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Schwerpunktprogramm (SPP) 1889: Regional Sea Level Change and Society (SeaLevel), Die morphologische Reaktion des Wattenmeeres auf den Klimawandel (MOREWACC)

Das Wattenmeer, das sich von Den Helder in den Niederlanden bis nach Skallingen in Dänemark erstreckt, ist ein Prototyp für eine durch den Meeresspiegelanstieg bedrohte Küstenregion. Über 50% des Wattenmeeres besteht aus Wattflächen, die nur während eines Teils des Gezeitenzyklus von Wasser bedeckt sind. Dadurch wird das einzigartige Küsten-Ökosystem des Wattenmeeres geformt, das aufgrund von Akkumulation von Sediment aus der Nordsee den Meeresspiegelanstieg der letzten Jahrhunderte überleben konnte. Angesichts der beobachteten Beschleunigung des Meeresspiegelanstieges stellt sich die Schlüsselfrage, bis zu welcher Rate des Meeresspiegelanstieges diese Sedimentakkumulation für das Überleben des ausreicht. Diese Frage ist hochkomplex, da die Sedimentflüsse in das Wattenmeer selbst von der Rate des Meeresspiegelanstieges sowie von anderen klimatischen Einflüssen und von der Sedimentverfügbarkeit in nicht-linearer Weise abhängen. Es ist bekannt, dass Netto-Sedimentflüsse durch von nicht-linearen Flachwassergezeiten und horizontalen Dichtegradienten (aufgrund von Niederschlag, Süßwasserabfluss und Oberflächen-Wärmeflüssen) bedingten Gezeitenasymmetrien angetrieben werden. Die Nichtlinearität der Gezeiten wiederum hängt vom Meeresspiegelanstieg selbst ab und die horizontalen Dichtegradienten variieren mit klimabedingten Änderungen von Verdunstung/Niederschlag und Abkühlung/Erwärmung. Weiterhin hängen Sedimentflüsse vom Windantrieb ab, der ebenfalls mit dem Klima variiert. Obwohl ein fundiertes Verständnis der zugrundeliegenden Sedimenttransportprozesse im Wattenmeer vorliegt, werden für Projektionen von morphologischen Veränderungen weiterhin einfache vertikal integrierte Modelle verwendet. Die Erkenntnisse, die aus solchen Modellen gewonnen werden, sind daher sehr eingeschränkt. Das wichtigste Ziel dieses Projektes ist daher, mögliche morphologische Reaktionen des Wattenmeeres auf einen beschleunigten Meeresspiegelanstieg und andere Aspekte des Klimawandels sowie Einflüsse von Sedimentverfügbarkeit mit Hilfe eines prozess-basierten Modells zu untersuchen. Dabei werden die wichtigsten Antriebe für Sedimenttransportprozesse in das Wattenmeer berücksichtigt. Zunächst sollen diese Modellsimulationen in systematischer Weise unter Nutzung verschiedener idealisierter Bathymetern durchgeführt werden, um die kritischsten Prozesse morphodynamischer Veränderungen zu erkennen. Mit Hilfe dieser Bathymeter können die Einflüsse des Meeresspiegelanstieges in Kombination mit anderen Einflussfaktoren (Niederschlag/Verdunstung, Abkühlung/Erwärmung, Wind-Wellenantrieb) untersucht werden. In einer zweiten Phase des SPP, unter der Annahme, dass die verfügbaren Computer Ressourcen weiter anwachsen, sollen solche Simulationen für realistische und komplexere Gezeitenbecken im Wattenmeer durchgeführt werden. In beiden Phasen des SPP soll die Dynamik von Salzwiesen explizit mit untersucht werden.

Ozeane unter Stress: Stabilität, Verwundbarkeit und Perspektiven verschiedener Kohlenstoffspeicher in Nord- und Ostsee, Vorhaben: Hochaufgelöste schiffsgestützte Messung von Gewässergüte im niedersächsischen Übergangs- und Küstengewässer

Neue Geodaten zur Verbesserung des Wassermanagements tidebeeinflusster Küstenbereiche (GeoWAM), Teilvorhaben: Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG)

Problemstellung: Große Küstenbereiche der Deutschen Nordsee liegen im Wattenmeer und sind dem Einfluss von Gezeiten und Sturmfluten ausgesetzt. Zur Gewährleistung der Verkehrssicherheit der Seefahrtstraßen sowie generell für küstenschutzrelevante und weitere Fragestellungen werden aktuelle, hochauflösende Geodaten der Gewässer benötigt. Darunter fallen digitale Gelände-, Oberflächen- und Differenzen-Modelle, digitale Bilddaten, 3D-Wasser-Land-Grenzen sowie 3D-Strukturlinien. Wasserstands- und wetterbedingt stehen jedoch zur Erfassung nur äußerst enge Zeitfenster zur Verfügung. Projektziel: Ziel des Vorhabens GeoWAM ist es, die flugzeuggestützte Radarinterferometrie (InSAR) als Fernerkundungsmethode und die auf ihr aufsetzenden Bildanalyseverfahren so weiterzuentwickeln, dass sie effizient und effektiv für Befliegungen tidebeeinflusster Küstenbereiche und zur Ableitung anwendungsbezogener Datenprodukte genutzt werden kann. Dadurch soll die Datenerzeugung für die Aufgaben der Landes- und Bundesbehörden und privater Nutzer (wie Ingenieurbüros) schneller, qualitativ hochwertiger und wetterunabhängig werden. Durch die gezielte Erstellung anwendungsspezifischer Datenprodukte für konkrete Aufgaben der Verkehrsplanung etc. wird der Datenzugang für die entsprechenden Bedarfsträger deutlich vereinfacht. Durchführung: Folgende Forschungs- und Entwicklungsaufgaben werden angegangen: optimierte flugzeuggestützte Erfassung hochaufgelöster InSAR-Daten sowie deren Aufbereitung zu verbesserten Geobasisdatenprodukten; exemplarische Optimierung themenspezifischer Fragestellungen wie z.B. Klimawandelfolgen oder Küstenschutz; Ableitung von Umsetzungsstrategien und Aussagen zur Übertragbarkeit auf Binnenwasserstraßen; Bereitstellung aller optimierten Methoden, Techniken und Umsetzungsstrategien für die Fachwelt und die allgemeine Öffentlichkeit. Die Arbeiten erfolgen in zwei Pilotuntersuchungsgebieten: Ostfriesische Inseln und Elbmündung.

Neue Geodaten zur Verbesserung des Wassermanagements tidebeeinflusster Küstenbereiche (GeoWAM), Teilvorhaben: Niedersächsischer Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz, Forschungsstelle Küste

Problemstellung: Große Küstenbereiche der Deutschen Nordsee liegen im Wattenmeer und sind dem Einfluss von Gezeiten und Sturmfluten ausgesetzt. Zur Gewährleistung der Verkehrssicherheit der Seefahrtstraßen sowie generell für küstenschutzrelevante und weitere Fragestellungen werden aktuelle, hochauflösende Geodaten der Gewässer benötigt. Darunter fallen digitale Gelände-, Oberflächen- und Differenzen-Modelle, digitale Bilddaten, 3D-Wasser-Land-Grenzen sowie 3D-Strukturlinien. Wasserstands- und wetterbedingt stehen jedoch zur Erfassung nur äußerst enge Zeitfenster zur Verfügung. Projektziel: Ziel des Vorhabens GeoWAM ist es, die flugzeuggestützte Radarinterferometrie (InSAR) als Fernerkundungsmethode und die auf ihr aufsetzenden Bildanalyseverfahren so weiterzuentwickeln, dass sie effizient und effektiv für Befliegungen tidebeeinflusster Küstenbereiche und zur Ableitung anwendungsbezogener Datenprodukte genutzt werden kann. Dadurch soll die Datenerzeugung für die Aufgaben der Landes- und Bundesbehörden und privater Nutzer (wie Ingenieurbüros) schneller, qualitativ hochwertiger und wetterunabhängig werden. Durch die gezielte Erstellung anwendungsspezifischer Datenprodukte für konkrete Aufgaben der Verkehrsplanung etc. wird der Datenzugang für die entsprechenden Bedarfsträger deutlich vereinfacht. Durchführung: Folgende Forschungs- und Entwicklungsaufgaben werden angegangen: optimierte flugzeuggestützte Erfassung hochaufgelöster InSAR-Daten sowie deren Aufbereitung zu verbesserten Geobasisdatenprodukten; exemplarische Optimierung themenspezifischer Fragestellungen wie z.B. Klimawandelfolgen oder Küstenschutz; Ableitung von Umsetzungsstrategien und Aussagen zur Übertragbarkeit auf Binnenwasserstraßen; Bereitstellung aller optimierten Methoden, Techniken und Umsetzungsstrategien für die Fachwelt und die allgemeine Öffentlichkeit. Die Arbeiten erfolgen in zwei Pilotuntersuchungsgebieten: Ostfriesische Inseln und Elbmündung.

Neue Geodaten zur Verbesserung des Wassermanagements tidebeeinflusster Küstenbereiche (GeoWAM), Teilvorhaben: disy Informationssysteme GmbH

Problemstellung: Große Küstenbereiche der Deutschen Nordsee liegen im Wattenmeer und sind dem Einfluss von Gezeiten und Sturmfluten ausgesetzt. Zur Gewährleistung der Verkehrssicherheit der Seefahrtstraßen sowie generell für küstenschutzrelevante und weitere Fragestellungen werden aktuelle, hochauflösende Geodaten der Gewässer benötigt. Darunter fallen digitale Gelände-, Oberflächen- und Differenzen-Modelle, digitale Bilddaten, 3D-Wasser-Land-Grenzen sowie 3D-Strukturlinien. Wasserstands- und wetterbedingt stehen jedoch zur Erfassung nur äußerst enge Zeitfenster zur Verfügung. Projektziel: Ziel des Vorhabens GeoWAM ist es, die flugzeuggestützte Radarinterferometrie (InSAR) als Fernerkundungsmethode und die auf ihr aufsetzenden Bildanalyseverfahren so weiterzuentwickeln, dass sie effizient und effektiv für Befliegungen tidebeeinflusster Küstenbereiche und zur Ableitung anwendungsbezogener Datenprodukte genutzt werden kann. Dadurch soll die Datenerzeugung für die Aufgaben der Landes- und Bundesbehörden und privater Nutzer (wie Ingenieurbüros) schneller, qualitativ hochwertiger und wetterunabhängig werden. Durch die gezielte Erstellung anwendungsspezifischer Datenprodukte für konkrete Aufgaben der Verkehrsplanung etc. wird der Datenzugang für die entsprechenden Bedarfsträger deutlich vereinfacht. Durchführung: Folgende Forschungs- und Entwicklungsaufgaben werden angegangen: optimierte flugzeuggestützte Erfassung hochaufgelöster InSAR-Daten sowie deren Aufbereitung zu verbesserten Geobasisdatenprodukten; exemplarische Optimierung themenspezifischer Fragestellungen wie z.B. Klimawandelfolgen oder Küstenschutz; Ableitung von Umsetzungsstrategien und Aussagen zur Übertragbarkeit auf Binnenwasserstraßen; Bereitstellung aller optimierten Methoden, Techniken und Umsetzungsstrategien für die Fachwelt und die allgemeine Öffentlichkeit. Die Arbeiten erfolgen in zwei Pilotuntersuchungsgebieten: Ostfriesische Inseln und Elbmündung.

Neue Geodaten zur Verbesserung des Wassermanagements tidebeeinflusster Küstenbereiche (GeoWAM), Teilvorhaben: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)

Problemstellung: Große Küstenbereiche der Deutschen Nordsee liegen im Wattenmeer und sind dem Einfluss von Gezeiten und Sturmfluten ausgesetzt. Zur Gewährleistung der Verkehrssicherheit der Seefahrtstraßen sowie generell für küstenschutzrelevante und weitere Fragestellungen werden aktuelle, hochauflösende Geodaten der Gewässer benötigt. Darunter fallen digitale Gelände-, Oberflächen- und Differenzen-Modelle, digitale Bilddaten, 3D-Wasser-Land-Grenzen sowie 3D-Strukturlinien. Wasserstands- und wetterbedingt stehen jedoch zur Erfassung nur äußerst enge Zeitfenster zur Verfügung. Projektziel: Ziel des Vorhabens GeoWAM ist es, die flugzeuggestützte Radarinterferometrie (InSAR) als Fernerkundungsmethode und die auf ihr aufsetzenden Bildanalyseverfahren so weiterzuentwickeln, dass sie effizient und effektiv für Befliegungen tidebeeinflusster Küstenbereiche und zur Ableitung anwendungsbezogener Datenprodukte genutzt werden kann. Dadurch soll die Datenerzeugung für die Aufgaben der Landes- und Bundesbehörden und privater Nutzer (wie Ingenieurbüros) schneller, qualitativ hochwertiger und wetterunabhängig werden. Durch die gezielte Erstellung anwendungsspezifischer Datenprodukte für konkrete Aufgaben der Verkehrsplanung etc. wird der Datenzugang für die entsprechenden Bedarfsträger deutlich vereinfacht. Durchführung: Folgende Forschungs- und Entwicklungsaufgaben werden angegangen: optimierte flugzeuggestützte Erfassung hochaufgelöster InSAR-Daten sowie deren Aufbereitung zu verbesserten Geobasisdatenprodukten; exemplarische Optimierung themenspezifischer Fragestellungen wie z.B. Klimawandelfolgen oder Küstenschutz; Ableitung von Umsetzungsstrategien und Aussagen zur Übertragbarkeit auf Binnenwasserstraßen; Bereitstellung aller optimierten Methoden, Techniken und Umsetzungsstrategien für die Fachwelt und die allgemeine Öffentlichkeit. Die Arbeiten erfolgen in zwei Pilotuntersuchungsgebieten: Ostfriesische Inseln und Elbmündung.

Neue Geodaten zur Verbesserung des Wassermanagements tidebeeinflusster Küstenbereiche (GeoWAM), Teilvorhaben: Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Problemstellung: Große Küstenbereiche der Deutschen Nordsee liegen im Wattenmeer und sind dem Einfluss von Gezeiten und Sturmfluten ausgesetzt. Zur Gewährleistung der Verkehrssicherheit der Seefahrtstraßen sowie generell für küstenschutzrelevante und weitere Fragestellungen werden aktuelle, hochauflösende Geodaten der Gewässer benötigt. Darunter fallen digitale Gelände-, Oberflächen- und Differenzen-Modelle, digitale Bilddaten, 3D-Wasser-Land-Grenzen sowie 3D-Strukturlinien. Wasserstands- und wetterbedingt stehen jedoch zur Erfassung nur äußerst enge Zeitfenster zur Verfügung. Projektziel: Ziel des Vorhabens GeoWAM ist es, die flugzeuggestützte Radarinterferometrie (InSAR) als Fernerkundungsmethode und die auf ihr aufsetzenden Bildanalyseverfahren so weiterzuentwickeln, dass sie effizient und effektiv für Befliegungen tidebeeinflusster Küstenbereiche und zur Ableitung anwendungsbezogener Datenprodukte genutzt werden kann. Dadurch soll die Datenerzeugung für die Aufgaben der Landes- und Bundesbehörden und privater Nutzer (wie Ingenieurbüros) schneller, qualitativ hochwertiger und wetterunabhängig werden. Durch die gezielte Erstellung anwendungsspezifischer Datenprodukte für konkrete Aufgaben der Verkehrsplanung etc. wird der Datenzugang für die entsprechenden Bedarfsträger deutlich vereinfacht. Durchführung: Folgende Forschungs- und Entwicklungsaufgaben werden angegangen: optimierte flugzeuggestützte Erfassung hochaufgelöster InSAR-Daten sowie deren Aufbereitung zu verbesserten Geobasisdatenprodukten; exemplarische Optimierung themenspezifischer Fragestellungen wie z.B. Klimawandelfolgen oder Küstenschutz; Ableitung von Umsetzungsstrategien und Aussagen zur Übertragbarkeit auf Binnenwasserstraßen; Bereitstellung aller optimierten Methoden, Techniken und Umsetzungsstrategien für die Fachwelt und die allgemeine Öffentlichkeit. Die Arbeiten erfolgen in zwei Pilotuntersuchungsgebieten: Ostfriesische Inseln und Elbmündung.

Neue Geodaten zur Verbesserung des Wassermanagements tidebeeinflusster Küstenbereiche (GeoWAM), Teilvorhaben: Universität Stuttgart

Problemstellung: Große Küstenbereiche der Deutschen Nordsee liegen im Wattenmeer und sind dem Einfluss von Gezeiten und Sturmfluten ausgesetzt. Zur Gewährleistung der Verkehrssicherheit der Seefahrtstraßen sowie generell für küstenschutzrelevante und weitere Fragestellungen werden aktuelle, hochauflösende Geodaten der Gewässer benötigt. Darunter fallen digitale Gelände-, Oberflächen- und Differenzen-Modelle, digitale Bilddaten, 3D-Wasser-Land-Grenzen sowie 3D-Strukturlinien. Wasserstands- und wetterbedingt stehen jedoch zur Erfassung nur äußerst enge Zeitfenster zur Verfügung. Projektziel: Ziel des Vorhabens GeoWAM ist es, die flugzeuggestützte Radarinterferometrie (InSAR) als Fernerkundungsmethode und die auf ihr aufsetzenden Bildanalyseverfahren so weiterzuentwickeln, dass sie effizient und effektiv für Befliegungen tidebeeinflusster Küstenbereiche und zur Ableitung anwendungsbezogener Datenprodukte genutzt werden kann. Dadurch soll die Datenerzeugung für die Aufgaben der Landes- und Bundesbehörden und privater Nutzer (wie Ingenieurbüros) schneller, qualitativ hochwertiger und wetterunabhängig werden. Durch die gezielte Erstellung anwendungsspezifischer Datenprodukte für konkrete Aufgaben der Verkehrsplanung etc. wird der Datenzugang für die entsprechenden Bedarfsträger deutlich vereinfacht. Durchführung: Folgende Forschungs- und Entwicklungsaufgaben werden angegangen: optimierte flugzeuggestützte Erfassung hochaufgelöster InSAR-Daten sowie deren Aufbereitung zu verbesserten Geobasisdatenprodukten; exemplarische Optimierung themenspezifischer Fragestellungen wie z.B. Klimawandelfolgen oder Küstenschutz; Ableitung von Umsetzungsstrategien und Aussagen zur Übertragbarkeit auf Binnenwasserstraßen; Bereitstellung aller optimierten Methoden, Techniken und Umsetzungsstrategien für die Fachwelt und die allgemeine Öffentlichkeit. Die Arbeiten erfolgen in zwei Pilotuntersuchungsgebieten: Ostfriesische Inseln und Elbmündung.

Umweltfreundliches Konzept zur Lüftung, Kühlung und Klimatisierung einer Umweltbildungseinrichtung - Demonstrationsvorhaben

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Das Nationalpark Zentrum Multimar Wattforum ist mit durchschnittlich ca. 200.000 Besuchern pro Jahr (davon ca. 35.000 Schülerinnen und Schüler) die tragende Säule in der Informations- und Bildungsarbeit im Nationalpark Schleswig-Holsteinisches Wattenmeer. Unter den Rahmenbedingungen einer Bildung für Nachhaltigkeit (BNE) wurde auf der Grundlage eines Entwicklungskonzeptes für das Informationszentrum im Jahr 1994 ein dreistufiger Ausbauplan entwickelt: Nach der Eröffnung im Jahr 1999 mit dem Themenschwerpunkt Nationalpark Wattenmeer erfolgte im Jahr 2003 eine erste bauliche Erweiterung (2. Bauabschnitt) mit den Themenschwerpunkt Wale, Watt und Welt-Meere. Im Jahr 2006 wurde eine zweite bauliche Erweiterung (3. Bauabschnitt) mit den drei Themen-Schwerpunkten Wasserrahmenrichtlinie, Fischerei und Lebensraum Nordsee/ Nordatlantik geplant und im Jahr 2009 umgesetzt. Teil der Planungen war eine erhebliche Erweiterung der vorhandenen Aquarienanlage von ca. 150.000 l Seewasser auf mehr als 550.000 l Seewasser und 50.000 l Süßwasser. Daraus ergaben sich neue Anforderungen an die Kühl- und Reinigungstechnik, insbesondere an den Energiebedarf. Teil der baulichen Erweiterung im 3. Bauabschnitt ist ein auf den hohen Energiebedarf in der Aquarienanlage abgestimmtes Konzept zur Senkung der Energiekosten und zur CO2 Emission. Mit diesem Projekt soll als inhaltliche Erweiterung der oben beschriebenen Ausstellungsinhalte ein nachhaltiges Energiekonzept in Teilen baulich umgesetzt und in einer gesonderten Ausstellung präsentiert werden. Besucher des Multimar Wattforum sollen so angeregt werden, sich am Beispiel der Lösungen im Multimar Wattforum mit Fragen der Energiegewinnung und -nutzung zu beschäftigen, mögliche Rückschlüsse auf den eigenen Umgang mit Energie zu ziehen und Anregungen für Änderungen im eigenen Lebensumfeld zu finden. Fazit: Es wurde deutlich, dass im speziellen Fall die Nutzung der Geothermie zur Kühlung der Aquarien nicht geeignet ist, Energie zu sparen. Die Umstellung der Kälteerzeugung von einer strombasierten Kompressionskältemaschine auf eine Mischung aus Freier Kühlung im Winter und Absorberkühlung über ein Blockheizkraftwerk im Sommer ist ein Erfolg. Eine energetisch günstige Belüftung des Multimar Wattforum über eine natürliche Lüftung ist erfolgreich umgesetzt worden. Es hat sich aber auch gezeigt, dass sich aufgrund der fehlenden Erfahrungen bei der Planung und hoher Kosten bei der Umsetzung solche Lösungen aktuell nur bedingt betriebswirtschaftlich darstellen lassen.

Küstenmeerforschung: STOPP-Synthese: Vom Sediment zum Top-Prädator - Einfluss von Eigenschaften des Meeresbodens auf Benthos und benthivore Vögel, Vorhaben: Funktionale Modelle zum Nahrungsnetz ausgewählter benthischer Habitate im Wattenmeer der Nordsee

Ziele: Arbeiten, die im Rahmen des Vorläufer-Projektes STopP I durchgeführt wurden, werden hier in Anschlussvorhaben generalisiert mit dem Ziel, eine generelle Übertragbarkeit von Ergebnissen auch auf andere Untersuchungsgebiete herzustellen. Vorrangiges Ziel der Untersuchungen ist die Entwicklung von Bewertungsmöglichkeiten zur Fauna-Flora-Habitatrichtlinie, zur Vogelschutzrichtlinie sowie zur Meeresstrategierahmenrichtlinie (MSRL). Bei Letzterer stehen die Deskriptoren (a) Meeresbodenintegrität, (b) Hydrographie, (c) Nahrungsnetze und (d) Biodiversität im Fokus des Interesses. Eine Bewertung des ökologischen Zustandes soll durch die Entwicklung geeigneter Werkzeuge erfolgen. Daten zur Verteilung von Sedimenten, Benthos und Vögeln werden vorrangig in Gebieten erhoben, für welche die Modelle hot spots prognostizieren. Um ein grundsätzliches Verständnis überlagernder Steuerungsfaktoren und ihre Effekte auf lokale Prozesse zu erlangen, ist es erforderlich, die Rolle von Gradienten zu erkennen und zu bewerten. Die Synthesephase ist als transdisziplinäres Projekt angelegt, das neben Bio- und Geowissenschaften auch Naturschutzbehörden einbezieht, die als zuständige Einrichtungen für die Umsetzung der EU-Richtlinien den direkten Transfer der Ergebnisse in Politik und Management sicherstellen. Ziel der Arbeiten ist es, Kriterien für die Zustandsbewertung von Biotopen, Habitaten und Arten im Rahmen der MSRL und NATURA 2000 festzulegen. Es ist vorgesehen, konkrete Indizes und Schwellenwerte zur Bewertung einzelner Indikatoren anzubieten. Auf Basis der ausgewählten Habitate und Indizes wird eine Bewertung durchgeführt, welche die Eignung für die erforderlichen Evaluierungen nach EU-Recht angibt. Im Ergebnis ergibt sich ein konsolidierter Entwurf eines Indikatorsets (Habitate und Indices). Der gesamte Datensatz wird für die Öffentlichkeit unter MDI-DE verfügbar gemacht.

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