Das Hauptziel ist es, Prozesse der Destabilisierung am Waldrand zu erfassen und diejenigen Faktoren, Prozesse und Grundsätze zu erkennen, die die Stabilität der Nutzungssysteme am Waldrand in ihrer räumlichen und zeitlichen Dimension ermöglichen. Das Forschungsgebiet bilden der Lore Lindu-Nationalpark und seine Umgebung in Zentralsulawesi, Indonesien. Die Wechselbeziehungen zwischen sozioökonomischen und ökologischen Prozessen stehen im Mittelpunkt der Forschung. Zentrale Hypothesen sind:-- Die Stabilität der Waldrandzone ist eine Funktion der Stabilität der Landnutzungssysteme (Art und Intensität der Ressourcennutzung). -- Mit einer nachhaltigen Landnutzung werden irreversible Veränderungen im Wasser- und Nährstoffkreislauf vermieden.-- Funktionen der Biodiversität beeinflussen die Nachhaltigkeit der Landnutzung und damit die Stabilität in der Regenwaldrandzone.-- Materielle und energetische Prozesse werden im Waldrandsystem maßgeblich gesellschaftlich gesteuert. Langfristige Ziele sind:-- Identifizierung ökologischer und sozioökonomischer Indikatoren der Instabilität sowie deren Erprobung im Hinblick auf ihre Generalisierbarkeit.-- Entwicklung allgemeiner Grundsätze und Verfahrensweisen der Ressourcennutzung, die die Stabilität der Waldränder erhalten oder darauf hinwirken.-- Entwicklung eines systemanalytischen Rahmens für 'Rapid Appraisals' von Waldrandgebieten über die Identifizierung kritischer Größen.Charakteristisch ist die kontinuierliche deutsch-indonesische wissenschaftliche Zusammenarbeit. Indonesische Kooperationspartner sind das Institut Pertanian Bogor auf Java und die Universität von Palu in Sulawesi. Teams von deutschen und indonesischen Wissenschaftlern sowie Nachwuchswissenschaftlern bemühen sich um interdisziplinäre, internationale und interkulturelle Zusammenarbeit. Die Ergebnisse können von erheblicher Bedeutung für entwicklungsorientierte Organisationen sein. Es wird ein Rückkoppelungsmechanismus entwickelt, um die wissenschaftlichen Ergebnisse in entwicklungsorientierten Projekten überprüfen zu können und einen Wissenstransfer in anwendungsorientierte Projekte zu gewährleisten. Zudem wird erprobt, inwieweit die Partizipation der lokalen Bevölkerung am Forschungsprozess langfristig zur Anwendung der Forschungsergebnisse beitragen kann.
Ziel des Vorhabens ist es, einen stark CO2-reduzierten, hochwertigen und ressourceneffizienten Betonkreislauf für Altbeton zu entwickeln. Dazu wird ein Belit - basierter Portlandzementklinker (RC-Belit-PZK) mit niedrigem CO2-Fußabdruck aus Betonbrechsand und weiteren kalkhaltigen primären oder sekundären Komponenten hergestellt. Freigesetztes CO2 kann abgetrennt und zur technischen Karbonatisierung von mechanisch aufbereitetem Betonbrechsand als Substitut in Zement genutzt werden. Mit dem Ziel weiteres CO2 zu binden und die betontechnischen Eigenschaften grober RC-Gesteinskörnung zu verbessern, wird eine neue Karbonatisierungstechnik im Druckreaktor entwickelt. Aus RC-Belit-PZK, Portlandzementklinker (PZK) und technisch karbonatisierten aufgemahlenen Brechsanden werden RC-Zemente mit stark reduziertem CO2-Fußabdruck formuliert. Um den erneuten Einsatz in der Produktion zu ermöglichen, werden Rezepturen für RC-Beton mit Normal- und / oder RC-Gesteinskörnung entwickelt, die auf angepassten Fließmitteln und Beschleunigersystemen basieren. Zum Projektabschluss werden Werkversuche durchgeführt, die den hochwertigen Betonkreislauf demonstrieren. Eine CO2-Reduktion um mindestens 40% für RC2-Beton im Vergleich zum Stand der Technik wird angestrebt. Die Prozesse werden aus techno-ökonomischer und ökologischer Sicht bewertet (prozessbasierte Ökobilanz/LCA). Im Rahmen der Systemanalyse werden verschiedene Anlagengrößen und Standorte über den gesamten Lebenszyklus mit dem Stand der Technik verglichen. Zusätzlich werden regulatorische Randbedingungen untersucht (z.B. Recycling-Baustoffverordnung, DIN-EN 197-1, Rechtliche Einordnung einer Anlage zur Klinkerherstellung), um Hindernisse in der Umsetzung zentraler bzw. dezentraler Konzepte zu identifizieren und konkrete Handlungsempfehlungen zur Kreislaufführung zu erarbeiten.
Im geplanten Forschungsprojekt sollen Szenarien von Systemereignissen im Rahmen des zu erwartenden urbanen Klimawandels unter anthropogen verstärktem Treibhauseffekt entwickelt werden. Die Szenarien stellen fundierte, lokal differenzierte und besonders anschauliche Informationen zu Systemereignissen in einem zukünftigen Klima bereit. Basis hierfür ist die realistische und kohärente Abschätzung relevanter Wetterereignisse und die Berücksichtigung der lokalspezifischen Vulnerabilität. Das Konzept soll anhand einer konkreten Fallstudie entwickelt und erprobt werden. Als Systemereignis werden Temperaturextreme, die für die thermische Belastung der städtischen Bevölkerung von Bedeutung sind, in der mitteleuropäischen Großstadt Augsburg, Bayern (Einwohner: 283544, Stand 31.12.2014, Amt für Statistik und Stadtforschung, Stadt Augsburg 2015) herangezogen. Dieses Untersuchungsgebiet eignet sich aufgrund der bereits verfügbaren stadtklimatologischen Datenbasis und der räumlichen Nähe in besonderer Weise. Aufbauend auf den Ergebnissen der Fallstudie wird eine übergreifende Bewertung des Konzeptes der Szenarien von Systemereignissen vorgenommen und eine umfassende Analyse hinsichtlich seiner Generalisierbarkeit bezüglich anderer klimatisch induzierter Systemereignisse (z. B. Starkregen, Trockenheit) und anderer Städte mit abweichenden makro- (klimazonalen) und mesoskaligen (topographische und stadtstrukturelle) Verhältnisse durchgeführt.
In zahlreichen Forschungsprojekten wurden bereits Energieverbräuche und Energieeinsparpotentiale in den Bereichen Wassergewinnung, -aufbereitung und -verteilung über separate Systemanalysen untersucht. Nur wenige Forschungsprojekte, wie z.B.das BMBF-geförderte ENERWA-Vorhaben, haben durch die gekoppelte Betrachtung der genannten Bereiche einen ganzheitlichen energetischen Betrachtungsansatz der wasserwirtschaftlichen Wertschöpfungskette erarbeitet. Aber auch diese Ansätze haben bei der energetischen Betrachtung die Wasserressource ausgegrenzt. Ein wichtiger Grund für das Fehlen solcher integrativer Betriebsstrategien ist, dass die Entwicklung innovativer Ansätze mit einem hohen Personalaufwand und finanziellen Risiko verbunden ist, welche im Betrieb durch die Wasserunternehmen nicht geleistet werden kann. Optimierungsmaßnahmen orientieren sich deshalb gemeinhin ausschließlich an den allgemein anerkannten Regeln der Technik und können nur selten darüber hinaus erprobt werden. Das vorliegende Vorhaben zielt daher darauf ab, diese Lücke bestehender Optimierungsansätze zu schließen, indem es intelligente, praxisorientierte Analysewerkzeuge zur integrierten qualitäts- und energieoptimierten Steuerung von Brunnengalerien für Anlagenbetreiber entwickelt. Hierbei kommen innovative Analysemethoden aus den Bereichen Big Data und KI zur Anwendung, um die bereits in der Praxis angewendete Methoden zur energetischen Optimierung von Pump- und Verteilungssystemen in der Wassergewinnung und die durch Grundwasserdargebot und -qualität vorgegebenen Limitierungen bzw. Optimierungspotentiale zu verbinden. Aufbauend auf den praktischen Erkenntnissen wird eine fachlich anerkannte Optimierungsmethodik, bestehend aus praxisorientierten Leitfäden und Tools, entwickelt, welche die wasserwirtschaftliche Nutzung von Einzelbrunnen und Brunnengalerien fokussiert und somit Wasserversorgungsunternehmen und Industriebetriebe mit eigener Wassergewinnung adressiert.
Die Forschung entwickelt die Grundlagen fuer die oekonomische Theorie der Nutzungsstrategien fuer natuerliche Ressourcen weiter. Hier stehen vor allem zwei Schwerpunkte an: Uebergang von nicht-erneuerbaren auf quasi-unerschoepfliche Ressourcen (Bsp fossile Energietraeger auf Solarsysteme) und Nutzung von regenerierbaren natuerlichen Ressourcen mit komplexen oekologischen Interpendenzen in 2-Species-Systemen. Innerhalb dieses inhaltlichen Schwerpunktes werden mathematische Methoden und Modellierungen weiter entwickelt: Beispielsweise finden Seminare und eigene Entwicklungen zu Modellierung mit GAMS (Meta-Sprache fuer komplexe Systemanalysen) am Lehrstuhl statt. Als drittes ergibt sich ein Schwerpunkt bezueglich der Anwendungen auf umweltoekonomische Probleme, da Umweltqualitaet zumindest teilweise als regenerierbare natuerliche Ressource modelliert werden kann.
Die Transformation von Regenwäldern zu Ölpalmen-Plantagen führt zu dramatischen Verlusten an biologischer Vielfalt und ökologischen Funktionen. Um Verbesserungsmöglichkeiten in einer Ölpalmen-Landschaft zu untersuchen, pflanzten wir Bauminseln zur Biodiversitäts-Anreicherung. Die Anpflanzungen umfassen vier Inselgrößen und sechs native Baumarten in verschiedenen Diversitätsstufen mit insgesamt 56 Experimentalflächen. Wir untersuchen (1) das Baumwachstum, (2) die pflanzliche Sukzession und (3) den Einfluss der umgebenden Landschaft. Darüber hinaus analysieren wir ökologische und ökonomische Zielkonflikte und integrieren interdisziplinäre Studien.
In diesem Projekt werden (1) die Wirbellosen und Mikroorganismen in zwei unterschiedlichen Management Typen (2 Düngungslevel, 2 Typen des Jätens) in Palmölplantatgen untersucht, sowie (2) der Einfluss von Baumpflanzungen in Palmölplantagen auf ober- und unterirdische Tiergemeinschaften und Mikroorganismen. Die Wirbellosen werden mit allen verfügbaren Bestimmungsschlüsseln untersucht; mittels der Methode der Stabilen Isotope (15N/13C) und der Neutralfette (NLFAs) wird deren Nahrungsbiologie untersucht; und die Mikroorganismen werden mittels Analyse ihrer Phospholipide und ihrer Gesamtrespiration untersucht.
Das Community Land Model (CLM) als Modul von TerrSysMP unterstellt bei der heterotrophen Bodenatmung eine einheitliche Temperaturabhängigkeit. Unsere Studien deuten jedoch eine je nach Randbedingungen (Textur, Porosität, Feuchte, Nährstoffstatus) variable Temperaturabhängigkeit an. Der Einfluss dieser Randbedingungen soll daher in Abhängigkeit von Landnutzung und Bodentyp klassifiziert und in das CLM implementiert werden. Unter Einsatz von nah- und fernerkundlicher Sensorik sowie Mid-Infrarotspektroskopie und Bodeninkubationen in unserem RESPICOND-System werden wir diese Fragestellung für ausgewählte Ausschnitte des Rur-Einzugsgebietes überprüfen.
Egypt passed a revolution and changed its political system, but many problems are still lacking a solution. Especially in the field of water the North African country has to face many challenges. Most urgent are strategies to manage the limited water resources. About 80% of the available water resources are consumed for agriculture and the rest are for domestic and industrial activities. The management of these resources is inefficient and a huge amount of fresh water is discarded. The shortage of water supply will definitely influence the economic and cultural development of Egypt. In 2010, Egypt was ranked number 8 out of 165 nations reviewed in the so-called Water Security Risk Index published by Maplecroft. The ranking of each country in the index depends mainly on four key factors, i.e. access to improved drinking water and sanitation, the availability of renewable water and the reliance on external supplies, the relationship between available water and supply demands, and the water dependency of each countrys economy. Based on this study, the situation of water in Egypt was identified as extremely risky. A number of programs and developed strategies aiming to efficiently manage the usage of water resources have been carried out in the last few years by the Egyptian Government. But all these activities, however, require the availability of trained and well-educated individuals in water technology fields. Unfortunately, the number of water science graduates are decreasing and also there are few teaching and training courses for water science offered in Egypt. However, there is still a demand for several well-structured and international programs to fill the gap and provide the Egyptian fresh graduates with the adequate and up-to-date theoretical and practical knowledge available for water technology. IWaTec is designed to fill parts of this gap.
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