API src

Found 1171 results.

Vorhersage von Schüttungen alpiner Karstquellen im Hinblick auf den Klimawandel unter Verwendung neuer Deep Learning-Methoden

Karstgrundwasserleiter spielen im Alpenraum eine wichtige Rolle. Sie bedecken etwa 56% der Fläche, und ein erheblicher Teil der Bevölkerung ist ganz oder teilweise von Trinkwasser aus Karstquellen abhängig, die oft mit wertvollen Ökosystemen verbunden sind und zur Wasserkrafterzeugung beitragen. Die Alpen zählen nach Studien zu den am stärksten vom Klimawandel betroffenen Gebieten in Europa. Als Folge der steigenden Temperaturen werden sich die gespeicherten Mengen an Schnee und Eis stark verringern, was zu einer Verschiebung zwischen Wasserhaushaltskomponenten in Verbindung mit einer saisonalen Umverteilung der Niederschläge führt. Außerdem wird erwartet, dass Hoch- und Niedrigwasserereignisse häufiger auftreten werden. Der Stand der Technik bei der Modellierung der Schüttung von Karstquellen, meist mittels konventioneller numerischer Modelle, ist auf standortspezifische, oft aufwändige und nicht übertragbare wissenschaftliche Studien beschränkt, die manuelle Modellabstimmung und Kalibrierung erfordern. Bis heute gibt es keinen leicht übertragbaren Ansatz, der gleichzeitig auf viele Karstquelleinzugsgebiete anwendbar ist. In diesem Projekt werden wir einen modernen, Deep-Learning basierten Ansatz zur Modellierung der Schüttung von Karstquellen entwickeln, der sich besonders gut eignet, übertragbare Modelle, die Informationen von verschiedenen Standorten nutzen können, aufzubauen. Deep Learning ist ein Teilgebiet des maschinellen Lernens, basierend auf künstlichen neuronalen Netzen, das sich sowohl bei akademischen als auch bei industriellen Anwendungen als sehr erfolgreich erwiesen hat. Die vorgeschlagene Studienregion sind die Alpen, mit Karstgebieten in Österreich, der Schweiz, Deutschland, Frankreich, Italien und Slowenien, mit einem Schwerpunkt auf dem besonders vom Klimawandel betroffenen von der Alpenkonvention abgegrenzten Gebirgsgebiet. Als Grundlage der Studie dient das World Karst Spring Database (WoKaS). Es wird im Laufe des Projekts mit zusätzlichen Daten von Behörden und Wasserversorgern ergänzt, insbesondere in Regionen mit bislang schlechter Abdeckung. Die Arbeiten beinhalten die Erstellung eines umfassenden Datensatzes mit Einzugsgebietsattributen und meteorologischen Einflussgrößen für etwa 150 Quellen. Klassische Lumped-Parameter-Modelle werden als Benchmarks aufgesetzt und mit den neu entwickelten Deep-Learning basierten Modellergebnissen verglichen. Ziel ist es, die Eignung neuartiger Deep-Learning Modellansätze für die Abschätzung der Auswirkungen des Klimawandels für eine Vielzahl von kurz- und langfristigen Vorhersagen zu untersuchen. Eine vertiefende Fallstudie des Dachsteingebietes, dessen große Karstregion wesentlich zur Wasserversorgung und Wasserkrafterzeugung beiträgt, wird die vergleichende Untersuchung mit einem numerischen 3D-Modell erweitern. Schließlich werden die entwickelten Modelle dazu verwendet, um Auswirkungen des Klimawandels auf die alpinen Karstgrundwasserressourcen vorherzusagen.

Entwicklung eines Online-Parametrisierungsansatzes zur Vorhersage der Hygroskopizität von organischem Aerosol in der Umgebung auf der Grundlage von hochauflösenden AMS-Messungen

Verschiedene atmosphärische Prozesse werden durch die Wasseraufnahmefähigkeit (Hygroskopizität) von Aerosolpartikel angetrieben, wie z.B. die Lichtstreuung der Partikel, die Bildung von Wolkentröpfchen, die Aktivierung von Wolkenkondensationskeimen (CCN), die Veränderung des hydrologischen Zyklus sowie der Strahlungsantrieb der Wolken. Trotz seiner entscheidenden Rolle für die Atmosphäre und das Klima gibt es immer noch eine große Diskrepanz im Wissen über den Beitrag des organischen Aerosols, das einen größeren Teil der Submikrometer-Partikelmassenkonzentration darstellt, zur gesamten Hygroskopizität. Der folgende Projektantrag schlägt einen ganz neuen Ansatz zur Parametrisierung der hygroskopischen Eigenschaften von organischen Aerosolpartikeln vor, der ein chemisches Online-Funktionskonzept verwendet, das auf der Analyse der organischen Massenspektren aus den Messungen des High Resolution-Time of Flight-Aerosol Mass Spectrometer (HR-ToF-AMS) basiert. Die Entwicklung dieser Parametrisierung wird auf einer Kombination von Humidified Hygroscopic Tandem Differential Analyzer (HTDMA) und HR-ToF-AMS Messungen in einem dualen, aber komplementären Ansatz basieren. Dazu wird ein intensives Laborscreening von chemischen Verbindungen mit gezielten funktionellen Gruppen und einer Mischung aus verschiedenen organischen Standards durchgeführt werden. Gleichzeitig wird ein maschineller Lernansatz auf der Grundlage früherer TROPOS-Feldkampagnen durchgeführt werden, der Messungen beider Instrumente integriert. Ein Vergleich zwischen den beiden Ansätzen wird für die endgültige Validierung in der Studie durchgeführt werden. Diese Parametrisierung wird dann in zwei Feldkampagnen validiert, die jeweils einer bestimmten Art von organischem Aerosol gewidmet sind: eine von biogenem Aerosol dominierte Umgebung in Melpitz (Deutschland) und eine von städtischem Aerosol dominierte Umgebung in SIRTA (Frankreich), wo beide Instrumente im Rahmen dieses Projekts eingesetzt werden sollen. Die Online-Hygroskopizität des Umgebungsaerosols wird durch die Kombination von HR-ToF-AMS (organisches und anorganisches Aerosol) und optischen Messungen des Aethalometers (äquivalenter schwarzer Kohlenstoff) abgeschätzt und dann mit der vom HTDMA gemessenen verglichen. Unter Ausnutzung der Vorteile der hochauflösenden und einheitlichen Massenspektrenauflösung des HR-ToF-AMS und des Vorhandenseins des Aerosol Chemical Speciation Monitor (ACSM) an beiden ausgewählten Feldstandorten wird die Methode auch für das ACSM optimiert. Infolgedessen wird eine automatische Routine für beide Instrumente (HR-ToF-AMS und ACSM) entwickelt, die in das ACSM-Netzwerk des Aerosols, Clouds, and Trace gases Research Infrastructure Network (ACTRIS) implementiert wird, um eine einzigartige Möglichkeit für eine zeitnahe und langfristige Messung der Aerosol-Hygroskopizität über Europa zu bieten.

Aquifer-Sedimentologie

Zur Loesung zunehmender Umweltprobleme, sowie zur Sicherung unserer Trinkwasserreserven kann die Sedimentologie wichtige Beitraege liefern, insbesondere durch die Uebertragung von Methoden und Erfahrungen aus der Erdoelindustrie (Reservoir-Geologie) auf Grundwasserleiter. Im Zuge der staerkeren Orientierung der Grundwasserforschung in Richtung Hydrochemie und Hydraulik zeigt sich immer mehr die Notwendigkeit, auch die Geometrie, Struktur und Genese von Aquiferen besser zu verstehen. Ausgangspunkt fuer eine staerkere Einbeziehung sedimentologischer Daten ist die Erkenntnis, dass weder Oel-Reservoire noch Aquifere, wie vielfach geschehen, als homogene und isotrope Medien betrachtet werden koennen. Vielmehr zeigen Aquifere wie Reservoire ein grosses Spektrum von komplexen Fazies- und diagenetischen Variabilitaeten, welche die hydraulischen Eigenschaften bestimmen. Diese Heterogenitaeten lassen sich systematisch, z.T. prognostizierbar, durch ein hierarchisches System charakterisieren und quantitizieren. Innerhalb einer solchen Hierarchie von Heterogenitaeten sind die einzelnen Untergliederungen sowohl als genetische, sedimentologische und gleichzeitig auch als hydraulische Einheiten anzusehen. In der Reservoir-Sedimentologie werden zur Charakterisierung dieser Heterogenitaeten mit grossem Erfolg Analogstudien an Oberflaechen-Aufschluessen durchgefuehrt, um Subsurface-Flow-Systeme zu verstehen. In aehnlicher Weise werden, innerhalb der Forschungsrichtung Aquifer-Sedimentologie, Analog-Aufschluesse wichtiger Grundwasserleiter mit sedimentologischen, geophysikalischen und hydraulischen insitu Methoden untersucht. Insgesamt bietet die Aquifer-Sedimentologie ein neues Anwendungs- und Arbeitsfeld innerhalb der Umweltgeologie, z.B. bei der Ausweisung von Wasserschutzgebieten, Beurteilung und Sanierung von Altlasten und anderen Kontaminationen, Fragen der Bioremediation, Standortauswahl und Risikoabschaetzung fuer Deponien, sowie als Datenlieferant fuer quantitative Grundwassermodellierungen.

Aktionsprogramm: Modellvorhaben der Raumordnung (MORO), Experimentelle Erprobung tauschbasierter Instrumente zur Begrenzung der baulichen Flächeninanspruchnahme - Vorstudie

An zwei Beispielen sollen im Rahmen der Vorstudie regionalplanerische Verfahren und Instrumente zur Mengensteuerung der Flächeninanspruchnahme weiter entwickelt werden. Der interkommunale Austausch von Flächen bzw. Flächenausweisungsrechten soll dabei als Option mit einbezogen werden. Ausgangslage: Nach wie vor sind verstärkte Anstrengungen auf allen Ebenen notwendig, um das 30 ha-Ziel der Bundesregierung bis 2020 zu erreichen. Da die Angebotsplanung der Kommunen eine wichtige Grundlage der Inanspruchnahme von Flächen ist, kommt der Regionalplanung eine wichtige Rolle bei der Begrenzung der Flächeninanspruchnahme für Siedlungsflächen (Wohnbauflächen, gewerblich-industrielle Flächen) zu. Genehmigte Regionalpläne bilden mit ihren Grundsätzen oder Zielen Planungsgrundlagen für die Gemeinden, die im Rahmen ihrer kommunalen Bauleitplanung bei der Abwägung zu berücksichtigen oder strikt zu beachten sind. Gleichzeitig sind bundesweit in allen Regionalplänen Hinweise auf den interkommunalen Austausch oder die interkommunale Zusammenarbeit enthalten. Erste Gespräche mit verschiedenen Regionalplanungsbehörden zeigten, dass der vorgesehene interkommunale Austausch konkreter Flächen in der Regel auf kommunale Vorbehalte stößt und der Vor- und Nachteilsausgleich unauflösbar zu sein scheint. Daher soll der Fokus des Modellvorhabens auch auf andere Instrumente der Regionalplanung (positiv-allokative und negativ-restriktive Standortsteuerung, Mengensteuerung durch Flächenkontingente oder Siedlungsdichten, Steuerung der Eigenentwicklung) erweitert werden. In diesem Zusammenhang werden auch die Verfahren zur Flächenbedarfsermittlung und zur Setzung von Mengenzielen sowie vorhandene Monitoringansätze betrachtet. Die Vorstudie soll die Hauptstudie inhaltlich, methodisch und organisatorisch vorbereiten. Dazu werden die Instrumente der Mengensteuerung in zwei Beispielregionen weiter entwickelt und ihre Übertragbarkeit auf andere Regionalplanungsregionen diskutiert. Erst in der Hauptstudie sollen die entwickelten Instrumente in Modellregionen erprobt und untersucht werden.

Erhaltung und Nachzucht seltener Baum- und Straucharten

Ziel des Projektes ist die langfristige Sicherung und Erhaltung von Vorkommen seltener Baumarten, sowie die Etablierung neuer/verjüngter Vorkommen an geeigneten Standorten. Zunächst erfolgt die Evaluierung, Auswahl und Beerntung erhaltungswürdiger Bäume aus südwest-deutschen Wald- und Feldvorkommen (insbes. Elsbeere, Speierling, Wildapfel, Wildbirne, Schwarzpappel, Ulme, Walnuss und Eibe; außerdem Straucharten) mit entsprechender Dokumentation. Anschließend erfolgt eine vegetative und generative Weitervermehrung zum Aufbau von Erhaltungs-Klonsammlungen bzw. zum Aufbau von Erhaltungs-Samenplantagen, (ex-situ Generhaltung). Parallel dazu werden o.g. seltene Baumarten vegetativ und generativ mit 1- bis 3-jähriger Kulturzeit nachgezogen und an interessierte bzw. am Evaluierungsprozess beteiligte Forstämter abgegeben (in-situ Generhaltung) und dort langfristig weiterbeobachtet.

Beurteilung und kritische Wuerdigung der 'Untersuchung der Ersatz- und Standortmoeglichkeiten einer thermischen Abfallnutzung fuer das Gebiet der Stadt Moenchengladbach und des Kreises Viersen' des Bueros Dr. Born-Dr. Ermel GmbH

Das Oeko-Institut ueberpruefte im Auftrag der Kreistagsfraktion der GRUENEN in Viersen ein Gutachten ueber die 'Einsatz- und Standortmoeglichkeiten einer Muellverbrennungsanlage fuer das Gebiet der Stadt Moenchengladbach und des Kreises Viersen'. Die wichtigsten Ergebnisse dieser Ueberpruefung waren: Der Anteil an Hausmuell, der einer endgueltigen Beteiligung zugefuehrt werden muss, ist wesentlich geringer, als in dem Gutachten angenommen wird. Die konventionelle Rostfeuerung wurde durch methodisch fehlerhafte Wertung zu vorteilhaft dargestellt. Die Emissionen der vorgeschlagenen Anlage wurden aufgrund nicht korrekten Vergleichs mit Kohlekraftwerken bagatellisiert. Es wird vorgeschlagen, ein neues mengen- und schadstoffbezogenes Gutachten zu verlangen

Degradation of biodiversity and ecosystem functioning in subtropical grasslands, and thresholds for restoration

Objectives: 1. To test if the concept of novel and hybrid ecosystems forwarded by R. Hobbs and colleagues applies to degraded subtropical grasslands, i.e. if these ecosystems group along axes of deviation in abiotic conditions and biotic composition from reference ecosystems. 2. To investigate the extent to which ecosystem functions in the hybrid and novel ecosystems differ from reference grasslands, and whether these differences are related to deviation from the biodiversity of reference systems. 3. To manipulate degraded grasslands through selected restoration methods to identify transition thresholds and to test if restorability of abiotic conditions and biotic composition corresponds to restorability of ecosystem functions. A large-scale rapid ecosystem assessment will form the analytical basis of the study, followed up by field experiments on seed limitation (i.e. lack of seed bank or dispersal) and site limitation (i.e. lack of safe sites for germination and inadequate conditions for plant establishment). The experiments will be conducted in a factorial design testing for transition thresholds between degradation stages.

Wege zur Unterstützung einer nachhaltigen Entwicklung im pazifischen Ozean: ein integrierter Ansatz

Basierend auf der Bedeutung des SDG 14 für die pazifischen Inselstaaten (PICs) zielt unser Projekt - PACPATH - darauf ab, kostengünstige, effiziente und nachhaltige transdisziplinäre Prozesse, Methoden und Netzwerke zu etablieren, die es Stakeholdern wie Wissenschaftlern, Indigenen und zivilen Organisationen der PICs erlauben gemeinsame Ziele und Maßnahmen zur Erreichung der ökologischen Nachhaltigkeit zu teilen.In diesem Antrag schlagen wir vor, ein pazifisches Stakeholder-Netzwerk aufzubauen, welches sich auf zwei Pilotstandorte, Fidschi und Neukaledonien, stützt und die Auswirkungen des Klimawandels und anderer Stressfaktoren auf die Meeresumwelt und Ökosystemleistungen, sowie die Folgen für Gesellschaft, Wirtschaft und die Erreichung der SDGs untersucht. Diese Pilotstandorte werden den Rahmen und die Methodik schaffen und als Leitfaden für die Anwendung und Anpassung an andere interessierte PICs dienen.Der PACPATH-Arbeitsplan, sowie die internationale Zusammenarbeit auf Grundlage von Transdisziplinarität, Kompetenz und Fachwissen des Konsortiums werden es ermöglichen, starke Mehrwertergebnisse zu erzielen. Dies beinhaltet die Analyse der Bedeutung von SDG14 („Erhaltung und nachhaltige Nutzung der Ozeane, Meere und Meeresressourcen für eine nachhaltige Entwicklung“) für die Pazifikinseln. Es wird zudem die Verknüpfung von SDG14 mit den anderen SGDs, vor allem 13 und 15, quantifizieren, indem eine Vielzahl verschiedener akademischer bis lokaler Wissensformen integriert werden. PACPATH wird direkte und indirekte Indikatoren und interaktive Indikatorinstrumente unter Einbeziehung lokaler, nationaler und regionaler Interessengruppen, Umwelt- und Sozialwissenschaftler, Ökonomen und operativer Zentren (national und international) zusammenstellen. Im Rahmen des Co-Construction-Prozesses werden die Informationen, Ziele und transdisziplinären Fachkenntnisse ermittelt, die für den Aufbau von Forschungskapazitäten, die partizipative Forschung und die Erfassung / Definition von Indikatoren erforderlich sind. Abschließend wird das Projekt Strategien für die künftige Aufrechterhaltung des PACPATH-Netzwerks entwickeln, welche auf langfristigen Finanzierungsmöglichkeiten und nachhaltigen Strukturen beruhen.

Oekologisch orientiertes Gewerbegebiet Kaltensundheim (Thueringen)

Methan-Flüsse und Isotopenzusammensetzung über heterogenen Landschaften im arktischen Permafrost und sibirischen Moorgebieten (MICHAEL)

Arktischer Permafrost und sibirische Feuchtgebiete stellen global wichtige Quellen für das Treibhausgas Methan dar. Bei weiterer Klimaerwärmung werden die Emissionen zunehmen. Da nur sehr wenige kontinuierliche Methan-Messstationen in der russischen Arktis und Sibirien vorhanden sind, dienen sie als Ausgangspunkt für Schätzungen der Emissionen auf regionalen Skalen. Gleichzeitig tragen kleinskalige Heterogenitäten der Landschaft wesentlich an Unsicherheit zur Abschätzung von Methan-Flüssen bei. Zeitlich und räumlich hochaufgelöste Methanflüsse und Wärme- und Feuchtebilanzen sind nur mit einer Kombination von mehreren Messmethoden möglich. Dieser Mangel an hochaufgelösten Datensätzen behindert die Weiterentwicklung und Validierung der Simulation des Zusammenhangs von Landbedeckung und Emissionen.Das Projekt MICHAEL hat als Ziele i) die Erhebung eines zeitlich und räumlich hochaufgelösten Datensatzes von Methan-Emissionen, turbulenten Wärmeflüssen und der Methan-Isotopen-Verteilung mit neuen und traditionellen Beobachtungsmethoden und ii) die Weiterentwicklung von Land-Oberflächen-Modellen und Parametrisierungen zur besseren Berücksichtigung von Landschafts-Inhomogenitäten. Dafür werden an zwei Orten Messkampagnen durchgeführt, nämlich an der Samoylov-Station im Lena-Delta und Mukhrino, zentral in Westsibirien gelegen. Der besondere Fokus liegt auf kleinskaliger Variabilität und dem Einfluss von verschiedenen Landschafts-Strukturen auf die Atmosphäre. Bodengestützte Eddy-Kovarianz (EC)- und Kammer-Messungen werden ergänzt mit zusätzlichen boden- und fluggestützten Messungen mit unbemannten Flugsystemen (UAS) von meteorologischen Parametern und Bodeneigenschaften, Wärme- und Methanflüssen, sowie Profilen der Methankonzentration und –isotopie. Drei UAS werden eingesetzt: Ein Flächenflugzeug für meteorologische Messungen und Strahlung, ein Quadrocopter für Vertikalprofile der Methankonzentration und –isotopie durch Analyse von Luftproben, und ein Kipprotor-System für Methan-Flüsse. Die UAS werden abhängig von Windrichtung, Stabilität und Oberfläche in einem Radius von 10 km um die Observatorien eingesetzt. Damit werden die Genauigkeit von traditionellen EC- und Kammer-Messungen und Ansätze zur Skalierung bewertet.Mit numerischen Simulationen wird die 3D-Variabilität von Methan-Emissionen in die Atmosphäre berechnet. Die zusätzlich entwickelte Land-Oberflächen-Modellierung berücksichtigt Austauschprozesse über inhomogenen Oberflächen. Die Ergebnisse der Simulationen werden mit Messdaten bewertet, und der Einfluss von räumlichen Inhomogenitäten auf die Atmosphäre wird bestimmt.

1 2 3 4 5 … 116 117 118