Die Grundwassertemperatur im Ballungsraum von Berlin ist bzw. wird durch den Menschen nachhaltig verändert. Die seit den 1980er Jahren im oberflächennahen Grundwasser des Landes Berlin durchgeführten Temperaturmessungen zeigen, dass im zentralen Innenstadtbereich die Durchschnittstemperatur z. T. um mehr als 4 °C gegenüber dem dünner besiedelten Umland erhöht ist. Die Temperaturmessungen belegen, dass sich dieser Temperaturanstieg zunehmend auch in größeren Tiefen mit mehr als 20 m bemerkbar macht. Die Ursachen für die Temperaturerhöhung sind vielfältig und stehen im direkten Zusammenhang mit der fortschreitenden baulichen Entwicklung und den vorhandenen Nutzungen an der Erdoberfläche. Es lassen sich dabei direkte von indirekten Beeinflussungen der Grundwassertemperatur unterscheiden (s. a. Abbildung 1): Unter einer direkten Beeinflussung der Grundwassertemperatur werden alle Wärmeeinträge in das Grundwasser durch das Abwasserkanalnetz, Fernwärmeleitungen, Stromtrassen und unterirdische Bauwerke wie Tunnel, U-Bahnschächte, Tiefgaragen etc. verstanden. Sie umfassen auch Wärmeeinträge, die mit der Grundwasserwärmenutzung und -speicherung in Verbindung stehen. Unter einer indirekten Beeinflussung der Grundwassertemperatur werden Prozesse im Zuge der Urbanisierung verstanden, die mit der Veränderung des Wärmehaushalts der bodennahen Atmosphäre entstehen. Nach Gross (1991) sind als wichtige Größen zu nennen: Die Störung des Wasserhaushalts durch einen hohen Versiegelungsgrad. Die Veränderung der thermischen Oberflächeneigenschaften wie Oberflächenwärmeleitung und -wärmekapazität durch Versiegelung und Anhäufung von Baukörpern. Die Änderung des Strahlungshaushalts durch Veränderungen in der Luftzusammensetzung. Die anthropogene Wärmeerzeugung (Hausbrand, Industrie, Verkehr). Im Vergleich zum Umland wird durch diese Unterschiede eine Veränderung im Wärmehaushalt hervorgerufen. Die Stadt heizt sich langsam auf, speichert insgesamt mehr Wärme und gibt diese wieder langsam an die Umgebung ab, d. h., sie kann allgemein als ein riesiger Wärmespeicher betrachtet werden. Langfristig führt dieser Prozess zu einer Erhöhung des langjährigen Mittels der Lufttemperatur (vgl. Karte Langjähriges Mittel der Lufttemperatur 1961-1990, Karte 04.02 ). Von der langfristigen Erwärmung ist auch das oberflächennahe Grundwasser betroffen. Die physikalischen Eigenschaften, die chemische und biologische Beschaffenheit des Grundwassers ist temperaturabhängig. Die Folge einer Erwärmung können eine Qualitätsverschlechterung des Grundwassers und eine Beeinträchtigung der Grundwasserfauna zur Folge haben. Berlin bezieht sein Trinkwasser zu 100 % aus dem Grundwasser, welches fast ausschließlich im Land Berlin gewonnen wird. Auch einen Großteil des Brauchwassers für industrielle Zwecke wird dem Grundwasser entnommen. Daher ist dem Schutz des Grundwassers vor tiefgreifenden Veränderungen wie z. B. einer deutlichen Grundwassertemperaturerhöhung oder -erniedrigung eine große Bedeutung beizumessen – insbesondere vor dem Hintergrund einer nachhaltigen Wasserwirtschaft. Seit 1978 werden zur Bestandsaufnahme und Beobachtung der Veränderungen in tiefen Grundwassermessstellen, die über das ganze Stadtgebiet des Landes Berlin verteilt sind, verstärkt Temperaturprofile aufgenommen. Das vorliegende Kartenwerk soll die Fortschreibung der vorliegenden Dokumentation zur zeitlichen Veränderung der Grundwassertemperatur unter dem Stadtgebiet sein, als Genehmigungsgrundlage für Grundwassertemperatur verändernde Maßnahmen dienen und Eingangsdaten für die Planung und Auslegung von Anlagen zur Erdwärmenutzung zur Verfügung stellen. Zusätzlich kann es in Kombination mit anderen thematischen Karten wie z. B. der Geologischen Skizze ( Karte 01.17 ), der Grundwassergleichenkarte (Karte 02.12) oder der Potenzialkarten ( Karte 02.18 ) zur Entscheidungsfindung und Vorplanung einer energetischen Bewirtschaftung des Grundwassers herangezogen werden. Die Untergrundtemperatur ist z. B. eine wichtige Größe für die Auslegung von Erdwärmesondenanlagen. Grundwassertemperatur und Temperaturjahresgang Die wesentliche Wärmequelle für den oberflächennahen Untergrund bis in ca. 20 m Tiefe ist die Sonneneinstrahlung, die auf die Erdoberfläche trifft. Diese ist maßgeblich für die Oberflächentemperatur verantwortlich. Der oberflächennahe Boden wird durch die eingestrahlte Sonnenenergie erwärmt und dieser gibt die Wärme an die Atmosphäre und den Untergrund ab. Die Jahressumme des Strahlungsanteils der auf eine horizontale Oberfläche auftrifft (die sog. Globalstrahlung) beträgt im Land Berlin im Mittel rd. 1.000 kWh pro m² und Jahr. Sehr viele Einzelparameter an der Grenzfläche Luft/Erde beeinflussen das thermische Lokalklima. Die Farbe, Zusammensetzung, Oberflächenrauigkeit, Bedeckung, der Versiegelungsgrad, der Wasserhaushalt sowie die Ausrichtung zum solaren Strahlungseinfall urbaner Oberflächen entscheiden darüber, wie viel Energie aufgenommen und in der Bausubstanz „gespeichert“ bzw. von dieser an die Atmosphäre bzw. den Untergrund abgegeben wird. Grundsätzlich unterliegen die Temperaturen an der Erdoberfläche und somit auch der Wärmeeintrag bzw. -austrag periodischen Schwankungen mit einem Zyklus von einem Jahr, entsprechend dem Verlauf der Jahreszeiten. Die Oberflächentemperatur dringt mit abnehmender Intensität in den Untergrund ein. Die Eindringtiefe und die Geschwindigkeit, mit der die Wärme transportiert wird, ist abhängig von der Wärmeleitfähigkeit des Untergrundes. Beim Wärmetransport im Untergrund kann zwischen einem konduktiven und konvektiven Wärmetransport unterschieden werden. Während beim konvektiven Wärmetransport die Wärmebewegung durch Materie wie z. B. Grund- und Sickerwasser erfolgt, wird beim konduktiven Transport Energie durch Stoßfortpflanzung zwischen den Molekülen transportiert. Im Gegensatz zur Sonneneinstrahlung als Hauptwärmequelle des oberflächennahen Bereichs besitzt der aus dem Erdinnern zur Oberfläche gerichtete Erdwärmestrom , der seinen Ursprung in der Wärmeentwicklung beim Zerfall radioaktiver Isotope hat, nur eine untergeordnete Bedeutung. In der kontinentalen Erdkruste ist die Wärmestromdichte – definiert als Wärmestrom pro Flächeneinheit senkrecht zur Einheitsfläche – regional verschieden. Nach Hurtig & Oelsner (1979) und Honarmand & Völker (1999) beträgt die mittlere Wärmestromdichte im Land Berlin zwischen ca. 80 und 90 mW/m². Daraus berechnet sich als Jahressumme eine Energiemenge zwischen rd. 0,7 und 0,8 kWh pro m² und Jahr und ist somit also rd. 1/1.000 geringer als die Globalstrahlung. Die Temperatur oberflächennaher Grundwässer wird im Wesentlichen durch den Energieaustausch zwischen Sonne, Erdoberfläche und Atmosphäre, untergeordnet durch den aus dem Erdinneren zur Oberfläche gerichteten Wärmestrom bestimmt. Die regionale Jahresdurchschnittstemperatur an der Oberfläche in Berlin beträgt unter anthropogen unbeeinflussten Verhältnissen ca. 8,0 bis 8,5 °C. Während die täglichen Schwankungen nur eine Tiefe von max. 1 m erfassen, reichen die jahreszeitlichen Schwankungen bis in eine Tiefe zwischen 15 und max. 25 m. Ab dieser Tiefe, in der jahreszeitliche Einflüsse nicht mehr zu registrieren sind, – der sog. neutralen Zone -, steigt die Temperatur in Abhängigkeit von der Wärmeleitfähigkeit der Gesteine und der regionalen Wärmestromdichte an (Abb. 2). Im Berliner Raum beträgt der durchschnittliche Temperaturanstieg im Bereich bis ca. 300 m Tiefe 2,5 bis 3 °C / 100 m. Oberflächengestalt und Grundwassersituation Das in nahezu ostwestlicher Richtung verlaufende Warschau-Berliner Urstromtal trennt die Barnim-Hochfläche im Norden von der Teltow-Hochfläche und der Nauener Platte im Süden der Stadt (Abb. 3). Die Geländehöhen des Urstromtales betragen 30 bis 40 m über NHN, während die Hochflächen durchschnittlich 40 bis 60 m über NHN liegen. Einzelne Höhen erheben sich bis über 100 m über das Meeresniveau (vgl. Karte der Geländehöhen, Karte 01.08). In Berlin ist der Porenraum der überwiegend sandig und kiesigen Sedimente der oberen 150 bis 200 m vollständig bis nahe an die Oberfläche mit Grundwasser erfüllt, das zur Trinkwasserversorgung der Stadt genutzt wird. Der Abstand vom Grundwasser bis zur Geländeoberkante (Grundwasserflurabstand) schwankt je nach Morphologie und Geologie zwischen 0 m und wenigen Metern im Urstromtal sowie fünf bis über 30 m auf den Hochflächen (vgl. Karte Flurabstand des Grundwassers, Karte 02.07 ). Die Grundwasserentnahmen zur Trink- und Brauchwassergewinnung haben zur Ausbildung von weit gespannten Senktrichtern der Grundwasseroberfläche geführt, die die natürlichen Grundwasserflurabstände und -fließgeschwindigkeiten erhöhen sowie die natürlichen Grundwasserfließrichtungen verändern. Dadurch sind in den Bereichen, in denen Brunnengalerien in der Nähe von Flüssen und Seen Grundwasser fördern, influente Verhältnisse entstanden, d. h. das Oberflächenwasser infiltriert als Uferfiltrat in das Grundwasser. Da das Oberflächenwasser aber durch vielfache Kühlwassereinleitungen von Heizkraftwerken ganzjährig erwärmt ist (wie z. B. im Bereich der Spree), führt diese Infiltration im Einzugsbereich des Oberflächengewässers zwangsläufig zu einer Erwärmung des Grundwassers. Besiedlungsstruktur und klimatische Verhältnisse Das Land Berlin besitzt eine polyzentrale Besiedlungsstruktur, die durch das Vorhandensein zweier Hauptzentren, mehrerer kleinerer Stadtzentren sowie einem dichten Nebeneinander von Wohnen, Grünflächen, Gewerbe und Industrie charakterisiert ist. Größere Gewerbegebiete und Industrieansiedlungen liegen bevorzugt an den vom Stadtkern radial zum Stadtrand gerichteten Siedlungs- und Entwicklungsachsen sowie an kanalisierten Oberflächengewässern. Vereinfacht lassen sich folgende Unterscheidungen treffen (Abb. 4): Grün- und Freiflächen Wohnnutzung (geringe bis mittlere Siedlungsdichte) und Mischnutzung, Kerngebietsnutzungen, Gewerbe- und Industrienutzung (Stadtzentren mit hoher Siedlungsdichte). Bei der Betrachtung der lokalklimatischen Verhältnisse in Berlin zeigt vor allem die baulich hochverdichtete Innenstadt tief greifende Temperaturveränderungen gegenüber dem Umland. So beträgt das langjährige Mittel der Lufttemperatur zwischen 1961 und 1990 nach der Karte Langjähriges Mittel der Lufttemperatur 1961 – 1990 ( Karte 04.02 ) am nordöstlichen Stadtrand in Buch zwischen 7,0 und 7,5 °C, im Innenstadtbereich sind dagegen ist das langjährige Mittel bis auf über 10,5 °C angestiegen.
In den letzten 200 Jahren hat sich die Landschaft im Stadtgebiet von Göttingen drastisch verändert. Mit diesem Landschaftswandel gehen Veränderungen von Biodiversitätsmerkmalen, Nutzungspotentialen für den Menschen, und wahrnehmbaren Erscheinungsformen (wahrnehmbarer Landschaftsgestalt) einher. Dieser letzte Themenbereich wird im Projekt C I.3 im Graduiertenkolleg Interdisziplinäre Umweltgeschichte bearbeitet. Das Projekt befasst sich mit der visuellen Darstellung (Rekonstruktion) des Landschaftswandels seit Ende des 18. Jahrhunderts und dessen ästhetischer Wahrnehmung (Rezeption) und Wertung aus heutiger Sicht. Untersuchungsraum ist das heutige Gemeindegebiet von Göttingen. Die umweltgeschichtliche Relevanz der Arbeit ergibt sich aus der Gegenüberstellung und Verlinkung der beiden Aspekte der Rekonstruktion und der Rezeption von früheren Landschaftszuständen als Untermauerung einer möglichst konsistenten Leitbildfindung.1. EinführungDie Wurzeln des Naturschutzgedankens in Deutschland liegen im Schutz und Erhalt von weitgehend durch natürliche Elemente geprägten Landschaftsbildern nach dem Vorbild vorindustrieller Kulturlandschaften. In Paragraph1 BNatSchG wird auch heute noch die 'Nachhaltige Sicherung der Vielfalt, Eigenart und Schönheit von Natur und Landschaft' als wichtiges Ziel benannt (Bundesnaturschutzgesetz 2010). Obwohl hier drei landschaftsästhetisch relevante Aspekte benannt werden, ist der Naturschutz seit vielen Jahrzehnten fast ausschließlich ökologisch orientiert. Der Auftrag, die Schönheit von Natur und Landschaft für den Menschen zu erhalten und zu gestalten ist völlig in den Hintergrund gerückt. Eine Ursache hierfür ist, dass es bis heute kein konsistentes, allgemein anerkanntes landschaftsästhetisches Konzept gibt, das diese Begriffe operationalisierbar macht und einen praktikablen Wertungsrahmen zu deren Beurteilung liefert.Das Projektvorhaben will deswegen einen Beitrag leisten sowohl für die Erforschung von Landschaftswandel und dessen Wahrnehmung und Wertung als auch zur weiteren Ausgestaltung einer naturschutzbezogenen, anwendungsorientierten Theorie der Landschaftsästhetik.2. Zielsetzung: Das Vorhaben baut auf vorausgegangene Studien zu Landnutzungswandel, Biodiversität und Landschaftsfunktionen im heutigen Gemeindegebiet von Göttingen auf, in deren Verlauf ein umfassendes Geographisches Informationssystem (GIS) für die Zeitschnitte 1784, 1878, 1910, 1965, 2002 aufgebaut worden ist. Es geht drei interdisziplinären Themenbereichen nach, um folgende Fragen zu beantworten:Landschaftsvisualisierung: Welche Landschaftsbilder existierten im Untersuchungsgebiet zu den analysierten Zeitschnitten? Wie eignet sich die digitale 3D-Visualisierung zur naturgetreuen Darstellung von Landschaftsbildern, Landschaftswandel und des Urbanisierungsprozesses im Stadtgebiet von Göttingen?Landschaftsästhetik: Welche Bild- und Wert bestimmenden Landschaftselemente,- Strukturen,- und Dimensionen haben sich geändert und bewirken ei
Die aktuellen Herausforderungen der Stadtentwicklung in Ballungsräumen sind vielfältig und komplex und zunehmend mit dem Wunsch nach neuen Formen des städtischen Lebens verbunden, die Parallelen zur Gartenstadtbewegung des frühen 20. Jahrhunderts aufweisen. Dies legt die These nahe, dass einigen der damaligen Ideen heute wieder eine neue Bedeutung zukommt. Inwieweit der Gartenstadtgedanke von damals auf die Stadtentwicklung in Ballungsräumen von heute übertragbar ist, soll in einem Zukunftslabor untersucht und visualisiert werden. Ziel ist es dabei, den Blick vom heute 'Machbaren' zu lösen, um neue Denk- und Lösungsansätze zu ermöglichen. Ausgangslage: Gerade in wachsenden Stadtregionen führen der mit der anhaltenden Zuwanderung steigende Bedarf nach Wohnraum sowie das wachsende Bewusstsein der Notwendigkeit einer nachhaltigen Flächeninanspruchnahme zu vermehrten Nutzungskonflikten und -konkurrenzen um die endliche Ressource Fläche. Der Notwendigkeit, Flächen für die Erholung der Bevölkerung zu sichern und für die Anpassung an den Klimawandel zu schonen, steht das Erfordernis gegenüber, weitere Neubaugebiete zu entwickeln. Solchen Konflikten soll stellenweise mit einem besonders hohen Grünanteil der neuen Baugebiete begegnet werden. Gleichzeitig stehen bewährten pragmatischen Ansätzen der Flächenentwicklung durch Bauträgermodelle zunehmend alternative Ansätze gegenüber. Neue Modelle des gemeinschaftlichen Zusammenlebens und die Gründung neuer oder die Kooperation mit bestehenden Genossenschaften bilden Alternativen für eine stetig wachsende Bevölkerungsgruppe. Diese Entwicklungen legen den Gedanken nahe, dass die Reformideen der Gartenstadt aus dem frühen 20. Jahrhundert (Stadterweiterungen und -ergänzungen mit mäßigen Dichten, differenzierten Freiräumen und geordneten Verkehrsverhältnissen sowie einem besonderen Stellenwert der Gestaltung und Blickbeziehungen unter Berücksichtigung der Bezahlbarkeit bzw. des Gemeinschaftseigentums und der Verbindung von Stadt und Land) auch heute wieder einen wachsenden Stellenwert erfahren. Ziel: Im Vorhaben wird zunächst geprüft, inwieweit die gesellschaftspolitischen, funktionalen, sozialökonomischen und stadtgestalterischen Ansätze der ursprünglichen Gartenstadtidee von Ebenezer Howard sowie einzelne auf diesen Überlegungen basierende Stadtentwicklungsbeispiele als Antwort auf aktuelle Herausforderungen übertragbar sind. Zusätzlich untersucht die Studie, welchen Beitrag diese Ansätze und Beispiele zur Sicherung von Qualitätsmerkmalen in Sinne einer integrierten Stadtentwicklung in den Ballungsräumen leisten können. Auf dieser Basis sollen künftige Visionen zur 'Gartenstadt 21' entworfen werden und kraftvolle Bilder entstehen, als Grundlage für einen breiten Diskurs über eine mögliche Entwicklung in verdichteten Ballungsräumen. (Text gekürzt)
Der episodische Charakter der Urbanisierung auf der mongolischen Hochebene bietet uns die ideale Gelegenheit, die Auswirkungen der Städte auf die lokale Umwelt zu untersuchen und diachrone Veränderungen zu erforschen. In den weiten östlichen Steppen gibt es nur zwei mongolenzeitliche Städte: Karakorum - die Hauptstadt des vereinigten Mongolenreichs - und Khar Khul Khaany Balgas. Beide wurden von Grund auf neu errichtet und verkörpern den dramatischen Wandel von einer Pastoralwirtschaft zu einer Stadtlandschaft. Beide Stätten und ihr Siedlungsnetz sind von der modernen Urbanisierung und den landwirtschaftlichen Aktivitäten nahezu unberührt geblieben. Mit unserem Fokus auf Energie/Brennstoff, Nahrung, Baumaterialien - zusammen mit den für ihre Herstellung notwendigen Öfen - und Eisenproduktion einschließlich Schmelzöfen untersuchen wir die energieintensiven Materialflüsse mit den stärksten Auswirkungen auf die Umwelt. Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Vorgehensweise ist unser zweifach vergleichender Ansatz: Wir vergleichen nicht nur zwei Städte in zwei verschiedenen Tälern, sondern wir werden auch in einer diachronen Perspektive arbeiten (in Phase II). Um unsere Ziele zu erreichen und diese Hypothesen zu überprüfen, werden wir einen Multi-Proxy-Ansatz verwenden, der innovative Methoden aus einer Vielzahl von Disziplinen kombiniert: Archäologie, Archäozoologie, physische Anthropologie, Bioarchäologie, Bodenkunde, Paläoökologie, Paläoklimatologie, Fernerkundung und Geophysik. Eine große methodische Stärke unseres Netzwerks besteht darin, dass einzelne Aspekte von verschiedenen Disziplinen untersucht werden, die jeweils über eigenes Quellenmaterial verfügen. Dieselbe Frage wird aus verschiedenen Perspektiven betrachtet, was komplementäre Einsichten, aber auch die gegenseitige Kontrolle der erzielten Ergebnisse und ihrer Interpretationen ermöglicht. Gemeinsam werden wir den Verflechtungen zwischen Urbanismus, Wirtschaftspraktiken und Umwelt auf den Grund gehen. Um unsere interdisziplinäre Forschungsagenda zu systematisieren, werden wir den urbanen Metabolismus als konzeptionellen Rahmen verwenden und die Lebenszyklusanalyse in dieses Konzept integrieren, um den Weg der Güter von der physischen Gewinnung bis zum Endverbrauch und ihrer Entsorgung zu verfolgen. Dieses Forschungsdesign, bei dem eine Vielzahl von Proxies verwendet wird, um die oft gleichzeitig stattfindenden und sich überschneidenden, also miteinander verflochtenen Prozesse zu bewerten, ist in dieser Weltregion noch nicht durchgeführt worden und wird innerhalb und außerhalb unserer Disziplinen neue Maßstäbe setzen. Für eine effektive, thematisch fokussierte Zusammenarbeit richten wir vier Schwerpunktbereiche ein: A) Siedlungswesen, B) Nutzung von Non-Food-Ressourcen, C) Versorgung der Stadt, D) Umweltbedingungen. Diese Bereiche systematisieren die identifizierten Kernthemen, um die Verflechtungen von Wirtschaft, Stadt und Umwelt zu verdeutlichen.
Das Forschungsprojekt befasst sich mit der Erstellung eines zukunftsfähigen Gesamtfahrzeugkonzeptes für den zunehmend urbanisierten Raum unter Verwendung nachhaltiger Technologien, die innerhalb dernächsten zehn Jahre voraussichtlich verfügbar sein werden. Das Fahrzeugkonzept soll auf technisch-rationaler Basis, d.h. auf die Erfüllung bestimmter Transportaufgaben ausgerichtet sein, wobei irrationelle menschlicher Gepflogenheiten vernachlässigt werden. Die Forschungsarbeiten werden unter Beachtung der Verfügbarkeit von Energieträgern und unter Berücksichtigung der gültigen und zu erwartenden gesetzlichen und sozialen Rahmenbedingungen durchgeführt.
Wassersysteme in Großstädten werden auch zukünftig vielfältigen Belastungen hinsichtlich Wassermenge und -qualität ausgesetzt sein, die aus Klima- und demografischem Wandel, Urbanisierung und Veränderungen im Wasserverbrauch resultieren. Dies erfordert mehr denn je, dass das aktuelle wie auch das zukünftige urbane Wassermanagement auf einem soliden Systemverständnis basiert, um nachhaltig zu funktionieren. Um dazu wesentlich beizutragen, werden wir die Zusammenarbeit von Ingenieuren und Naturwissenschaftlern von TUB und IGB bei der Untersuchung wichtiger natürlicher und technischer Grenzzonen weiter verstärken und auch nationale und internationale Partner einbinden. Die Zielstellungen des Projektes sind: (i) ein weiter verbessertes Prozessverständnis zur Funktion natürlicher und technischer Grenzzonen und ihre quantitativen Auswirkungen auf den urbanen Wasserkreislauf, (ii) Vorhersage zukünftiger Veränderungen durch Integration von mechanistischem Wissen in Szenarien für entsprechende Modellierungen, (iii) das Erkennen von Schwachstellen in urbanen Wassersystemen und Entwicklung von Anpassungsmaßnahmen für ein verbessertes Management. Für die zukünftige urbane Wasserwirtschaft müssen mehr Kompartimente, Teilsysteme sowie die darin befindlichen aquatischen Lebensgemeinschaften berücksichtigt werden, da ihr Zusammenspiel das gesamte Systemverhalten erheblich beeinflussen kann. Grenzzonen spielen hier eine Schlüsselrolle und erfordern einen integrativeren Ansatz als heute üblich. Zur weiteren Intensivierung der Zusammenarbeit wurde UWI umorganisiert und vier neue gemeinsame Themengebiete herausgearbeitet: (i) Grenzzonen in urbanen Einzugsgebieten, (ii) Grenzzonen in urbanen aquatischen Ökosystemen, (iii) urbane hyporheische Grenzzonen, (iv) Grenzzonen in Abwasserkanalisationssystemen. Diese vier Themengebiete sind querverbunden durch drei gemeinsame Herangehensweisen bei Methoden, Techniken und Anwendungen: (i) verbessertes Verständnis von Interfaceprozessen in natürlichen und technischen Grenzzonen, (ii) Entwicklung von Modellkonzepten und Prognosewerkzeugen, (iii) Anwendung des neuen Wissens für die urbane Wasserwirtschaft. Aufgrund von Veränderungen bei den beteiligten Forschern werden wir zukünftig einen stärkeren Fokus auf urbane Ökohydrologie und Wasserqualitätsmodellierung legen. Wir werden das Qualifizierungsprogramm für die Promovierenden weiterentwickeln, um die Promotionsdauern zu verkürzen und Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung in die praktische Wasserwirtschaft zu überführen. Folgende Maßnahmen möchten wir dabei herausstellen: die neu entwickelten Grundlagenkurse, die systematische Umsetzung der interdisziplinären Betreuung für alle Promovierenden und die Etablierung eines Forschungskollegiums der Promovierenden.
Die Versiegelung von natürlichen Böden durch Überbauung und Bedeckung mit undurchlässigem Material hat eine Vielzahl von negativen Auswirkungen auf den Naturhaushalt, das Mikroklima in der Stadt und den Lebensraum des Menschen. Die Auswirkungen der Versiegelung sind vor allem in den Großstädten und Ballungsräumen zu spüren, wo ein hoher Anteil der gesamten Fläche versiegelt ist. Definition Unter Versiegelung wird die Bedeckung des Bodens mit festen Materialien verstanden. Dabei lassen sich versiegelte Flächen in bebaut versiegelte Flächen , also Gebäude aller Art, und unbebaut versiegelte Flächen , also Fahrbahnen, Parkplätze, befestigte Wege usw., trennen. Neben baulichen Anlagen und mit Asphalt oder Beton vollständig versiegelten Oberflächen werden auch durchlässigere Beläge als versiegelt betrachtet, obwohl diese zum Teil sehr unterschiedliche ökologische Eigenschaften aufweisen. Rasengittersteine oder breitfugiges Pflaster z. B. erlauben noch ein reduziertes Pflanzenwachstum, sind teilweise wasserdurchlässig oder weisen ein wesentlich günstigeres Mikroklima auf. Die vorkommenden Arten von Oberflächenbelägen der unbebaut versiegelten Flächen werden zu vier Belagsklassen mit unterschiedlichen Auswirkungen auf den Naturhaushalt zusammengefasst (vgl. Tab. 1). Die vollständige Versiegelung von Böden führt zum unumkehrbaren Verlust der natürlichen Bodenfunktionen. Durch Versiegelung und Verdichtung werden außerdem die pflanzenverfügbare Wasserspeicherleistung des Bodens sowie seine Puffer- und Filterleistung stark beeinträchtigt. Mit der Unterbindung der Wasser- und Sauerstoffversorgung werden die meisten Bodenorganismen zerstört. Da kein Wasser mehr versickern kann, werden die über Luft und Niederschläge eingetragenen Schadstoffe nicht mehr im Boden gehalten und zum Teil in die Oberflächengewässer gespült. Die Grundwasserneubildung wird verhindert bzw. reduziert. Mit der Versiegelung des Bodens gehen durch den Verlust von Verdunstungs- und Versickerungsflächen für Niederschläge auch Veränderungen im Wasserhaushalt und der Wasserbeschaffenheit einher. Das u. a. mit Reifenabrieb, Staub und Hundekot stark verunreinigte Regenwasser von versiegelten Flächen wird über die Kanalisation entweder direkt in die Vorfluter oder über die Klärwerke abgeleitet (vgl. Umweltatlaskarte Entsorgung von Regen und Abwasser (02.09)). Der Abfluss schadstoffbelasteten Regenwassers nach Starkregenereignissen führt immer wieder zur Eutrophierung der Gewässer. Die vollständige Versiegelung des Bodens bewirkt in der Folge den gänzlichen Verlust von Flora und Fauna . Aber auch die Versiegelung von Teilbereichen verursacht immer einen Lebensraumverlust. Biotope werden zerschnitten oder isoliert; empfindliche Arten werden zugunsten einiger anpassungsfähiger Arten verdrängt. Unversiegelte Böden haben dank ihrer Wasserspeicherfähigkeit und als Wasserlieferanten für Pflanzen einen wichtigen Einfluss auf das Stadtklima. Die Verdunstung durch die Pflanzen und von der (unversiegelten) Bodenoberfläche führen zur Abkühlung der Luft. Das hohe Wärmespeichervermögen von Gebäuden, versiegelten Flächen und asphaltierten Straßen verursacht im Gegenzug eine Aufheizung der Luft und führt zur Ausprägung eines speziellen Stadtklimas. Vor allem im Sommer wird dadurch die nächtliche Abkühlung deutlich verringert (vgl. Abb. 1 und Umweltatlaskarte „Nächtliche Abkühlung zwischen 22:00 Uhr und 04:00 Uhr“ (04.10.4)). Gleichzeitig wird auch die Luftfeuchtigkeit vermindert , da Vegetationsflächen und die davon ausgehende Verdunstung fehlen. Dies kann zum Auftreten von Extremwerten führen, die das menschliche Wohlbefinden erheblich beeinträchtigen können. In diesem Zusammenhang spielen nicht-versiegelte Flächen wie z. B. Parkanlagen eine große Rolle; schon ab 1 ha Größe sind positive klimatische Auswirkungen auf das menschliche Wohlbefinden nachweisbar. Auch auf die Staub- und Schadstoffgehalte der Luft haben vegetationsbestandene Flächen Einfluss, da sie durch ihre großen Blattoberflächen in der Lage sind, Stäube und andere Luftschadstoffe zu binden . Die Auswirkungen der Versiegelung auf das Berliner Stadtklima sind ausführlich in verschiedenen Karten des Bereiches Klima beschrieben. Neben den oben beschriebenen Folgen auf den Naturhaushalt hat der Grad der Versiegelung eines Stadtgebietes auch eine unmittelbare Auswirkung auf den Lebensraum des Menschen . So ist eine hohe Versiegelung meist gepaart mit einem Missverhältnis zwischen Einwohnerzahl und Freiflächenangebot. Die Aneinanderreihung von Gebäuden, häufig nur durch Asphalt- oder Betonflächen unterbrochen, kann auf die Bewohner eine bedrückende, monotone Wirkung haben. Natur, wie z. B. der Wechsel der Jahreszeiten, kann in der direkten Wohnumgebung nicht mehr erlebt werden. Naherholung am Stadtrand erzeugt wiederum Verkehr mit ebenfalls negativen Umweltauswirkungen. Versiegelungsdaten werden in zahlreichen für den Umweltschutz sowie die Stadt- und Landschaftsplanung wichtigen Zusammenhängen regelmäßig genutzt. Dabei ist die Nutzung und Verarbeitung in verschiedenen Modellen (Stadtklima, Wasserhaushalt) oder Bewertungsverfahren – wie z. B. im Bodenschutz – ein Anwendungsschwerpunkt. Aber auch der Dokumentation des Zustandes der Beeinträchtigung von Natur und Landschaft durch Versiegelung kommt eine wichtige Bedeutung zu. Nicht zuletzt wird im politischen Raum zunehmend nach zeitlich hoch aufgelösten und regelmäßig erhobenen Versiegelungsdaten verlangt, um im Rahmen eines Monitorings den Verlauf umweltpolitischer oder stadtplanerischer Strategien messen zu können (vgl. Reusswig et al. 2016, SenStadtUm 2016a, SenUVK 2019, AfS 2021). Instrumente zur Reduzierung von Versiegelung und Flächenneuinanspruchnahme Für empirische Untersuchungen und Risikoabschätzungen zur Folge des Flächenverbrauchs im Rahmen der Nationalen Nachhaltigkeitsstrategie wurde der Indikator “ Flächenneuinanspruchnahme ” entwickelt. Die Flächenneuinanspruchnahme errechnet sich aus der täglichen Zunahme der Siedlungs- und Verkehrsfläche (SuV) . Diese ist nicht mit der versiegelten Fläche gleichzusetzen. In der SuV sind auch Flächen enthalten, die nur wenig versiegelt sind (Hausgärten, Kleingärten, Parkanlagen, Verkehrsgrün etc.). Ziel der Bundesregierung ist es, die durchschnittliche Flächenneuinanspruchnahme bis zum Jahr 2030 auf unter 30 ha pro Tag zu begrenzen. Bis 2050 wird eine Flächenkreislaufwirtschaft angestrebt, in der durch Flächenrecycling und eine Reduktion der Flächenneuinanspruchnahme die Summe des Flächenverbrauchs auf Netto-Null reduziert wird (vgl. Statistisches Bundesamt 2021). In den Jahren 2004 bis 2019 hat die tägliche Flächenneuinanspruchnahme kontinuierlich von 131 ha auf 45 ha abgenommen. Im Jahr 2020 stieg sie jedoch wieder auf 58 ha pro Tag an. Das ursprünglich bereits für das Jahr 2020 gesteckte 30-ha-Ziel der Bundesregierung wurde damit trotz Verlangsamung der Flächenneuinanspruchnahme verfehlt (Umweltbundesamt 2020). Im September 2015 wurde auf dem UN-Gipfel in New York die Agenda 2030 für nachhaltige Entwicklung verabschiedet. Die darauf aufbauende Deutsche Nachhaltigkeitsstrategie 2021 (Die Bundesregierung 2021) berücksichtigt die besondere Notwendigkeit des nachhaltigen Schutzes der Ressource Boden vor dem Hintergrund zunehmender Urbanisierung und Klimaveränderungen (Sustainable Development Goal – SDG 15). Bei der Umsetzung des Ziels einer land- und bodendegradationsneutralen Welt der Agenda 2030 wird die Bedeutung des Bodens für Artenvielfalt, Klimaschutz und als Kohlenstoffspeicher besonders hervorgehoben (Die Bundesregierung 2021). In einem Ballungsraum wie Berlin ist die oben beschriebene Zunahme der Siedlungs- und Verkehrsfläche nur ein wenig geeigneter Indikator für die Inanspruchnahme von Böden (vgl. Umweltatlaskarte „Freiflächenentwicklung (06.03) . Aus diesem Grund wurde in Berlin für das Monitoring von 17 Nachhaltigkeitszielen der Indikator Nr. 15.1 „Flächenversiegelung“ festgelegt, um unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit den sparsamen Umgang mit der Ressource Boden zu dokumentieren. Zur Darstellung der zeitlichen Entwicklung des Versiegelungsgrades werden auch die Daten des Umweltatlas genutzt (Amt für Statistik Berlin-Brandenburg 2021). Die Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Bodenschutz (LABO) hat im Jahr 2005 eine Expertengruppe aus Bund und Ländern eingesetzt, um ein geeignetes Schätzverfahren zur Ermittlung der Bodenversiegelung auf Bundesländerebene zu entwickeln, das den Nachhaltigkeitsindikator “Flächenneuinanspruchnahme für Siedlungs- und Verkehrsflächen” um die Komponente Versiegelung erweitern sollte. Die Ergebnisse der Expertengruppe fließen in die Umweltökonomische Gesamtrechnung der Länder (UGRdL) ein und wurden im Bericht “Indikator Versiegelung” dokumentiert (Frie & Hensel 2007). Bereits ab dem Jahr 2010 hat die LABO im Auftrag der Umweltministerkonferenz (UMK) einen Bericht zur Reduzierung der Flächeninanspruchnahme sowie zwei Statusberichte erarbeitet und veröffentlicht. Der im Jahr 2020 erarbeitete LABO-Statusbericht 2020 „Reduzierung der Flächenneuinanspruchnahme und der Versiegelung“ knüpft an diese vorhergehenden Dokumente an. Neben dem Status Quo bei der Reduzierung der Flächenneuinanspruchnahme und Versiegelung, zeigt der Bericht Lösungsansätze zum nachhaltigen Schutz der Ressource Boden auf (LABO 2020). Laut Umweltökonomischer Gesamtrechnungen der Länder nehmen versiegelte Flächen in Deutschland 2021 einen Flächenanteil von 6,4 % ein. Das entspricht einer versiegelten Fläche von 2,2 Mio. ha. In Berlin beträgt der Flächenanteil der versiegelten Fläche 2021 34,7 % (rund 30.931 ha) (Statistische Ämter der Länder 2022). Siehe dazu den Exkurs: Versiegelungsdaten 2005, 2011, 2016 und 2021 im Vergleich zum Indikator “Versiegelung” der Umweltökonomischen Gesamtrechnung der Länder (UGRdL, Statistische Ämter der Länder 2022). Die mit der nationalen Nachhaltigkeitsstrategie angestrebte Reduzierung des Flächenverbrauchs soll durch flächensparendes und kompaktes Bauen, Verdichtung der Innenstädte, Bündelung von Infrastruktur, Bereitstellung von Ausgleichsflächen und Wiedernutzbarmachung von nicht mehr genutzten Flächen (Flächenrecycling) erreicht werden. Mit der Steigerung der Qualität des Wohnumfeldes in den Siedlungen soll das verdichtete Wohnen in der Stadt wieder als Alternative zum Haus im Grünen etabliert werden (Die Bundesregierung 2021). Länder und Kommunen sollen diese Ziele im Rahmen ihrer Raumordnungs- und Bauleitpläne umsetzen. Mit der Anpassung des Städtebaurechts an die UVP-Änderungs-Richtlinie wurde im März 2017 die Novellierung des Baugesetzbuches beschlossen. Die Novelle hat u.a. den Schwerpunkt der Einführung einer neuen Gebietskategorie „Urbanes Gebiet“, die eine stärkere Verdichtung gemischter Nutzungen unter Reduzierung des Flächenverbrauchs ermöglichen soll (Deutscher Bundestag 2017). Mit Inkrafttreten der Bundes-Bodenschutz-Gesetzgebung im Jahr 1999 wurde der Boden mit seinen Bodenfunktionen erstmals durch bundeseinheitliche Regelungen unter Schutz gestellt. Das Bodenschutzrecht bietet im Hinblick auf Nutzungsänderungen oder bauliche Inanspruchnahme von Böden allerdings keine unmittelbare materiell-rechtliche Handhabe. Die Entsiegelungspflicht nach § 5 des Bundes-Bodenschutzgesetzes stellt zwar grundsätzlich ein Instrumentarium dar, dauerhaft nicht mehr genutzte Flächen zu entsiegeln und so die natürlichen Bodenfunktionen nach § 2 Abs. 2 BBodSchG zurückzugewinnen. Diese Regelung hat sich in der Praxis bisher nicht bewährt (Pannicke-Prochnow et al. 2021). Zusätzlich umfassen das Baurecht (BauGB 2022) und z. T. das Naturschutzrecht einschlägige Regelungen, die das Schutzgut Boden betreffen. Dazu zählen u. a. die sogenannte Bodenschutzklausel nach § 1a Abs. 2 BauGB und das Rückbau- und Entsiegelungsgebot nach § 179 BauGB. Seit der Einführung der Strategischen Umweltprüfung 2004 ist u. a. eine Bestandsaufnahme und Beschreibung der Bodenfunktionen vorzunehmen. Im Ergebnis sind Maßnahmen zur Vermeidung, Verringerung und zum Ausgleich nachteiliger Auswirkungen zu beschreiben und zu bewerten sowie Planungsalternativen aufzuzeigen. Gemäß § 1 Abs. 3 Nr. 2 Bundesnaturschutzgesetz (BNatSchG 2022) sind Böden so zu erhalten, dass sie ihre Funktionen im Naturhaushalt erfüllen können. Unvermeidbare Eingriffe in Natur und Landschaft sind gem. § 15 Abs. 1 und Abs. 2 BNatSchG auszugleichen oder zu kompensieren. Um bei der Planung von Bauvorhaben und somit bei zunehmender Versiegelung im Land Berlin die hochwertigen, funktional besonders wertvollen und schützenswerten Böden zu erhalten, sollte insbesondere eine qualitative Betrachtung dahingehend erfolgen, welche Böden beansprucht oder besonders geschützt werden sollten. Dazu dienen die aktuellste Fassung der Umweltatlaskarte der „Planungshinweise zum Bodenschutz“ und die zusammenfassende Darstellung „Leitbild und Maßnahmenkatalog für den vorsorgenden Bodenschutz in Berlin“ (SenUVK 2021, SenStadtUm 2015). Der Rat der Sachverständigen für Umweltfragen fordert in seinem Umweltgutachten 2020 unter anderem die Einführung einer Prüfpflicht, ob für eine Neuversiegelung an anderer Stelle entsiegelt werden kann (SRU 2020). Hervorgehoben wird dabei das im Land Berlin entwickelte Projekt der systematischen Erfassung von Flächen mit Entsiegelungspotenzial, die im Rahmen der naturschutzfachlichen Ausgleichsregelung nach einer Entsiegelung und der Wiederherstellung der Bodenfunktionen dem Naturhaushalt dauerhaft zur Verfügung gestellt werden können (Umweltatlaskarte „Entsiegelungspotenziale“ , Projekt „Entsiegelungspotenziale in Berlin“ , SenSW 2021b). Flächenentsiegelungen werden im Land Berlin im Rahmen unterschiedlichster Maßnahmen auf Senats- und Bezirksebene in unterschiedlichen Zuständigkeiten umgesetzt. Dazu zählen Entsiegelungsmaßnahmen im Rahmen von Stadtentwicklungsprojekten ( Gesamtstädtische Ausgleichskonzeption, GAK ), des Berliner Ökokontos , des Berliner Energie- und Klimaschutzprogrammes (BEK), des Berliner Programms für nachhaltige Entwicklung mit EU-Fördergeldern und des Berliner Förderprogramms Stadtverschönerung und Klimaanpassung für die Berliner Bezirke. Im Rahmen des Programms „Grün macht Schule“ werden in einer Kooperation der Senatsverwaltung für Bildung, Jugend und Familie mit dem Freilandlabor Britz e.V. Schulhöfe als kindgerechte, naturnahe Lebensräume und ökologische Lernorte klimaangepasst umgestaltet. Finanzielle Anreize auf privater Ebene können ebenfalls zur Reduzierung bestehender Versiegelungen führen. So gibt es z. B. seit dem 1. Januar 2000 in Berlin eine getrennte Abrechnung des Niederschlagswasserentgeltes. Die Einführung dieses sogenannten Entgeltsplittings geht auf Urteile des Bundesverwaltungsgerichts (Beschl. v. 12.06.1972) und des Oberverwaltungsgerichts Lüneburg (Urt. v. 14.06.1968 und 10.04.1980) zurück. Danach müssen Kommunen, in denen der Anteil der Kosten für die Ableitung des Niederschlagswassers mehr als 15 % der Gesamtkosten der Abwasserentsorgung beträgt, die Entgelte getrennt abrechnen. So ist das Niederschlagswasserentgelt nicht mehr proportional an das Abwasserentgelt gekoppelt. Es wird gemäß dem Anteil der versiegelten Fläche des Grundstücks berechnet, von dem aus in die Kanalisation eingeleitet wird (BWB 1998). Seit 2000 sind Eigentümer deshalb darauf bedacht, die versiegelte Fläche ihres Grundstücks möglichst gering zu halten und damit Abwasserkosten zu sparen. Seit Inkrafttreten der Niederschlagswasserfreistellungsverordnung (Verordnung über die Erlaubnisfreiheit für das schadlose Versickern von Niederschlagswasser – NWFreiV vom 24. August 2001) ist es möglich, erlaubnisfrei durch die Regenwasserversickerung auf dem eigenen Grundstück eine anteilige oder vollständige Befreiung des Niederschlagswasserentgeltes zu erreichen (SenStadt 2001). Seit 2018 ist die Regenwasserbewirtschaftung bei Bauvorhaben gemäß § 29 (1) BauGB auf dem Grundstück durch planerische Vorsorge sicher zu stellen. Lässt sich eine Einleitung von Regenwasser in die Kanalisation oder direkt ins Gewässer nicht vermeiden, ist die Menge zu drosseln (BReWa-BE, SenUVK 2021).
The World Settlement Footprint (WSF) 2019 is a 10m resolution binary mask outlining the extent of human settlements globally derived by means of 2019 multitemporal Sentinel-1 (S1) and Sentinel-2 (S2) imagery. Based on the hypothesis that settlements generally show a more stable behavior with respect to most land-cover classes, temporal statistics are calculated for both S1- and S2-based indices. In particular, a comprehensive analysis has been performed by exploiting a number of reference building outlines to identify the most suitable set of temporal features (ultimately including 6 from S1 and 25 from S2). Training points for the settlement and non-settlement class are then generated by thresholding specific features, which varies depending on the 30 climate types of the well-established Köppen Geiger scheme. Next, binary classification based on Random Forest is applied and, finally, a dedicated post-processing is performed where ancillary datasets are employed to further reduce omission and commission errors. Here, the whole classification process has been entirely carried out within the Google Earth Engine platform. To assess the high accuracy and reliability of the WSF2019, two independent crowd-sourcing-based validation exercises have been carried out with the support of Google and Mapswipe, respectively, where overall 1M reference labels have been collected based photointerpretation of very high-resolution optical imagery.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 456 |
| Europa | 39 |
| Global | 1 |
| Kommune | 5 |
| Land | 51 |
| Weitere | 17 |
| Wirtschaft | 3 |
| Wissenschaft | 224 |
| Zivilgesellschaft | 4 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 1 |
| Ereignis | 4 |
| Förderprogramm | 410 |
| Taxon | 2 |
| Text | 61 |
| unbekannt | 46 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 73 |
| Offen | 440 |
| Unbekannt | 11 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 426 |
| Englisch | 170 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 2 |
| Bild | 10 |
| Datei | 3 |
| Dokument | 27 |
| Keine | 337 |
| Unbekannt | 1 |
| Webdienst | 6 |
| Webseite | 172 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 408 |
| Lebewesen und Lebensräume | 524 |
| Luft | 347 |
| Mensch und Umwelt | 521 |
| Wasser | 315 |
| Weitere | 521 |