale oil and/or gas potential in Germany and their distribution has been mapped in small scale. For each of the formations the organic-rich facies distribution is provided and, if appropriate, the regional potential resource distribution: Fischschiefer (Oligocene), Blättertone (Barremium - Lower-Aptian), Wealden (Berriasium), Posidonienschiefer (Lower-Toarcium), Middel-Rhaetium (Oberkeuper), Permokarbon (Stefanium - Rotliegend) und Lower Carboniferous (Upper Alaunschiefer (Kulm-Facies) + Kohlenkalk-Facies). Corresponding to the overview maps in the report two GML-files for these layers are provided, omitting however the sub-category “possible potential regions”. Bituminous facies distribution (0-5000 m Tiefe) – data specification Geology: GeologicUnit.Distribution_of_bituminous_facies.gml Distribution shale oil and shale gas – potential resources (1000 - 5000 m Tiefe) – data specification Energy Resources: FossilFuelRessource_Potential_resource_regions.gml The distribution maps of the potential resources for shale oil and gas are based on geoscientific criteria. Further non-geoscientific limiting criteria, e.g. exclusion areas, have not been taken into account for the assessment. These assessments are based on appraisements of input parameters naturally with large uncertainties for the potential resources and their distribution in the deep underground. Based on the incipient exploration status of unconventionals in Germany, these resources are considered as undiscovered. The assessed shale oil and gas resources for Germany, represent the order of magnitude of potential resources. Reference: BGR 2016 - Schieferöl und Schieferöl in Deutschland- Potenziale und Umweltaspekte https://www.bgr.bund.de/DE/Themen/Energie/Downloads/Abschlussbericht_13MB_Schieferoelgaspotenzial_Deutschland_2016.html

The forecast data for 2m temperature [K] from GPC_Offenbach (DWD).

This resource contains the monthly mean 2m temperature [K] for 6 months. The format of resource is GRIB2. It is provided through the web site of WMO Lead Centre for LRF MME (Long Range Forecast Multi-Model Ensemble) on about the 15th of each month. The web site requests a user account. The Grade A(GPCs) and Grade B(NMHSs, RCCs) users can download the data USAGE: Menu: Data and Plot > Data Exchange > Search/Download. This forecast data is made by GPC_Offenbach (DWD) using an operational seasonal prediction system. For more detailed information about the seasonal forecasts of GPC_Offenbach (DWD) visit the web site https://www.dwd.de/EN/ourservices/seasonals_forecasts/start.html

Functions and Uses of Wetlands in Changing Savannah Environments

Land and water shortages are currently driving the use of wetland sites in East African savannah environments. Pastoralists, traditional subsistence farmers, and commercial farms increasingly compete for limited land and water resources. Transfers between wetlands and surrounding dryland savannahs are changing both on a material level and the social level. International interests interfere with the decision-making of local resource users and changes in wetland use are frequently linked to global processes. Ecosystem collapse phenomena and social conflicts increasingly centre on wetlands. The dynamics of the coupled biophysical and socio-cultural processes are seen to determine the resilience, collapse or eventually the reorganisation of agriculturally used wetlands. The interdisciplinary sub-project will describe wetland ecosystem changes under intensified use and establish threshold values for land use. In close collaboration with subprojects B1, B2 and C3 the diverse economic and social strategies of various resource users in the face of changing bio-geophysical conditions will be described, and the rapidly unfolding political ecology of initially two contrasting wetland systems in the East African savannah will be documented.

Studie zum aktuellen Forschungsstand neuer Reaktorkonzepte

Seit mehreren Jahrzehnten werden international 'neue Reaktorkonzepte' erforscht. Erklärtes Ziel solcher Entwicklungen ist es, in den Bereichen Sicherheit, Nachhaltigkeit, Ökonomie und Nukleare Nichtverbreitung gegenüber heutigen Kernkraftwerken deutliche Vorteile aufzuweisen. Dabei stellt neben der Weiterentwicklung von Reaktorkonzepten auch die gesamte Thematik der Brennstoffver- und -entsorgung einen integralen Bestandteil der Diskussion um neue Reaktorkonzepte dar. Im Rahmen dieser Studie werden der gegenwärtige Entwicklungsstand verschiedener ausgewählter Reaktorkonzepte dargestellt, ausgewählte historische Erfahrungen mit der Entwicklung solcher Reaktorsysteme zusammengefasst und eine grundsätzliche Bewertung der Erreichbarkeit der postulierten Vorteile der jeweiligen Systeme mit Blick auf verschiedene Bewertungskriterien (Sicherheit, Ressourcen und Brennstoffversorgung, Abfallproblematik, Ökonomie und Proliferation) vorgenommen. Bei den betrachteten System handelt es sich um Schnelle Brutreaktoren (FBR), Hochtemperatur-Reaktoren (HTR), Salzschmelze-Reaktoren (MSR) und kleine, modulare Reaktoren (SMR). Keines dieser Reaktorkonzepte konnte - trotz teilweise bereits jahrzehntelanger Forschung und Entwicklung - bisher erfolgreich am Markt etabliert werden. Übergeordnet kann festgestellt werden, dass zwar einzelne Reaktorkonzepte in einzelnen Bereichen tatsächlich potenzielle Vorteile gegenüber der heutigen Generation von Kernkraftwerken erwarten lassen. Kein Konzept ist jedoch in der Lage, gleichzeitig in allen Bereichen Fortschritte zu erzielen. Vielfach stehen die einzelnen Kriterien untereinander im Wettbewerb, so dass Fortschritte in einem Bereich zu Nachteilen bei anderen Bereichen führen. So führen beispielsweise häufig Maßnahmen zur Erhöhung der Sicherheit zu Nachteilen im Bereich der Ökonomie, Vorteile bei der Ressourcenausnutzung stehen vielfach im Widerspruch zu einer Verbesserung im Bereich der Proliferation. Es ist jedoch nicht zu erwarten, dass ein Reaktorkonzept, welches nur in einzelnen Bereichen Fortschritte bietet, zu einer deutlich verbesserten gesellschaftlichen Akzeptanz der Kernenergienutzung beitragen könnte.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1685: Ecosystem nutrition: forest strategies for limited phosphorus resources; Ökosystemernährung: Forststrategien zum Umgang mit limitierten Phosphor-Ressourcen, Nanopartikel und Kolloide als Vektoren von P-Verlusten und -Umverteilungen/Verlagerungen im Zuge der Entwicklung von Waldökosystemen

Hintergrund: Obwohl Nanopartikel und Kolloide (NPC) als Vektoren für P-Verluste und P-Neuverteilungen in Waldsystemen fungieren, fehlen grundsätzlichen Erkenntnisse über den Zusammenhang zwischen steuernden Umweltfaktoren und dem Schicksal, Transport und der zusammensetzung von NPC und ihrer P-Beladung. Wir postulieren, dass hydrologisch bedingte NPC-Verluste und -umverteilungen eine dreifache Gefahr für das langfristige biogeochemische Recycling von P in Waldökosystemen und damit die Ökosystemernährung darstellen. Projektziel: Aufklärung der Bedeutung und Steuerung von NPC-Verlusten und -umverteilungen für die langfristige Effizienz des P-Recycling in Waldökosystemen. Projekt-Hypothesen: Mobile Kolloide in Waldökosystemen entstammen hauptsächlich dem organischen Oberboden (alle WPs), (ii) Laterale Flüsse vom kolloidalen P während Starkregenereignissen begrenzen langfristig die maximale P-Wiederverwertungseffizienz von Waldökosystemen (WP1), (iii) P ist überwiegend mit organischen Kolloiden assoziiert und größtenteils bioverfügbar, was eine weitere Limitierung der P-Wiederverwertung im Wald darstellt (WP2), (iv) Die Kolloidverlagerung in Wäldern führt zu P-reichen und P-armen Stellen (laterale Umverteilung) bzw. zu einem P-Transfer aus oberflächennahen organischen Horizonten zum mineralischen Unterboden und damit zu einer P-Festlegung in diesem Horizont (WP3), und (v) Abnehmende atmosphärische Einträge von organischen Säuren und Kalkung erhöhen den pH Wert und reduzieren das austauschbare bzw. gelöste Al3+ im Waldoberboden, was die Mobilisierung bzw. den Verlust von kolloidalem P fördert (WP4). Methodik: Wir werden die Konzentration und Zusammensetzung von Kolloiden in den Wasserproben i) aus den Streulysimetern, ii) aus dem lateralen Fluss in Bodeneinschnitte (trenches) und iii) aus den Oberläufen von Bächen an den Versuchsstandorten in Bad Brückenau, Conventwald, Vessertal und Mitterfels bestimmen. Die Kolloide werden mittels Feld Fluss Fraktionierung fraktioniert bzw. isoliert und in Kombination mit ICP-MS, TOC und TN Analyse, sowie TEM gekoppelt mit Energiedispersiver Röntgenspektroskopie charakterisiert. Aufgaben/Arbeitspakete: WP1: Entnahme von Wasserproben aus dem lateralen Fluss in Bodeneinschnitten (trenches) (mit Puhlmann/Weiler und Julich/Feger). Entsprechend unserer Hypothese sollte die Gesamtmenge von NPCs aus präferenziellen Fließwegen, dem lateralen Fluss und den Oberläufen der freigesetzten Menge aus der organischen Bodenoberschicht gleich sein. WP2: Untersuchung der Bioverfügbarkeit der NPC aus dem 'interflow' und den Oberläufen durch Inkubationsexperimente mit Enzymen um Phosphatester und Inositol-Phosphate nachzuweisen (mit Kaiser/Hagedorn/Niklaus). (Text gekürzt)

Gasmotor-Waermepumpe

Entwicklung von Gas-Kompressionswaermepumpen unter Verwendung von Serienmotoren aus der PKW-Produktion, die fuer den Betrieb mit Erdgas umgeruestet werden. Unter dem Aspekt der rationellen Energieverwendung und Schonung der vorhandenen Ressourcen gilt die Entwicklung vornehmlich - der Verlaengerung der Motorlaufzeiten, - Minimierung der Schadstoffemission in den Motorabgasen, - der verbesserten Schalldaemmung, - dem Einfluss unterschiedlicher Gasarten auf den Betrieb von Gasdmotoren, - der Verbesserung der Regelung.

Development of an integrated forest carbon monitoring system with field sampling and remote sensing for tropical forests in Indonesia

Forests play a relevant role in mitigation of climate change. A major issue, however, is the scientifically well founded, transparent and verifyable monitoring of achievements in forest carbon sequestration through reduction of deforestation and forest degradation, and through fostering sustainable forest management. Monitoring is particularly difficult in diverse and inaccessible humid tropical forest areas. The proposed research will contribute to the improvement of forest carbon monitoring under the challenging conditions of humid tropical forests. Sample based field observations and model based biomass predictions will be linked to area-wide satellite remote sensing imagery (RapidEye) and to strip samples of LiDAR imagery. Techniques of linking these data sources will be further developed and analysed with respect to (1) precision of carbon estimation and (2) accuracy of carbon regionalization. The proposed project implies research on methodological improvements of both sample based forest inventories (resampling techniques for biomass, imputation of non-response) and remote sensing application to forest monitoring (regionalization, sample based application of LiDAR data). At the core of this research is the analysis of the error variance components that each data source brings into the system. Such error analysis will allow identifying optimal resource allocation for the efficient improvement of forest carbon monitoring systems.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm, Teilprojekt: Magmatische Prozesse und Krusten-Akkretion an der Grenze Kruste/Mantel von schnell-spreizenden mittelozeanischen Rücken: Neue Erkenntnisse durch Bohrungen im Rahmen des ICDP Oman Drilling Project

Der Oman-Ophiolith ist weltweit das größte, best-aufgeschlossenste und am besten untersuchte Stück ozeanischer Lithosphäre an Land. Im Winter 2017/18 wurde im Rahmen des ICDP Oman Drilling Projects (OmanDP) in diesem Ophiolith erfolgreich der Übergang zwischen Kruste und Mantel durchbohrt. Die beiden gewonnenen Kerne CM1 und CM2 verfügen über eine Länge von 400 bzw. 300 Metern und wurden mit einer Recovery-Rate von nahezu 100% erbohrt, wodurch sie eine einzigartige, besondere Ressource darstellen, mit hohem Wert für zukünftige petrologische und geochemische Untersuchengen. Sie präsentieren ein kohärentes, ungestörtes Profil durch die Kruste/Mantel-Übergangszone, die aus einer Abfolge von Lagigen Gabbros mit eingeschaltetem Dunit, Troktolith und Wehrlit über einer 90 m mächtigen Zone aus massiven Dunit besteht, die tektonisiertem Mantel-Peridotit auflagert. Das eingereicht Projekt fokussiert auf wissenschaftlichen Themen, die zwei unterschiedlichen methodischen Ansätzen verfolgen: (1) In einer experimentelle Studie planen wir Gleichgewichs- und Fraktionierte Kristallisation zu simulieren, um die Phasenbeziehungen und frühe Differentiation in einem parentalen, MORB-typen System zu verstehen, das zwischen trockenen (relevant für den East Pacific Rise) und wasserhaltigen Bedingungen (entspricht früher Izu-Bonin-Mariana arc-type Kruste in einem Setting der Initialisierung einer Subduktionszone) vermittelt. In einem experimentellen Sub-Projekt möchten wir die Spurenelement-Verteilung zwischen Spinel/Chromit und einer wasserhaltigen MORB-Schmelze quantifizieren, die für das Verstehen der Bildung der massiven Dunite benötigt wird. (2) Der zweite methodische Ansatz verfolgt petrologische und geochemische Untersuchungen an den Gesteinen aus den CM-Kernen, um den genauen Mechanismus zu verstehen, wie die massiven Dunite am Übergang Kruste/Mantel entstehen und nach welchem Modus sich die Differenzierung/Fraktionierung in den primitive Schmelzen direkt über dem obersten Mantel vollzieht. Die kombinierten Ergebnisse aus beiden komplementären Ansätzen werden zu einem tiefen Verständnis über die Geodynamik des Kruste/Mantel-Übergangs unter schnell-spreizender ozeanischer Kruste führen, mit genauen Details über den Aufbaumechanismus der tiefen Kruste und die dabei ablaufenden magmatischen Differenzierungs-Prozesse führen, in einem Tiefenfenster, das in rezenter ozeanischer Lithosphäre unerreichbar erscheint.

Ressourceneffizienz und natürliche Ressourcen im internationalen Kontext II (Folgeprojekt)

Gegenstand des Forschungsprojekts ist die wissenschaftliche Auswertung und Aufbereitung von internationalen Studien und Forschungsergebnissen zum Thema Ressourceneffizienz/Ressourcenschonung/Circular Economy. Dies beinhaltet z.B. für Deutschland relevante Forschungsaktivitäten und Veröffentlichungen des UNEP International Resource Panel (IRP), der OECD, G7 und G20. Das BMUV ist Mitglied des IRP Steuerungsausschusses (steering committee) und nimmt an den regelmäßigen IRP-Sitzungen teil. Schwerpunkt des Vorhabens beinhaltet die im Vorfeld von Sitzungen des IRP Steering Committees verfassten und versendeten wissenschaftlichen Studien auszuwerten. Es soll eine politische Bewertung der Studien vorgenommen werden, d. h. es sollen Handlungsempfehlungen für die Ausrichtung der themenbezogenen Umweltpolitik abgeleitet werden und das BMUV/UBA in der Vorbereitung von und ggfs. Teilnahme bei Sitzungen unterstützt werden (z.B. durch kurze Briefings zu den wesentlichen Inhalten mit Darstellung der Relevanz für Deutschland und Erstellen von möglichen Sprechpunkten). Übergreifendes Ziel ist einerseits das Monitoring von neuen potenziell relevanten Studien für die deutsche Ressourcenpolitik, andererseits die praktische Unterstützung des BMUVs/UBAs in der Vorbereitung der Sitzungsdokumente sowie der Auswertung von relevanten Sitzungsergebnissen.

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