Obwohl bisher schon viele Fortschritte im allgemeinen Verständnis von Mischungs- und Strahlungsprozessen in Stratocumulus (Sc) gemacht wurden, verursachen wolkenbedingte Rückkopplungseffekte von Sc Wolken erhebliche Unsicherheiten in Klimaprojektionen. Diese Probleme werden teilweise verursacht durch eine unrealistische Beschreibung der feinskaligen Mischungsprozesse, die hauptsächlich am Oberrand der Wolken stattfinden. Die Strahlungs-Abkühlung am Wolkenoberrand ist eng mit dynamischen und turbulenten Wolkenprozessen verbunden. Abkühlung am Oberrand der Wolken verursacht ein Absinken. Diese Vertikalbewegungen bedingen Turbulenz wodurch trockene und warme Umgebungsluft in die Wolke eingemischt wird, wodurch sich die damit verbundene Verdunstungsabkühlung erhöht. Zur Untersuchung dieser Vorgänge schlagen wir folgende wesentlichen Projektziele vor: (a) die Verbesserung des Verständnisses der feinskaligen Struktur der Einmischungsinversionszwischenschicht (entrainment interface layer, EIL), (b) die Quantifizierung des Einflusses der EIL auf die Einmischung trockener und warmer Umgebungsluft in Sc Wolken, (c) die Bewertung der Rolle von Strahlungserwärmungs- und Abkühlungsraten bei Einmischungsprozessen in Sc Wolken. Um diese Ziele erreichen zu können, werden Beobachtungen vorgeschlagen mit den zwei kombinierten, hubschraubergetragenen Messsystemen ACTOS (Airborne Cloud Turbulence Observation System) und SMART--HELIOS (Spectral Modular Airborne Radiation measurement sysTem). Die Messungen finden auf den Azoren statt. Beide Messsysteme werden durch einen langsamfliegenden Hubschrauber getragen. Das kombinierte Messsysteme-Paket ermöglicht in-situ Messungen von dynamischen, thermodynamischen, Wolken-mikrophysikalischen, und Strahlungsparametern mit hoher örtlicher Auflösung (überwiegend im cm-Bereich). Kein anderes Messsystem weltweit erreicht diese hohe Auflösung, die allerdings unabdingbar ist für die Erreichung der Projektziele ist. Dies trifft insbesondere auf die Vermessung der Vorgänge in der EIL zu, welche meist eine vertikale Dicke von nur 10 m aufweist.
Das Vorhaben umfasst die Zusammenführung und Bereitstellung von Fachinformationen zu Waldmoor-Standorten, die Erarbeitung von Optimalvarianten der Moorrevitalisierung für verschiedene Kategorien sich überlagernder Schutzfunktionen in Mooren bzw. deren Einzugsgebieten (Steckbriefe insbesondere Planungs- und Genehmigungsprozess), die Etablierung eines vegetationsökologischen Monitorings sowie die Bewertung der erzielbaren Ökosystemdienstleistungen durch Moorrevitalisierung. Als Bewertungsansatz insbesondere für Treibhausgase wird der für Tieflandsmoore existierende GEST-Ansatz für Wald-Moorstandorte in Mittelgebirgsregionen angepasst. Das zusammengeführte Moorwissen wird in 10 Moorkörpern im Landeswald der Modellregion Westerzgebirge umgesetzt. Das heißt, es werden hier konkrete Maßnahmen zur Moorrevitalisierung geplant, umgesetzt und dokumentiert. Dieser ganzheitliche Ansatz wird als Beispiel zur Übertragung auf andere Waldeigentumsarten oder andere Mittelgebirgsregionen in Deutschland bzw. Mitteleuropa entwickelt (Modellvorhaben). Teilvorhaben II: - Mitwirkung bei der Erstellung der Leistungsbeschreibungen für die Revitalisierungsvorhaben, Erstellung und fachliche Prüfung von konkreten Maßnahmenplanungen sowie die Erstellung von Gutachten bei schwierigen hydrologischen Fragestellungen insbesondere von Revitalisierungsobjekten in Trinkwassereinzugsgebieten. - Bewertung des Einflusses von Revitalisierungsmaßnahmen auf Ökosystemdienstleistungen (Treibhausgasrückhalt, den Rückhalt von gelöstem organischem Kohlenstoff (DOC) und der Einfluss auf die Wasserqualität allgemein, den Rückhalt von Oberflächenabfluss und der Einfluss auf den Wasserhaushalt allgemein, die Verdunstungskühlung, die Biodiversität, die Erholung und weitere) - Ökologische Baubegleitung der Revitalisierungsmaßnahmen.
Städte heizen sich im Sommer aufgrund geringer Vegetation und Verdunstung durch Versiegelung deutlich stärker auf als das Umland, außerdem kommen Abwärmequellen aus Industrieprozessen, Motoren und Klimaanlagen hinzu. Dieses als 'Urban Heat Island Effect' (UHIE) bezeichnete Phänomen wird durch die globale Erwärmung weiter zunehmen und - neben gesundheitlichen Belastungen und Beeinträchtigungen der Aufenthaltsqualität - den Gebäudeklimatisierungsbedarf und die damit verbundenen Treibhausgasemissionen weiter steigen lassen, wenn auf Gebäude- und Quartiersebene nicht konsequent gegengesteuert wird. Auf beiden Ebenen sind bereits zahlreiche Studien und Konzepte erarbeitet worden, die beschreiben, wie den steigenden Temperaturen begegnet und trotz dieser ein angenehmes Raum- bzw. Mikroklima erreicht werden kann. Auf der Gebäudeseite sind hier z.B. Verschattung, Dach- und Fassadenbegrünung sowie Verdunstungskühlung zu nennen. Eine erhöhte Albedo und Evapotranspiration durch ausreichend Grünflächen und Oberflächengewässer sowie Frischluftschneisen sind wichtige Gesichtspunkte bei der Konzeption von Quartieren.
Es muss jedoch konstatiert werden, dass bei der Umsetzung der Erkenntnisse zu klimaschonenden und -resilienten Gebäuden und Quartieren bisher noch deutliche Defizite bestehen. Bei den betroffenen Berufsgruppen (Architekten, Planer, Stadtplaner, Baubehörden) sind die in den letzten Jahren gewonnenen Erkenntnisse häufig nicht angekommen oder werden nur unzureichend berücksichtigt. Auch werden die Überlegungen zu stadtplanerischen und gebäudetechnischen Aspekten kaum in gemeinsamen Strategien gebündelt, um hieraus Synergieeffekte zu erzielen. Darüber hinaus ist nicht abschließend geklärt, ob sämtliche relevanten Akteure, deren Mitwirken für eine erfolgreichen Konzeption und Umsetzung klimaresilienter Quartiere unerlässlich ist, in den bisherigen Prozessen ausreichend berücksichtigt sind und die benötigte Unterstützung erfahren. Die Folge sind in der Regel auch im Neubau Gebäude und Quartiere, die den Anforderungen des nachhaltigen bzw. klimaschonenden und klimaresilienten Bauens nicht gerecht werden.
Das Vorhaben soll einen Beitrag dazu leisten, dass klimaneutrale und klimaresiliente Gebäude und Quartiere von der Ausnahme zur Regel werden. Unter einem klimaneutralen Gebäude bzw. Quartier ist dabei zu verstehen, dass der Energiebedarf weitestgehend minimiert und mit erneuerbaren Energien gedeckt wird.
Ausgehend vom Stand des Wissens zum beschriebenen Komplex, der anhand guter Praxisbeispiele illustriert werden soll, sind für verschiedene klimatische Anforderungen (Deutschland und MENA-Region) geeignete Konzepte zu entwickeln, deren Eignung hinsichtlich eines angenehmen Raum- und Mikroklimas mit entsprechenden Simulationen zu überprüfen und anhand aussagekräftiger Kennwerte zu bewerten ist. Auch für den Bestand sind anhand ausgesuchter Beispiele Maßnahmen zu entwickeln und der jeweilige Effekt über Simulationen zu quantifizieren.