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MOtivationale und VErhaltensändernde Nachhaltigkeitstechnologien, Teilprojekt A Gestalterische Perspektive

Vergangene und zukünftige Entwicklung der Eismassen auf Svalbard - Klimaantrieb und Telekonnektionen

Der Klimawandel ist eine der Hauptherausforderungen für die Menschheit im 21. Jahrhundert. Seine Auswirkungen sind vielschichtig wobei der anwachsende Massenverlust von Gletschern außerhalb der großen Eisschilde sowie deren bedeutender Beitrag zum Meeresspiegelanstieg zu den am stärksten hervorstechenden zählt. Diesbezüglich sind die Gletscher und Eiskappen der Arktis aufgrund ihres großen Volumens und ihrer großen Oberfläche, die als Kontaktfläche zum Klima- und Ozeanantrieb und damit zum Klimawandel selber fungiert, von besonderer Bedeutung. Da die Arktis darüber hinaus diejenige Region der Erde mit dem höchsten, prognostizierten, zukünftigen Temperaturanstieg ist, wird erwartet, daß sich die Bedeutung der arktischen Eismassen für den Meeresspiegelanstieg auch in Zukunft fortsetzt oder sogar noch steigern wird.Die großen Gletscher der Nordpolarregion umgeben den arktischen Ozean in ähnlichen Breitenlagen, weisen aber in jüngster Zeit ein inhomogenes Verhalten auf. Diese Tatsache legt eine räumliche Variabilität der klimatischen und ozeanischen Antriebsmechanismen der Gletschermassenbilanz innerhalb der zirkumarktischen Regionen nahe und offenbart damit die Diversität der Einflüsse des Klimawandels. Bezüglich der Variabilität der Antriebsmechanismen weist Svalbard in der Arktis eine einzigartige Lage auf. Es liegt an der Grenze zwischen kalten, polaren Luftmassen und Ozeanwassern und den Einflüssen des Westspitzbergenstroms, welcher der hauptsächliche Warmwasserlieferant für das arktische Umweltsystem ist. Darum verspricht das Erforschen der Reaktionen der Gletscher auf Svalbard auf die Veränderlichkeit des Klima- und Ozeanantriebs bedeutende Einblicke in die komplexe Kausalkette zwischen Klimawandel, der Variabilität der Klima- und Ozeanbedingungen in der Arktis und der Reaktion der arktischen Landeismassen. Das Ziel des Projektes ist es eine zuverlässige Abschätzung der räumlichen und zeitlichen Variabilität der klimatischen Massenbilanz aller Gletscher und Eiskappen auf Svalbard zu erreichen und diese mit dem Klima- und Ozeanantrieb in Verbindung zu setzen. Dazu wird ein räumlich verteiltes, von statistisch downgescalten Klimadaten angetriebenes Model zur Berechnung der klimatischen Massenbilanz aufgesetzt. Die Massenbilanz aller Gletscherflächen auf Svalbard wird für den Zeitraum 1948-2013 modelliert und die zeitlich variablen Felder von Ablation, Akkumulation, wiedergefrorenem Schmelzwasser und klimatischer Massenbilanz für anschließende geostatistische Studien genutzt. Diese Studien werden potentielle Einflüsse der raumzeitlichen Variabilität von großräumigen Mustern des Luftdrucks, der Meereisbedeckung und der Meeresoberflächentemperatur auf die Variabilität der Gletschermassenbilanz auf Svalbard identifizieren und analysieren. Auch Telekonnektionen zu fernen Modi der atmosphärischen Zirkulation werden durch Studien bezüglich der potentiellen Einflüsse verschiedener atmosphärischer Zirkulationsindizes in die Betrachtungen einbezogen.

Schwerpunktprogramm (SPP) 2322: Systemökologie von Böden - das Mikrobiom und die Randbedingungen modulieren die Energieentladung, Teilprojekt: Der Einfluss räuberischer Myxobakterien auf die Komplexität des Bodenmikrobioms, Energiefluß und Nekromassenzusammensetzung

Böden beherbergen die komplexesten Lebensgemeinschaften der Erde und sind lebenswichtige Ressourcen, die der Menschheit wichtige Ökosystemleistungen und Ernährungssicherheit bieten. Aufgrund der Komplexität der Böden und der immensen organismischen Vielfalt wurden bisher für keinen Boden eindeutige Zusammenhänge zwischen der Zusammensetzung des Mikrobioms (sowohl taxonomisch als auch funktionell), der mikrobiellen Physiologie und den Energieflüssen hergestellt. Tatsächlich gab es keine einzige Methode, um die Diversität, Abundanz und Gemeinschaftszusammensetzung der Bodenmikrobiota und der Bodenfauna mit hoher taxonomischer Auflösung zu bewerten. Die Doppel-RNA-Metatranskriptomik ermöglicht nun solche ganzheitlichen Zählungen über phylogenetische Domänen und trophische Ebenen hinweg auf der Grundlage von rRNA und mRNA. Dies hat das Potenzial, mechanistische Verbindungen zwischen trophischen Interaktionen im Mikrobiom und Energie- und Kohlenstoffflüssen entlang der bakteriellen und pilzlichen Energiekanäle herzustellen. MYXED-UP 2 sieht die Untersuchung einer vernachlässigten Gruppe von Mikroorganismen im Nahrungsnetz des Bodens vor: die räuberischen Bakterien. Wir wollen die Rolle der räuberischen Myxobakterien im Nahrungsnetz des Bodens und ihre Fähigkeit, das Mikrobiom sowie die Energie- und Stoffflüsse zu modulieren, explizit identifizieren. Zu diesem Zweck haben wir uns zu einem interdisziplinären Konsortium aus insgesamt fünf Arbeitsgruppen aus den Bereichen Bodenbiologie, Biogeochemie, Mikrobiologie und Modellierung zusammengetan, das sich dieser Herausforderung durch eine einzigartige Kombination von Fachwissen und zentralen Laborexperimenten stellen wird. In Experimenten mit natürlichen mikrobiellen Konsortien werden wir die Auswirkungen von Nematoden und Myxobakterien auf die Struktur des Mikrobioms und die Energie- und Stoffflüsse untersuchen. Die hochintegrierten Experimente werden reichhaltige und heterogene Datensätze liefern, die letztlich in die Modellierung des mikrobiellen Wachstums und des Umsatzes spezifischer funktioneller Gilden in den Mikrokosmen einfließen werden. Im Rahmen der gemeinsamen Forschung wird MYXED-UP2 mit Hilfe der quantitativen Metatranskriptomik einen umfassenden Einblick in Mikrobiome geben, der Verbindungen zwischen Mikrobiom-Mitgliedern und Thermodynamik herstellen wird. In Arbeitspaket 2 wollen wir die Auswirkungen der “Death pathways” (räuberische Myxobakterien vs. Bakteriophagen) auf die Zusammensetzung der bakteriellen und pilzlichen Nekromasse verstehen.

Climate Impact Investing - Der Beitrag Nachhaltiger Geldanlagen zur Erreichung der Klimaziele, Teilprojekt 3: Makroökonomische Modellierung

Klima - Oberflächengewässer Änderung Mittelwasserabfluss (MQ)

Änderung des Mittelwasserabflusses (MQ) in der Zukunft. Die Änderungen werden als prozentuale Zunahmen bzw. Abnahmen eines 30-jährigen Mittelwertes für die nahe Zukunft (2021-2050) bzw. für die ferne Zukunft (2071-2100) gegenüber einem Referenzzeitraum (1971-2000) angegeben. Die Datenbasis bilden simulierte Abflüsse aus verschiedenen hydrologischen bzw. statistischen Modellen auf Tageswertbasis, die mit Daten aus einem Ensemble von acht regionalen Klimamodellen (aus dem Projekt EURO-CORDEX) auf Grundlage eines Szenarios ohne Klimaschutz (RCP8.5) angetrieben wurden. Dieses Szenario beschreibt eine zukünftige Entwicklung der Menschheit, in der die Energieversorgung im Wesentlichen auf der Verbrennung fossiler Energieträger beruht und der Ausstoß von Treibhausgasen zu einem stetigen Anstieg des Strahlungsantriebes bis zum Jahr 2100 führt. Der Median bildet dabei die mittlere Tendenz aus der Bandbreite der verschiedenen Änderungssignale der Ensemble-Mitgliederab, der Maximalwert bildet die obere Bandbreite, der Minimalwert die untere Bandbreite.

Entwicklung eines neuen und umweltfreundlichen Verfahrens zur Zellstofferzeugung aus Weizenstroh für die Herstellung von cellulosischen Regeneratfasern

Das Thema Nachhaltigkeit spielt in der Textilindustrie eine immer größer werdende Rolle. Das Interesse an innovativen ökologischen Alternativen zu den klassischen Rohstoffen wie Baumwolle und Erdöl nimmt stetig zu. Ein Grund hierfür ist, dass mit zunehmender Weltbevölkerung der Bedarf an Textilfasern steigt. Gleichzeitig wird die Baumwollproduktion aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit von Ackerland stagnieren. Die Anforderungen bezüglich der Einsatzgebiete von Textilfasern werden zudem immer anspruchsvoller. Die Erfahrung zeigt, dass etwa ein Drittel der Textilfasern aufgrund bestimmter Eigenschaften, wie z.B.Saugfähigkeit, aus cellulosischen Regeneratfasern (CRF) bestehen müssen, weil synthetische Fasern diese Eigenschaften nicht vorweisen können. Diese Entwicklungen werden in den kommenden Jahren zu einer überproportional hohen Nachfrage nach CRF führen. Die Substitution von Baumwolle durch CRF ist ein wichtiger Beitrag zum Umweltschutz. CRF werden üblicherweise aus Holz gewonnen bzw. hergestellt, ohne dass künstliche Bewässerung erforderlich ist. Der Baumwollanbau verbraucht in etwa die 35-fache Menge an Wasser wie die Produktion von CRF aus Holz. Die Basis für CRF bilden Chemiezellstoffe aus Nadel- und Laubholz, welche in der Regel in einem material- und energieintensiven Aufschlussverfahren hergestellt werden. Im Gegensatz dazu bieten Chemiezellstoffe auf Basis von Agrarreststoffen, wie Getreidestroh, die Möglichkeit die Zellstoffproduktion aufgrund des schnelleren Wachstums der Pflanzen und des geringeren Energie- und Chemikalienverbrauchs für den Faseraufschluss viel schneller und mit geringerem Aufwand zu erhöhen. An die Qualität von Chemiezellstoffen werden allerdings deutlich höhere Anforderungen gestellt. Um diese Anforderungen zu erfüllen, müssen die Zellstoffherstellung und die Verarbeitung daher an den neuen Rohstoff angepasst werden. Hierfür sind neue Ansätze erforderlich, die in diesem Forschungsvorhaben entwickelt werden sollen.

Climate Simulation with CLM, Scenario A1B run no.1, North Atlantic region

[ Derived from parent entry - see the respective metadata entry ] The experiment CLM_A1B_ZS contains Northern European regional climate simulations of the years 2070-2099 on a rotated grid (CLM non hydrostatic, 0.44 deg. hor. resolution, see http://www.clm-community.eu ). It is forced by the first (_1_) run of the global IPCC SRES A1B (EH5-T63L31_OM-GR1.5L40_A1B_1_6H), which describes a possible future world of very rapid economic growth, global population peaking in mid-century and rapid introduction of new and more efficient technologies with a balance across all energy sources. The model region starts at -19.36/-40.48 (lat/lon in rotated coordinates; centre of lower left corner of the domain) with rotated North Pole at 21.3/-175.0 (lat/lon). The number of grid points is 80/146 (lat/lon). The sponge zone (numerically unreliable boundary grid points) consists of 8 grid boxes at each border. EH5-T63L31_OM-GR1.5L40_A1B_1_6H were nudged during the simulations (spectral nudging,von Storch, H., A spectral nudging technique for dynamical downscaling purposes. Mon. Wea. Rev, 2000 ) The regional model variables include two-dimensional near surface fields and atmospheric fields on 6 pressure levels (200, 500, 700, 850, 925 and 1000 hPa) for zonal and meridional wind, temperature and pressure. The time interval of the output fields is 3 hours. Please contact sga"at"dkrz.de for data request details. The output format is netCDF. Experiment with CLM 2.4.6 on HPC Cluster ( blizzard ).

Climate Simulation with CLM, Scenario A1B run no.1, North Atlantic region

[ Derived from parent entry - see the respective metadata entry ] The experiment CLM_A1B_ZS contains Northern European regional climate simulations of the years 2070-2099 on a rotated grid (CLM non hydrostatic, 0.44 deg. hor. resolution, see http://www.clm-community.eu ). It is forced by the first (_1_) run of the global IPCC SRES A1B (EH5-T63L31_OM-GR1.5L40_A1B_1_6H), which describes a possible future world of very rapid economic growth, global population peaking in mid-century and rapid introduction of new and more efficient technologies with a balance across all energy sources. The model region starts at -19.36/-40.48 (lat/lon in rotated coordinates; centre of lower left corner of the domain) with rotated North Pole at 21.3/-175.0 (lat/lon). The number of grid points is 80/146 (lat/lon). The sponge zone (numerically unreliable boundary grid points) consists of 8 grid boxes at each border. EH5-T63L31_OM-GR1.5L40_A1B_1_6H were nudged during the simulations (spectral nudging,von Storch, H., A spectral nudging technique for dynamical downscaling purposes. Mon. Wea. Rev, 2000 ) The regional model variables include two-dimensional near surface fields and atmospheric fields on 6 pressure levels (200, 500, 700, 850, 925 and 1000 hPa) for zonal and meridional wind, temperature and pressure. The time interval of the output fields is 3 hours. Please contact sga"at"dkrz.de for data request details. The output format is netCDF. Experiment with CLM 2.4.6 on HPC Cluster ( blizzard ).

Einsatz von regional erzeugten Wasserlinsen als innovatives und nachhaltiges Eiweißfuttermittel in einer stark N- und P-reduzierten Phasenfütterung von Geflügel

Zielsetzung: Die Tierernährung muss sich heute verschiedenen Herausforderungen stellen. Hierzu zählt eine schnell wachsende Weltbevölkerung und daraus resultierend ein steigender Bedarf an proteinhaltigen Lebens- und Futtermitteln. Ressourcenknappheit und Konkurrenz hinsichtlich Ackerflächen und Wasser gewinnen daher bei der Erzeugung von Futtermitteln eine stetig wachsende Bedeutung. Darüber hinaus sind Umweltwirkungen im Rahmen der Futtermittelproduktion, wie Nährstoffeintrag und Entstehung von klimarelevanten Gasen, verstärkt in den gesellschaftspolitischen Fokus gerückt und machen die Erschließung neuer und nachhaltig erzeugter Futtermittel erforderlich. Eine potentielle Alternative zu den herkömmlichen importierten Proteinfuttermitteln wie Sojaextraktionsschrot stellen Wasserlinsen dar. Sie bieten verschiedene Vorzüge, die für die Verwendung als Futtermittel sprechen. Hierzu zählt eine hohe Flächenproduktivität mit der sich fünf- bis zehnmal höhere Proteinerträge pro Fläche und Jahr als mit Sojapflanzen generieren lassen. Dabei können Wasserlinsen regional in hydroponischen Systemen kultiviert werden und konkurrieren folglich nicht mit anderen Nutzpflanzen um fruchtbares Ackerland. Verglichen mit konventionellen Anbaumethoden, bei denen ein Großteil des Wassers im Boden versickert, kann der Wasserverbrauch in den geschlossenen hydroponischen Systemen um bis zu 90 % reduziert werden. Da mit dem Wasser auch die nicht absorbierten Nährstoffe rezykliert werden, lassen sich zugleich Nährstoffauswaschung in die Umwelt vermeiden. Der hydroponische Anbau von Wasserlinsen kann dabei unabhängig von äußeren Klimabedingungen betrieben werden, so dass eine flexible Standortwahl z. B. in viehintensiven Regionen möglich ist.

Entwicklung, Implementierung und Evaluation eines praxisorientierten Planetary Health-Modell-Curriculums für eine nachhaltige Gesundheitsversorgung durch Hebammen

Zielsetzung: HebPlanet - Hebammen für Planetare Gesundheit: In den letzten Jahren sieht sich die Menschheit mit einer planetaren Dreifachkrise von enormen Ausmaßen konfrontiert. Der Klimawandel, der Verlust der biologischen Vielfalt und die zunehmende Umweltverschmutzung gehen mit zahlreichen negativen Gesundheitsfolgen einher - insbesondere für vulnerable Gruppen wie Schwangere, Stillende, ungeborene Kinder und Säuglinge. Hebammen spielen für diese Bevölkerungsgruppen eine wesentliche Rolle, da sie Familien in einer sehr sensiblen Lebensphase eng - und auch in ihrem häuslichen Umfeld aufsuchend - über einen längeren Zeitraum begleiten. Dabei arbeiten Hebammen auch interdisziplinär, können durch ihre Tätigkeit in sensiblen Lebensphasen als Change Agents und Multiplikator*innen für Planetary Health fungieren und damit zu Gesundheitsförderung und Umweltentlastung bei jungen Familien beitragen. Die Akademisierung der Hebammenausbildung und die damit einhergehende Neugestaltung von Lehrmodulen in den primärqualifizierenden wie auch in den Masterstudiengängen bietet eine optimale Gelegenheit für die Implementierung von Planetary Health Lehrinhalten, auch im Hinblick auf die studiengangübergreifenden Veranstaltungen, z.B. mit Medizinstudierenden. Jedoch sind Planetary Health Themen im Studium zur Hebamme bislang nicht oder nur unzureichend systematisch integriert. Zudem erfolgte bislang keine Erhebung des Wissens- und Kompetenzzuwachses zu Planetary Health und nachhaltiger Gesundheitsversorgung bei Hebammenstudierenden. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Verankerung eines Planetary Health Curriculums für, bzw. in, das Studium zur Hebamme. Das übergeordnete Ziel ist, künftige Hebammen zu planetarer Gesundheitskompetenz in ihrem beruflichen Handeln zu befähigen. Dadurch soll ihr Wissen und ihre Kompetenzen zu Planetary Health gestärkt werden, um das Finden, Verstehen, Bewerten und Anwenden, bzw. die Integration in den (beruflichen) Alltag von Informationen zu Planetary Health zu fördern. Somit sollen Hebammen zu transformativen Handlungs- und Nachhaltigkeitskompetenzen ausgebildet werden um Gesundheit und Umwelt in der jetzigen wie in künftigen Generationen zu fördern. Themen und Handlungsfelder wie klimasensible Gesundheitsberatung von Schwangeren und jungen Familien zu nachhaltiger Ernährung, aktiver Mobilität und Konsumverhalten sowie eine nachhaltige und ressourcenschonende Berufspraxis von Hebammen stehen dabei im Vordergrund.

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