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Trockenstress-Monitoring von Getreide durch Fernerkundung

Extreme Temperaturen und Wassermangel verursachen Trockenstress an landwirtschaftlichen Kulturen. Weltweit werden die Auswirkungen von Trockenstress auf wichtige Feldfrüchten untersucht und Methoden zur Überwachung und zur Früherkennung von Trockenstress und anderen Stressfaktoren untersucht. Damit soll der gezielte. Einsatz agrotechnischer Maßnahmen wie Fruchtwechsel, Düngung, Bodenbearbeitung und Bewässerungsplanung unterstützt werden, um Ernteeinbußen zu verhindern. Ein weiterer Aspekt sind mögliche Auswirkungen der globalen Erwärmung auf die landwirtschaftliche Produktion, die sich zu einem der Hauptthemen der Forschung auf dem Gebiet das Klimawandels entwickeln. Erdbeobachtung von Satelliten aus ermöglicht die rationelle Überwachung des Zustands landwirtschaftlicher Kulturen über große Flächen. lü jüngster Zeit wurden neue Sensorsysteme entwickelt und in Erdumlauf gebracht, die neue Möglichkeiten auch für das Monitoring von Trockenstress landwirtschaftlicher Kulturen eröffnen. Die wesentlichen Merkreale dieser neuen optischen Sensoren sind hohe spektrale Auflösung (kleine Bandbreiten bis 10 nm herunter, eine große Anzahl von Spektralkanälen - bis zu einigen hundert, was im Prinzip Spektroskopie vom Satelliten aus ermöglicht), hohe räumliche Auflösung (Bildelementgrößen am Boden bis 60 cm herunter), und hohe zeitliche Auflösung -(bis zu täglicher Aufnahmemöglichkeit jedes Punktes der Erdoberfläche). Das Ziel dieses Projekts ist es, unter Ausnützung der neuen Möglichkeiten optischer Fernerkundung und der synergistischen Effekte der unterschiedlich Sensortypen Fernerkundungsmethoden zur Erkennung und zur Überwachung von Trockenstress an landwirtschaftlichen Kulturen zu entwickeln. Dazu werden physikalische Vegetationsmodelle angepasst und verbessert, die den Zusammenhang zwischen der Trockenstressintensität und Reflexionseigenschaften von Pflanzenbeständen quantitativ beschreiben. Methoden zur Analyse von Fernerkundungsbilddaten unter Verwendung dieser Vegetationsmodelle werden entwickelt. Dabei werden sowohl reflektierte als auch emittierte (thermale) Infrarotstrahlung berücksichtigt. Da es keine Sensoren gibt, die gleichzeitig alle drei der oben angeführten Arten der hohen Auflösung (spektral, räumlich und zeitlich) erfüllen, kommt der Kombination von Daten unterschiedlicher Sensoren besondere Bedeutung zu (image information fusion). Die Methodenwerden für ausgewählte Fruchtarten (Weizen und Mais) unter Anbaubedingungen in Österreich und Deutschland entwickelt und getestet.

Sozioökonomische Szenarien (Applikation)

Bei vielen Fragestellungen, die sich mit der mittel- und längerfristigen Zukunft beschäftigen, werden Szenarien benutzt. Die hier vorgestellten Szenarien wurden für das Umweltbundesamt erstellt, um besser einschätzen zu können, welche Folgen der Klimawandel in Zukunft für Deutschland haben könnten. Diese Folgen werden in der Klimawirkungs- und Vulnerabilitätsanalyse (KWVA) 2021 im Rahmen der Deutschen Anpassungsstrategie und im Auftrag der Bundesregierung untersucht. Hierbei werden klimatische Szenarien für Deutschland mit sozioökonomischen Szenarien verknüpft, um unterschiedliche Zukunftsentwicklungen bewerten zu können. Sozioökonomische Strukturen beeinflussen, wo Menschen und Systeme, zum Beispiel Infrastrukturen, Forste, Industriegebiete, dem Klimawandel ausgesetzt sind und wie stark sie durch den Klimawandel beeinflussbar sind. So geben sie beispielsweise Hinweise darauf, wo und wie in Zukunft ältere Menschen wohnen werden, die besonders unter Hitze leiden. Weitere Informationen zu Risiken und Vulnerabilität finden Sie hier. Dies ist die noch aktuelle Vulnerabilitätsstudie von 2015, in die Vorgängerszenarien eingegangen sind. Eine neue Studie wird beruhend auf diesen sozioökonomischen Szenarien 2021 veröffentlicht werden. Weitere Informationen finden Sie in der Studie „Sozioökonomische Szenarien “.

Klima

Integrierte Bearbeitung der Belange des Klimawandels in Sachsen einschließlich Koordinierung der Anpassungsstrategien und Treibhausgasemissionsminderung

Integriertes Maßnahmenprogramm zur Anpassung an die Folgen des Klimawandels im Freistaat Thüringen

Das Maßnahmenprogramm richtet sich an Akteure aus Politik und der Gesellschaft und umfasst ein Paket von rund 170 Maßnahmen zur Prävention klimawandelbedingter Einflüsse u. a. auf die menschliche Gesundheit. Es wird nach nichtinfektiösen und infektiösen Erkrankungen als Folge des Klimawandels unterschieden.

Forschungsprogramm Experimenteller Wohnungs- und Städtebau (ExWoSt), Modellprojekt Stadt Regensburg

Ausgangslage/Betroffenheit: Die Stadt Regensburg hat etwa 134.000 Einwohner (Erstwohnsitze) und ist damit die viertgrößte Stadt Bayerns. Unter den Modellvorhaben weist Regensburg das stärkste Bevölkerungswachstum auf - sowohl in der zurückliegenden Einwohnerentwicklung als auch in den Prognosen bis 2025, nach denen ein Anstieg der Bevölkerung um 5,4Prozent erwartet wird. Regensburg liegt am nördlichsten Punkt der Donau und den Mündungen der linken Nebenflüsse Naab und Regen. Es wird von den Winzerer Höhen, den Ausläufern des Bayrischen Waldes und dem Ziegetsberg umrandet, wodurch die Entstehung von Inversionswetterlagen begünstigt wird. Durch die topographische Pfortenlage weist die Stadt zudem eine hohe Nebelhäufigkeit auf und ist insbesondere in den Wintermonaten anfällig für Feinstaubbelastungen. Im Gegensatz zu vielen anderen Städten hat Regensburg einen relativ kompakt gegliederten Stadtkörper und eine insgesamt homogene Siedlungsstruktur. Prägend ist die historische Altstadt mit ca. 1.000 denkmalgeschützten Gebäuden. Diese gilt als einzige authentisch erhaltene, mittelalterliche Großstadt Deutschlands und ist seit 2006 Welterbe der UNESCO (Organisation der Vereinten Nationen für Erziehung, Wissenschaft und Kultur). Die Regensburger Altstadt wird als 'Steinerne Stadt' charakterisiert. Ihre historisch gewachsene dichte Baustruktur mit steinernen Plätzen und Gassen, wenig Bäumen im öffentlichen Raum und einer hohen Nutzungsdichte (Wohnen, Einkaufen, Arbeiten, Tourismus) erwärmt sich insbesondere im Sommer stärker als das Umland und wirkt als Hitzespeicher. So können die Temperaturunterschiede im Stadtgebiet bis zu 6 GradC betragen. Das Phänomen der Wärmeinsel, das sich im Zuge des fortschreitenden Klimawandels deutlicher ausprägt, impliziert einen sinkenden thermischen Komfort, löst zusätzliche Energiebedarfe aus und stellt u.U. veränderte Ansprüche an die Gestaltung von Freiflächen. Aufgrund der Lage an der Donau muss sich Regensburg ferner auf häufigere Schwüle und Gefährdung durch Hochwasser einstellen. Aus der Notwendigkeit zur Anpassung an den Klimawandel erwächst in Verbindung mit anderen Zielbildern einer nachhaltigen Siedlungsentwicklung ein umfassender planerischer Handlungsbedarf. Im Rahmen des Modellprojekts thematisiert die Stadt Regensburg den Widerspruch zwischen einer Stadtentwicklungs- und Bauleitplanung, die auf Flächensparsamkeit und Innenentwicklung ausgerichtet ist, und erforderlichen Anpassungsstrategien an den Klimawandel, die bei der besonderen städtebaulichen Kompaktheit der Stadt Regensburg tendenziell eine Auflockerung von Baustrukturen und Flächenentsiegelung beinhalten. Im Sinne einer klimaangepassten Stadtentwicklung galt es: - auf strategischer Ebene die Weichen für eine klimaangepasste Flächennutzung für die zukünftige Stadtentwicklung zu stellen - auf operativer Ebene Maßnahmen für restriktive bis persistente Stadt- und Freiraumstrukturen zu entwickeln.

Strategie zur Anpassung an den Klimawandel in Hessen (Hessische Anpassungsstrategie)

Um die Folgen des Klimawandels möglichst gering zu halten und dem Klimawandel möglichst effektiv zu begegnen, gilt es - unter Berücksichtigung der räumlichen Gegebenheiten - auch regional frühzeitig tätig zu werden. Die Hessische Anpassungsstrategie ist am 17.10.2012 vom HMUELV veröffentlicht worden. Darin werden die nach Modellberechnungen erwarteten Klimaveränderungen für Hessen dargestellt, Risiken durch den Klimawandel für die behandelten Bereiche identifiziert sowie strategische Empfehlungen zur Minimierung dieser Risiken angeboten. Ein Aktionsplan Klimawandel soll nun im nächsten Schritt erstellt werden, um für die gefährdeten Bereiche konkrete Maßnahmen zu benennen.

Süddeutsches Klimabüro - Online-Befragung 'Wie gehen die Karlsruherinnen und Karlsruher mit Hitze und Hitzebelastung um?'

Im Juli und August 2013 kletterte die Temperatur in Karlsruhe an vielen Tagen über 30°C und an einigen Tagen auch über 35°C. Dazu befragte das Süddeutsche Klimabüro mit einem online-Fragebogen Bürgerinnen und Bürger Karlsruhes, wie sie mit Hitze und Hitzebelastung umgehen. Ziel: Die Ergebnisse der im Rahmen des Helmholtz-Verbunds regionale Klimaänderungen REKLIM durchgeführten Umfrage sollen helfen dazu beizutragen, Hitzebelastung im alltäglichen Leben besser zu verstehen und damit Maßnahmen zur Minderung von Hitzebelastung zu entwickeln. Geeignete Maßnahmen zum Umgang mit Hitze entwickeln bzw. vornehmen.

Adaptation Data Base - Aufbau und Operationalisierung von Datenbankkonzepten für die systematische Erfassung anpassungsrelevanter Informationen

Ziel des Vorhabens ist die Digitalisierung des Datenmanagements und der Datenbereitstellung zu Klimafolgen und der Anpassungsstrategie des Bundes, um das Datenangebot für verschiedene Informationsbedarfe nutzbar zu machen und für die konsequente Steuerung zeitnah Informationen und Daten über Klimawandelfolgen und Anpassung zu erfassen und bereit zu stellen. Dazu sollen künftig quantifizierte Informationen über Schäden und Kosten physischer Klimawirkungen, die Anpassung auf subnationaler Ebene in Bundesländern und Kommunen und in den Sektorpolitiken, sowie die Finanzierung von vorsorgenden Anpassungsmaßnahmen der öffentlichen Hand (Bund, Länder, Kommunen) systematisch und kontinuierlich erfasst werden. Bereits vorhanden ist das Monitoringsystem zur DAS, das derzeit alle vier Jahre über Klimawirkungen und Anpassung anhand eines ressortabgestimmten Indikatorensystems auf nationaler Ebene berichtet. Im Vor-haben wird das Datenmanagement des Monitoringsystems zur DAS weiterentwickelt und mit dem im Aufbau befindlichen Datennutzungskonzept des UBA abgestimmt. Eine vergleichende Betrachtung vorhandener Umsetzungsmöglichkeiten vor dem Hintergrund laufender UBA Entwicklungen (z. B. DataCube), bestehenden IT-Infrastrukturen (Hosting und Datenmanagement UBA intern) sowie externen Optionen (Cloud) soll vorgenommen werden. Soweit möglich und fachlich sinnvoll, sollen bestehende Infrastrukturen oder Produkte genutzt bzw. auf laufende Prozesse aufgesetzt werden. Die Erfassung und Digitalisierung von quantifizierten Informationen über Schäden und Kosten physischer Klimawirkungen (Klimaschadenskataster) und die Finanzierung von vorsorgender Anpassung der öffentlichen Hand (Bund, Länder, Kommunen) soll neu aufgebaut werden. Dazu kann auf bereits vorhandenen methodischen Konzepten aufgesetzt werden. Notwendig ist die (Weiter)Entwicklung eines methodischen Konzepts für die systematische Erfassung von Informationen über Anpassungsfortschritte auf subnationaler Ebene und in den Sektorpolitiken und die Vorbereitung der Umsetzung. Es sollen Konzepte sowie institutionelle Vorschläge erarbeitet werden, mit denen Akteure auf subnationaler Ebene in die Lage versetzt werden, an den Bund zu berichten. Die Ergebnisse des Vorhabens 'Adaptation Data Base' werden in die UBA Datenstrategie und die darin abgeleiteten Maßnahmenvorschläge zum Datenmanagement und zur Datenbereitstellung eingegliedert. Im Eigenforschungsvorhaben sollen aus Fernerkundungsdiensten Verfahren zur Überwachung von Klimafolgen entwickelt und erprobt werden. Beispielsweise wird erwartet, dass aus dem Katastrophen- und Krisendienst von Copernicus mittelfristig Eingangsdaten für ein Klimaschadenskataster abgeleitet werden könnten. Im Ergebnis würde eine mittelfristige Ergänzung von in-situ-Daten zu Klimafolgen und Anpassungsmaßnahmen möglich.

Menschliches Bioklima in der Arktis im Zeitalter des Klimawandels

Der Klimawandel hat in der Arktis weitreichende direkte und indirekte Auswirkungen auf die Gesundheit der indigene und nicht-indigene Bevölkerung. Die Klima- und Wetterbedingungen der nördlichen Breiten und die jüngsten dramatischen Klimaveränderungen führen zu Temperaturextremen, die sich auf die soziale und wirtschaftliche Struktur der städtischen und ländlichen Gebiete auswirken werden. Eine eingehende Analyse dieser Veränderungen sollte sich sowohl mit den spezifischen natürlichen und sozialen Merkmalen befassen als auch mit den Anliegen der indigenen Bevölkerung. Das menschliche Wohlbefinden im Kontext von Klima- und Wetterextremen lässt sich mit dem Universal Thermal Climate Index (UTCI) erfassen. Während die Lufttemperatur allein ein guter Indikator für die aktuellen und zukünftigen Wetter- und Klimabedingungen ist, kann das Wohlbefinden durch starke Winde und hohe Luftfeuchtigkeit beeinflusst werden. Gerade in Küstengebieten verschärfen sich die klimatischen Situationen im Winter durch das Zusammenspiel von Wind und Kälte. Das Projekt zielt darauf ab, die aktuellen bioklimatischen Bedingungen zu identifizieren und mittels dem UTCI zu bewerten. Der Schwerpunkt liegt auf der thermischen Belastung für den menschlichen Körper und der Bewertung der sozialen Anfälligkeit, die sich aus den rezenten extremen klimatischen Schwankungen in der Arktis ergeben. Es werden auch die positiven Folgen der globalen Klimaerwärmung und der gesellschaftliche Nutzen aus diesen Veränderungen der nördlichen Breitengrade diskutiert. Zur Bestimmung der sozialen Verwundbarkeit und der sozialen Sensibilität und Anpassungsfähigkeit in den nördlichen Breiten berechnen wir den Social Vulnerability Index (SVI). Die SVI konkretisiert die sozialen Probleme, die sich aus dem fortschreitenden Klimawandel ergeben und liefert Erkenntnisse für die Entwicklung von Anpassungsstrategien in dieser Region. Um sich in die regionalen Details des SVI zu vertiefen, wird das sozioökonomische Umfeld der Gemeinden im Norden Norwegens als Fallstudie betrachtet. Die Ergebnisse des Projekts können als nützliches Instrument zur Minimierung von Bevölkerungsverlusten und zur Gewährleistung der sozialen Sicherheit in der Arktis dienen und politischen Entscheidungsträgern eine solide wissenschaftliche Grundlage für die Prävention und Eindämmung von Klimakatastrophen bieten, was für die Menschen in den nördlichen Gebieten äußerst wichtig ist in Zeiten des Klimawandels.

Quantifizierung der Anpassungsfähigkeit der Wälder in Europa aus einer sozio-ökologischen Perspektive

Waldstörungen wie Windwürfe, Insektenausbrüche und Waldbrände nehmen aufgrund des Klimawandels zu. Die Fähigkeit der Wälder, sich an diese Störungen anzupassen, ist von entscheidender Bedeutung für die Verringerung ihrer Anfälligkeit und wird letztlich die Wälder der Zukunft bestimmen. Die Quantifizierung der Anpassungsfähigkeit von Wäldern ist jedoch nach wie vor mit Unsicherheiten behaftet. Da sich die Wälder in Europa an der Schnittstelle zwischen Ökologie und Gesellschaft befinden, wird ihre Anpassungsfähigkeit an Störungen von beiden Bereichen beeinflusst, die jedoch selten gemeinsam betrachtet werden. In diesem Projekt möchte ich die Anpassungsfähigkeit aus einer sozio-ökologischen Perspektive quantifizieren. Konkret möchte ich (i) die gängigsten Anpassungsmaßnahmen und Indikatoren für die sozio-ökologische Anpassungsfähigkeit der Wälder und ihre Auswirkungen auf die Ökosystemleistungen ermitteln (WP1); (ii) die regionalen Muster der Anpassungsfähigkeit von Wäldern aus einer sozio-ökologischen Perspektive verstehen und bewerten (WP2); und (iii) die Anpassungsfähigkeit der Wälder auf kontinentaler Ebene operationalisieren und kartieren (WP3). Mein Projekt ist eine multiskalige Studie, die sich auf zwei Skalen konzentriert: die regionale Skala, um die Mechanismen hinter der Anpassungsfähigkeit zu verstehen (WP2), und die kontinentale Skala, um die Gebiete mit der geringsten und höchsten Anpassungsfähigkeit zu identifizieren, um die Forstpolitik und -verwaltung in Europa zu unterstützen (WP3). Zu diesem Zweck werde ich eine Literaturrecherche durchführen, um die kritischen Indikatoren für die Anpassungsfähigkeit zu ermitteln, wie z. B. den Artenpool, der für künftige Bedingungen zur Verfügung steht, oder das Wissen und die Technologie zur Anpassung. Ich werde die Bedeutung dieser Indikatoren durch die Befragung von Experten und mit Hilfe eines Random-Forest-Modells bestimmen. Anschließend werde ich verschiedene ökologische und sozioökonomische Daten sammeln und harmonisieren, um einen zusammengesetzten Indikator für die Anpassungsfähigkeit zu erhalten, der auch die durch Fragebögen von Interessengruppen gewonnenen sozialen Wahrnehmungen einschließt. Dieses Projekt basiert auf meinen früheren und laufenden Forschungen auf dem Weg zu einer unabhängigen Karriere, erweitert meine Arbeit zur Anfälligkeit sozio-ökologischer Systeme aus einer innovativen Perspektive und wird von meiner Erfahrung mit Stakeholder-Studien und bereits verfügbaren sowie vorbereiteten Daten profitieren. Die Bewertung der Anpassungsfähigkeit aus einer sozio-ökologischen Perspektive wird bei der Entwicklung von Anpassungsstrategien helfen, um die zukünftige Zunahme von Waldstörungen zu bewältigen.

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