Dieses Einzugsgebietsmodell wurde mit Hilfe des Modellierungssystems ArcEGMO erstellt. ArcEGMO ist ein öko-hydrologisches Modellierungssystem zur räumlich und zeitlich hoch aufgelösten, physikalisch fundierten Simulation aller maßgeblichen Prozesse des Gebietswasserhaushaltes und des Abflussregimes. - in unterschiedlichen Maßstabsbereichen vom Einzelstandort (Lysimeter) über Kleinsteinzugsgebiete von wenigen km² bis hin zu großen Flussgebieten (wie z.B. dem Haveleinzugsgebiet), - in unterschiedlichen Regionen vom Tiefland über das Mittel- bis hin zum Hochgebirge und - für unterschiedliche Zielstellungen mit verschiedenen Modellbausteinen.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DELTA Umwelt-Technik GmbH Gesellschaft für innovative Umwelttechnik Verfahrensentwicklung und Anwendung durchgeführt. Der konzeptionelle Rahmen von AGREEMed basiert auf der Annahme, dass die Kombination von wissenschaftlichen und technologischen Fortschritten sowie der Dialog mit Stakeholdern und die Integration von Ökosystemen für Regulatorien zur Grundwassernutzung und eine nachhaltige landwirtschaftliche Entwicklung entscheidend sind. Durch die wissenschaftlich fundierte Bewertung der wichtigsten Wasser- (und Grundwasser-) Probleme in den Pilotgebieten zielt AGREEMed darauf ab, spezifische Pläne für die Grundwasserbewirtschaftung zu erstellen. Dies wird möglich sein durch die Nutzung: (1) lokaler Erfolge und des Wissens der lokalen Gemeinschaft (landwirtschaftliche Wassernutzer, Entscheidungsträger, NGOs... ) unter dem Paradigma der kollektiven Intelligenz und innerhalb des eigens geschaffenen 'Stakeholders Board'; (2) der Multidisziplinarität der Projektpartner, also der Experten, WissenschaftlerInnen und KMUs, die aktiv an Wasseraufbereitungstechnologien, Wasserchemie, Agronomie, Wasserwirtschaft, Sozialwissenschaften, Hydrogeologie, Ökohydrologie, Klimawandel, NBS und Fernerkundung arbeiten; und (3) der Ergebnisse anderer Projekte, die in den Pilotgebieten und/oder zu gemeinsamen Themen von den Konsortialteams durchgeführt wurden. In den Living Labs in Jordanien und Tunesien werden Anlagen installiert, welche die Leistungsfähigkeit der entwickelten Technologie demonstrieren und Potentiale aufzeigen. Um das Wissen nutzbar zu machen, werden gezielte Aktivitäten zur Ausweitung und Verbreitung der Projektergebnisse im Mittelmeerraum unternommen.
Das Projekt "Sustainable Water management Improves Tomorrow s Cities Health (SWITCH)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Abwasserwirtschaft und Gewässerschutz B-2 durchgeführt. The project will develop scientific, technological and socio-economic solutions that contribute to an effective urban water management scheme. It deals with challenges linked to urban sprawl in metropolitan areas - namely, the quantity and quality of water, ineffective sanitation systems, poor governance and costly water management. SWITCH involves all actors of society and aims at shaping The City of the Future in 30-50 years from now. It will operate at three levels: Research, training and demonstration. Learning alliances will be set up to ensure smooth exchange of knowledge and experiences between these activity clusters. The project will operate at three levels: - At the city level it will develop efficient and interactive urban water systems and services, develop rational water use and reuse practices - At river basin level, in the context of the citys geographical and ecological setting the project will consider water detention options and eco-hydrology approaches. - At the global level the solutions must be robust, flexible and adjustable to a range of global change pressures. SWITCH will engage in full scale testing of new solutions in demonstration cities such as Accra (Ghana), Alexandria (Egypt), Belo Horizonte (Brazil). Beijing (China), Birmingham (UK), Hamburg (Germany), Lodz (Poland), Saragossa (Spain) and Tel Aviv (Israel).
Das Projekt "SUGI: Vertikales Grün für lebenswerte Städte -Vertical Green 2.0" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Ökologie, Fachgebiet Ökohydrologie und Landschaftsbewertung durchgeführt. Dieses Projekt fördert die Transformation von Städten zu nachhaltigen, resilienten Räumen durch eine Neuinterpretation und Weiterentwicklung von Systemen zur vertikalen Begrünung (Vertikales Grün, VG) der Stadt. Wir verstehen VG als Maßnahme zur Integration der Handlungsfelder Nahrung, Wasser und Energie in einen zusammenhängenden städtischen Komplex. Vertikale Begrünung wird in diesem Zusammenhang als ein biologisch -technisches System in einem architektonisch-technischen Kontext verstanden, dass eine beträchtliche Kapazität zur Implementierung mehrerer Ökosystemdienstleistungen wie passive Kühlung, Hochwasserschutz, Bioenergieproduktion und möglicherweise Nahrungsmittelproduktion, Erhöhung der Biodiversität, Lärmreduktion etc. aufweist. Vertikalbegrünung könnte neu interpretiert und angepasst gestaltet, konsequent als Teil der gebauten Umwelt vor allem in dichten Stadtteilen umgesetzt werden. Um zu quantifizieren, wie groß das volle Potenzial' von vertikalen Begrünungen wäre, werden drei zentrale Governance- und Managementaspekte von Vertikalem Grün für die Partnerstädte mittlerer Breite (Berlin, Wien und Ljubljana) in Zusammenarbeit mit den Stakeholdern untersucht: 1) Integration des vertikalen Grüns auf Gebäude- und Bezirksebene mit Habitat-, Wasser-, Wärme- und Energiemanagement, 2) technologische Innovationen für Wartung und automatisierte Erntemaschinen und 3) Anpassung von Entwurfsstrategien und Governance für eine sichere, in das Stadtleben integrierte Bewirtschaftung. Mit einem transdisziplinären, stakeholderorientierten Co-Creation-Ansatz wollen wir die traditionelle vertikale Begrünung neu denken und Innovationen und Grundlagenforschung aus Stadtplanung und Architektur, Ökohydrologie, Maschinenbau, Wasserbau und Wirtschaft kombinieren. Dann werden Vor- und Nachteile dieser ökosystem-orientierten Lösungsstrategie eingeschätzt, um so Entscheidungsprozesse zu unterstützen, die den Nexus-Ansatz in die Planungen für die Städte der Zukunft integrieren.
Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Ökologie, Fachgebiet Ökohydrologie und Landschaftsbewertung durchgeführt. Am Beispiel der drei trockenen Entwicklungsregionen Brasilien, Sudan und Iran und der Perspektivregion West-Afrika sollen mit Hilfe der saisonalen Klimaprognosen von Kooperationspartnern aus WP 1 (siehe Hauptantrag) Vorsagetools für den Aufbau eines integrierten, vorausschauenden Wassermanagements speziell für Stauseehaltung und Stauseeverbünde in den Trockengebietsregionen entwickelt werden, um durch effiziente Stauseesteuerung die vielfältigen Anforderungen und Nutzungen für große Trockengebietsregionen zu optimieren. Für dieses übergeordnete Ziel des SaWaM Forschungsvorhabens werden in diesem Teilprojekt an der TU Berlin Ökosystemmodellierungstools entwickelt, welche innerhalb einer saisonalen Vorhersage den benötigten Bewässerungsbedarf von Agrarflächen und die zu erwartenden Erosionsexporte in Abhängigkeit des aktuellen Vegetations- und Degradierungszustandes auf den oberhalb von Stauseen gelegenen Einzugsgebietsflächen prognostiziert. Das erste Ziel des Teilprojektes ist die Identifikation von sogenannten Erosions-Hotspot-Gebieten auf der Makroskala in den Entwicklungsregionen Brasilien, Iran und Sudan, für in welchen ein erhöhtes Risiko der Reservoirsedimentation besteht bzw. in welchen zukünftig keine Stauseebetreibung geplant werden sollten. Das zweite Ziel des Teilprojektes ist die operationelle saisonale Prognose des pflanzenbenötigten Wassers, des potenziellen Wasserstresses und des Bewässerungsbedarfs von Agrarflächen sowie des zu erwartenden Erosionsaufkommens für die saisonalen Klimaprognosen aus WP 1 des Vollantrages (bis zu 6 Monate in die Zukunft) von der Skala der Bodenprofile einzelner Boden-Vegetationskomponenten über Terrainkomponenten bis hin zur Einzugsgebietsskala. siehe Teilprojektantrag siehe Teilprojektantrag für umfassende Beschreibung des Arbeitsplans
Das Projekt "Vorhaben: Teilprojekt 5 - Fernerkundliche Erfassung und Bewertung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Trier, Fach Umweltfernerkundung und Geoinformatik durchgeführt. Die Aufstauung des Yangtze durch den Drei-Schluchten-Staudamm und die damit in Verbindung stehenden ständigen Veränderungen der Wasserspiegelhöhe bewirken eine deutliche Zunahme von Massenbewegungen und Bodenerosionsprozessen. In der ersten Phase des Verbundprojektes wurde ein System zur Risikoabschätzung und zur räumlichen Lokalisierung von Hochrisikogebieten für Bodenerosion, Massenbewegungen und Stoffeinträge in einem der größten Nebenflüsse des Yangtze, dem Xiangxi Einzugsbereich, entwickelt. Durch die Integration aller Methodenbausteine der bodenkundlichen und geologischen Kartierungen, der durch Radardaten (TerraSAR) erfassten Bewegungsraten, dem Sedimentabflussverhalten sowie durch die Erstellung Neuronaler Netze konnte das Risikopotenzial für Bodenerosion und Hangrutschungen für das untersuchte Einzugsgebiet erfasst werden. In der zweiten Phase des Verbundprojekts wird die im Xiangxi-Gebiet entwickelte Methodik auf den zentralen Teil des Yangtze Aufstaugebietes übertragen und inhaltlich erweitert, um eine räumlich explizite Risikovorhersage für den Mittellauf des Yangtze treffen zu können. Anhand von zeitlich kontinuierlichen Eingangsdaten aus den Bereichen Bodenerosion, Massenbewegungen, Ökohydrologie und Landnutzungsdynamik werden Szenarien-basierte Vorhersagen und Risikoabschätzungen vorgenommen. Das Verbundprojekt wird von der Universität Tübingen koordiniert und findet in enger Zusammenarbeit mit den Universitäten Erlangen-Nürnberg, Trier, Kiel und der DMT GmbH & Co.KG statt. Koordinierende Einrichtung auf chinesischer Seite ist weiterhin die China University of Geosciences (CUG) in Wuhan. Die Geländearbeiten, Analytik und Auswertung der Ergebnisse erfolgen in enger bilateraler Zusammenarbeit.
Das Projekt "GRK 2032: Grenzzonen in urbanen Wassersystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Bauingenieurwesen, Fachgebiet Wasserwirtschaft und Hydrosystemmodellierung 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.
Das Projekt "Ecohydrological process studies and model development to evaluate the impact of land-use change and vegetation dynamics on the hydrological cycle and the biogeochemical cycling" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Ökologie, Fachgebiet Ökohydrologie und Landschaftsbewertung durchgeführt. Many ecosystems around the globe are affected by the impacts of land-use or vegetation change, which have become necessary to comply with food demand, raising crop prices and lately the demand for bioenergy production and the effects of climate change. Extreme land-use changes often lead to manifold adverse effects on the land and water resources such as land degradation and desertification, increased soil erosion, nutrient depletion, pesticide and nutrient contamination of water resources and changes in runoff regimes. For the state Brandenburg in Germany, for example, an intensification of agricultural production is predicted for the near future due to an increased demand for biofuel production, however the impacts of intensive farming methods with e.g. maize and rape monocultures on the water and biogeochemical cycle and land resources are uncertain and potentially lead to increased use of fertilisers, pesticides and nitrification of water resources. The Central parts of Brazil, in the Mato Grosso region within the Amazon Basin, is another example where large areas of natural forests were replaced by cropland for food and bioenergy production, resulting in a major shift in ecosystem stability. A third example of unsustainable land-use change is the south-western part of the United States, where massive overgrazing led to an irreversible, ongoing desertification and land degradation from productive grassland to desert shrubland. The increasing recognition of the importance of ecohydrological processes in understanding the link between the hydrologic cycle and vegetation and land-use change dynamics has enforced the need for future research to consider the interdependence, interactions and feedback mechanisms between ecological and hydrological processes. In this project, ecohydrological process understanding will be derived through detailed temporal and spatially distributed field sampling in different ecosystems around the globe. An integrated ecohydrological modelling tools at the micro- and meso-scale will be developed and applied to vegetation dynamics and land-use change scenarios for study sites in Brandenburg (Germany), Mato Grosso (Brazil) and Jornada (New Mexico, USA). It is expected that the development and application of the novel ecohydrological, process-based modelling tools at the interface between hydrology and ecology will provide valuable insights for the understanding, controlling and water and land-use management of emerging problems and crises related to climate, vegetation and land-use change.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Ökophysiologie, Ökohydrologie, Mikroklima" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von CEBra-Centrum für Energietechnologie Brandenburg e.V. durchgeführt. Für den Wald wird Trockenstress als eine der gravierendsten Auswirkungen des Klimawandels angesehen. In diesem Zusammenhang sind Waldböden in ihrer hydrologischen Funktion, sowie ihre Rückkopplungen mit der Bodenvegetation von großer Bedeutung. Unter Wald stellen Laub- und Lebermoose einen wichtigen ökologischen Faktor als Wasserreservoir und Bodenstabilisator dar. Dabei spielen sie speziell bei der Naturverjüngung und nach Aufforstungen eine bedeutende Rolle. Moose beeinflussen den Oberflächenabfluss und bilden so einen wirksamen Schutz gegen Erosion, welcher speziell in Jungbeständen und an Störungsstellen z.B. nach Waldarbeiten zum Tragen kommt. Eine großflächige Bedeckung des Waldbodens durch Moose kann große Mengen Wasser speichern und verzögert in Trockenphasen wieder abgeben. Bei zunehmenden Niederschlägen können Moose somit auch eine Infiltrationsbarriere in tiefere Bodenschichten darstellen. Diese ökohydrologischen Prozesse und Wechselwirkungen sowie deren Auswirkungen auf den Bodenwasserhaushalt sind quantitativ wenig untersucht und verstanden. Neben der ökohydrologischen Bedeutung sind Moose zudem ein wichtiger Faktor im globalen Kohlenstoffkreislauf und z.B. in gemäßigten und borealen Wäldern für ein Fünftel der Kohlenstoff-Nettoaufnahme verantwortlich. Auch hier und insbesondere in jungen Wäldern, ist bislang nur wenig über die Rolle von Moosgesellschaften für den Kohlenstoffkreislauf bekannt. Bei der Beschreibung aller oben genannten Effekte lassen sich deutlich artspezifische Wechselwirkungen beobachten, die im Detail bisher kaum beachtet und von der Wissenschaft behandelt wurden. Vor diesem Hintergrund sollen Möglichkeiten der Anpassung an den Klimawandel in Form der Erhöhung der Wasserretention, der Strukturstabilität und der CO2-Bindung in Waldböden durch Waldmoose untersucht werden.
Das Projekt "Koordinationsfonds" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Potsdam, Institut für Umweltwissenschaften und Geographie, Arbeitsgruppe Wasser- und Stofftransport in Landschaften durchgeführt. The exchange of water between atmosphere, biosphere, and hydrosphere can be viewed as a result of complex interactions of dynamic feedback mechanisms, where soil moisture content acts as the key state variable. Novel approaches are required to handle land surface complexity and scale dependency of water fluxes. State-of-the-art observations of soil moisture content are ranging from continuous point-scale measurements via field-scale snapshots to remote sensing products on the basin scale and beyond. They have to deal with a space-time trade-off since the measurement frequency typically decreases with the covered spatial scale. Thus, in spite of the use of hydrological models, our knowledge of soil moisture patterns, their dynamics, and the underlying processes, is still limited. We aim at bridging existing gaps between scales through additional techniques and sources of information about the soil water storage. Cosmic-ray neutron sensing (CRNS) measures the presence of water by sensing changes in neutron density above the ground. We will develop a quantitative, adaptable, and transferable approach for observing representative soil moisture content values on the field scale while accounting for other dynamic water pools on the land surface, such as biomass, interception, and snow. Furthermore, we will transfer the mapping of soil moisture to larger scales with sensor clusters and mobile neutron detectors. CRNS will function as a unique combination of invasive and non-invasive observations in joint field campaigns. The measurement and interpretation of soil moisture by CRNS requires advanced knowledge of soil hydrology as well as particle physics including neutron transport modeling. Engineering efforts will be made for detector development that aims to substantially improve the temporal resolution and spatial coverage. Ecohydrology is the life-science ingredient to determine the dynamic influence of vegetation and interception on the neutron signal, while catchment hydrology provides the framework for understanding water flow in soils and catchments. Our approach is especially tailored to resolve the discrepancy in support volume and timing between hydrological models and field observations. Comprehensive observations by CRNS, remote sensing and complementary methods will be used concertedly with hydrological and land-surface models at the regional scale to infer also groundwater recharge and atmospheric fluxes. Thereby, models and observations together will allow for identifying patterns and processes at the scale of small catchments with unprecedented spatio-temporal resolution. This research unit will strengthen an engaged and innovative community that constitutes a driving force in the field of soil moisture measurements via CRNS. Our team will provide an excellent and timely starting-point for advancing the frontier of understanding field-scale and regional water storage and fluxes in soil-vegetation-atmosphere systems.