Umstieg auf natürliche Kältemittel schnell nötig Der Einsatz klimaschädlicher fluorierter Kälte- und Treibmittel muss laut F-Gas-Verordnung in der Europäischen Union bis 2030 deutlich abnehmen. Ersetzt werden die Gase oft durch kurzlebige fluorierte Stoffe mit niedrigerem Treibhauspotential. Diese bilden jedoch als Abbauprodukt Trifluoressigsäure (TFA). Aktuelle Regenwassermessungen im Auftrag des Umweltbundesamtes (UBA) zeigen, dass die TFA-Konzentrationen gegenüber den 1990er Jahren bereits heute stark zugenommen haben. TFA ist hochmobil, gilt als wassergefährdend und gelangt bis ins Grund- und Trinkwasser. Derzeit ist keine Methode bekannt, mit der TFA mit verhältnismäßigen Mitteln aus dem Wasserkreislauf entfernt werden könnte – auch nicht bei der Trinkwasseraufbereitung. Das UBA empfiehlt daher, natürliche Kältemittel wie Kohlendioxid oder Kohlenwasserstoffe zu verwenden. Fluorierte Kälte- und Treibmittel gelangen u.a. aus Kälte- und Klimaanlagen, Kunststoffschäumen und Sprays in die Atmosphäre . Bereits heute sind dort die kurzlebigeren fluorierten Kälte- und Treibmittel wie R1234yf, R1234ze(E) und R1233zd(E) immer öfter und in steigenden Mengen nachweisbar. Beim atmosphärischen Abbau fluorierter Gase entsteht unter anderem Trifluoressigsäure (TFA). Eine Studie im Auftrag des UBA hat für die EU die mengenmäßige Entwicklung der fluorierten Kälte- und Treibmittel und deren atmosphärischer Abbauprodukte bis zum Jahr 2050 modelliert. Für Europa wird für das Jahr 2050 ein drei- bis vierfacher Anstieg der TFA-Fracht aus Kältemittelemissionen auf bis zu 50.000 Tonnen prognostiziert. Haupttreiber ist der Ersatz des F-Gases R134a durch das Kältemittel R1234yf, das im Vergleich zu R134a etwa 5 Mal mehr TFA bildet. Zur Einschätzung des TFA-Eintrages durch den Niederschlag wurden in der UBA-Studie erstmals über zwei Jahre Proben von 8 Messstellen des Deutschen Wetterdienstes analysiert. Die mittleren monatlichen TFA-Niederschlagkonzentrationen erreichten bis zu 4,87 Mikrogramm pro Liter. Die TFA-Einträge über ein Jahr betrugen für den Messzeitraum 2018/19 von 190 g/km² und 2019/20 von 276 g/km². Das ist ein mindestens drei bis vierfacher Anstieg im Vergleich zum Zeitraum 1995/96 mit 54 bis 69 g/km². Im Jahr 2050 sind nach der Modellrechnung alleine durch das Kältemittel R1234yf TFA-Einträge über die Niederschläge von 2,5 kg/km2 für Europa und bis zu 4 kg/km2 jährlich für Deutschland zu erwarten, was einer Verzehnfachung der heutigen TFA-Einträge entspräche. „Wenn Hersteller und Betreiber jetzt auf Systeme mit natürlichen Stoffen mit niedrigem Treibhauspotential, wie Kohlenwasserstoffe, Kohlendioxid oder Ammoniak umstellen, können sowohl die Einträge von TFA deutlich verringert als auch das Klima geschützt werden“, so UBA-Präsident Dirk Messner. Webkonferenz zu natürlichen Kältemitteln 25.–27. Mai 2021 (in englischer Sprache). Hier können Sie sich anmelden , die Teilnahme ist kostenlos. Der Ausstieg aus den fluorierten Treibhausgasen begann in Europa im Jahr 2006 mit der F-Gas Verordnung. Die internationale Staatengemeinschaft hat sich im Jahr 2016 mit dem Abkommen von Kigali im Montrealer Protokoll zur Reduktion bestimmter fluorierter Treibhausgase verpflichtet. Details zum Prozess und den Empfehlungen des UBA dazu finden Sie in der aktuellen Pressemitteilung des UBA.
Das Projekt "Semi-Distributed watershed runoff modelling in GIS: Applied to the Hare river in the Abaya-Chamo Sub-Basin in Ethiopia" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik durchgeführt. Introduction: Ethiopia, with a geographical area of about 113 million km2, has been affected frequently by severe droughts (prolonged dry-spells) in the last four decades. This is because the large part of the country lies in arid and semi-arid climate. Official studies show that about 60% of the area is potentially cultivable, with only 15% currently utilized. Moreover, the country has more than 3.5 million hectares of potential irrigable land with less than 3% presently utilized. The country has also about 120 × 109 m3 annual surface water resources potential and in the order of 2.6 × 109 m3 annual groundwater resources potential. But the spatial and temporal variation of the water resources is erratic. The highly rugged mountainous topography also aggravates this problem. The country is also divided into 12 drainage basins, 6 of which comprise trans-boundary major rivers (such as the Blue Nile, the Barro-Akobo, the Tekeze that contribute greater than 86% of the Nile River flow at Aswan). For which most water resources development projects in Ethiopia need to be implemented with storage (reservoir) facilities. These background conditions demand coordinated and sustainable efforts in every aspect. The contribution of applied research in providing useful scientific and technological tools is vital. Therefore, this Ph.D. research project will contribute its part in addressing such demanding situation in addition to aimed scientific contributions. Research Objectives: The primary objective of this research project is to develop a Semi-distributed Watershed Runoff Modeling (SWARM) in GIS (on daily time scale) suitable to watersheds with semi-arid and arid climates (like the Hare River), which can be used for management of water resources development projects (e.g. irrigation system management). Customization and modification of established watershed models suitable for semi-arid and arid climate will be given priority. The specific objectives (components) of this research project are the following: 1. SWARM model development compatible to ArcView GIS; 2. Evaluation of the various automatic methods of extracting stream network and watershed parameters from Digital Elevation Model (DEM); 3. Spatial modeling using dry-spell analysis for assessing the sustainability of rain-fed agriculture in watersheds. For which an improved dry-spell analysis to that of Abebe (2000) will be applied for the Hare River to evaluate the sustainability of rain-fed agriculture with or without supplementary irrigation; 4. Application of SWARM for irrigation system management, the Hare Irrigation Farm (' 1300ha) will be used as a case study. The technical, environmental and socioeconomic feasibility of the various alternative sources of irrigation water and their synchronization with the existing river water supply will also be studied. (abridged text)
Das Projekt "Carbon sequestration in salt affected and alkaline soils under cotton in Tarim oasis (China)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Büsgen-Institut, Abteilung Ökopedologie der gemäßigten Zonen durchgeführt. The alkaline soil is absorbing CO2; and the inorganic, non-biological process of CO2 absorption was observed throughout the day when the soil was sterilized under cotton in Tarim oasis, which is the largest endorheic basin in China with a typical temperate arid climate and is one of the most important areas for cotton production corresponding to 3.7% of the world cotton production. We assume that physicochemical processes (e.g. recrystallization as pedogenic carbonate, higher solution of CO2 in cool soil water) rather than biological processes (e.g. incorporation in soil microorganisms or plant roots) are responsible for this CO2 flux into soil. The isotopic laboratory 14CO2 experiment under defined environmental conditions (temperature, moisture, day/night) with and without plants aims to trace 14C in soil water, soil air, plants, pedogenic carbonates, microorganisms and the air above the soil and find the crystallization to CaCO3 from Ca2+ (in most conditions:CaCl2,CaSO4,CaCO3,Ca-Humus) with H2O in different saline and alkaline soils. The isotopic labeling 14CO2 experiment and the field experiment with 13CO2 will help to understand the mechanisms of CO2 fixation in saline and alkaline soil in Tarim oasis in China. Compared the isotopic results and the observation from the onsite soil CO2 concentrations measurement from experiment station at soil depths of 0 cm, 5, 15, 20, 30, 50, 80 and 100 cm, the mechanisms of CO2 flux into and out of the soil could be modeled, which can good elucidate the phenomenon of CO2 fixation in saline and alkaline soil in Tarim river basin in China.
Das Projekt "Sub project: Ocean-continent interactions in the mid Cretaceous Equatorial Atlantic realm" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Fachbereich Geowissenschaften, Institut für Geologie durchgeführt. The project aims at deciphering terrestrial environmental dynamics and palaeoceanographic changes during the mid-Cretaceous super-greenhouse world based on the analysis of macerals, carbon and hydrogen isotope composition of plant-wax lipids and inorganic geochemical parameters via XRF scans in marine sediments. Our proposal shall try to answer paleoenvironmental key questions arising from these projects. We expect a straightforward correlation of data from the terrestrial and marine realms, thus yielding the opportunity to obtain a comprehensive view of global change during the investigated time slice. Analyses in varying resolution will be carried out across the upper Albian to lower Turanian interval to assess environmental and oceanographic change during the formation of various palaeoceanographic events. These events are the latest Albian Oceanic Anoxic Event Id (OAE Id), the Mid Cenomanian Event (MCE) and the Late Cenomanian OAE 2 all of which are representing major perturbations of the global carbon cycle. Investigations will be made along a stratigraphic splice of two sites from OOP Leg 207 (Demerara Rise) (Sites 1258 and 1260). Complementary analyses will be performed on selected intervals of DSDP Site 367 (Cape Verde Basin - Late Albian to Late Cenomanian) and 370 (off Morocco, Late Albian to (?) middle Cenomanian) from the eastern Atlantic in order to better estimate past large-scale hydrological-terrestrial changes in northern South America and NW Africa and their influence on the deposition of black shales in the tropical Atlantic. The project has been designed to achieve the following main goals: - Identification of runoff variations and thus terrestrial climate change during the Late Albian to early Turonian in general and during exceptional palaeoceanographic events (OAE Id, MCE and OAE 2) in particular. - Providing an estimate of terrestrial input into the marine realm at Demerara Rise during the latest Albian to early Turonian. - Testing the conceptual model of arid climates and saline bottom water formations in the tropical Atlantic during the late Cenomanian. - Providing linkages between marine palaeotemperature variations and terrestrial climate. - Estimation of changes in large-scale hydrology and its consequence for the accumulation of organic-rich sediments. - Testing the hypothesis of a significant /pCO2 drop connected to OAE formation.
Das Projekt "Abbau von einheitlich markiertem Erdnuß-Stroh und Organsubstanz-Umsetzung in zwei SAT-Böden, Vertisols und Alfisols" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Fachbereich Erdsystemwissenschaften, Institut für Bodenkunde durchgeführt. Organischer Substanzabbau in Böden des semiariden Klimas (schwach alkalischer, smektitischer Vertisol, saurer, kaolinitischer Alfisol). Abbau mit allseitig 14C-markiertem Pflanzenmaterial unter Bedingungen von Regenzeit und Trockenperiode wird untersucht. Beitrag zur Erforschung des Kohlenstoffzyklus im Boden, hier des semiariden Klimabereichs.
Das Projekt "Solutions for adapted forest management strategies under the threat of climate change - learning from a climate gradient from Germany over Italy to South Africa (CLIMATE-FIT FORESTS)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Lehrstuhl für Waldwachstumskunde durchgeführt. Forests play an important role in carbon fixation and in providing CO2 neutral raw materials. Due to predicted climate changes it is important to know to what extent European forests will be impacted by climate change, how best to mitigate these potential changes through adaptive forest management strategies, maintain current carbon fixation rates and minimize carbon emissions by forest operations. By utilizing the unique temperature and moisture gradient along a north-south orientation from Germany / Switzerland to Italy and South Africa, and with South Africas warmer climate and arid conditions, it is potentially possible to simulate future predicted climatic conditions in Europe. This methodology will also allow observations of the characteristics and behavior of close-to-nature forests versus plantation forests as found in each of the partner countries under climate change conditions. As deliverable, existing management tools will be adapted and improved to be able to provide predictions for suitable management strategies under climate changes conditions.
Das Projekt "Teilprojekt 2: Globale Zeitserien von Äolischem Staub, Aridität und Humidität" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Mainz, Institut für Geowissenschaften durchgeführt. Für jeden Kontinent und jeden Ozean sollen höchstaufgelöste und bestdatierte Datenreihen der Staubaktivität und der Vegetation auf einer gemeinsamen Zeitskala über die letzten 40.000 (130.000) Jahre zusammengestellt werden. Diese gemeinsame Zeitachse wird aus Stalagmit-Datierungen für jede Klimaregion separat aufgebaut und dann zu den Eiskerndatensätzen (CO2, Temperatur) und der orbitalen Insolationskurve in Bezug gesetzt. Gemeinsam können all diese Informationen zur Landoberflächenalbedo und Aridität/Humidität der PalMod Initiative als Grundlage für Validierung oder Forcing dienen. In der ersten Phase werden alle häufig zitierten Datensätze der Staub-/Lössaktivität für jeden Kontinent und Ozean aus Datenbanken und der publizierten Literatur zusammengestellt. Dabei werden insbesondere die Altersmodelle kritisch evaluiert. In vielen Fällen wird der Antragsteller direkten Kontakt mit den Produzenten der Daten suchen müssen, da Altersmodelle nur auf Basis der Erfahrung mit dem Kernmaterial (d.h. von den Erstbearbeitern) aufgebaut werden können. Neben der Zusammenstellung von Proxies zur Staubaktivität und Vegetationsbedeckung werden aus allen publizierten U/Th-Datierungen die Wachstumsphasen von Stalagmiten für die verschiedenen Klimazonen (Aridität/Humidität) zusammengestellt. Im ersten Jahr findet das 'DataMining' statt. Alle statistischen Informationen werden auf einer gemeinsamen Zeitachse in einer einheitlichen Datenmatrix zusammengeführt. Die geowissenschaftlich-klimatologische Auswertung und Interpretation und die 'modellfähigen Daten' der Trübung und Albedo wird an die Modellierergruppen weitergegeben.
Das Projekt "Struktur und Dynamik der Laerchenwaelder in der Waldsteppenzone im Nordwesten der Mongolei" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, Institut für Geographie durchgeführt. In der Waldsteppe im Nordwesten der Mongolei beschraenken sich die aus Laerchen (Larix sibirica) bestehenden Waelder ausschliesslich auf die nordexponierten Haenge, wo sie sich trotz des umgebenden baumfeindlichen semiariden Klimas durch komplexe oekologische Regelmechanismen erhalten koennen. Diese oekologisch sensiblen Laerchenwaelder unterliegen einem erheblichen Nutzungsdruck durch Beweidung und Holzentnahme seitens der Nomaden sowie durch kommerziellen Kahlschlag. Das Forschungsprojekt hat in erster Linie zum Ziel, das Laerchenwald-Oekosystem als Bestandteil der Waldsteppe insbesondere hinsichtlich seiner strukturellen Unterschiede und dynamischen Prozesse qualitativ und quantitativ zu erfassen. Die Bestimmung der Altersstruktur der Bestaende sowie die Abschaetzung des natuerlichen Regenerations- und Zuwachspotentials erfolgt unter Anwendung dendrochronologischer Methoden. Auf der Grundlage der erzielten Ergebnisse sollen Empfehlungen fuer Massnahmen zur Erhaltung und nachhaltigen Nutzung der Laerchenwaelder durch die lokale Nomadenbevoelkerung entwickelt werden, um eine langfristige und oekologisch angepasste Nutzung der begrenzten Ressource Wald zu gewaehrleisten.
Das Projekt "Teilprojekt: Salzstresstolerant in Quinoa" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Kulturpflanzenwissenschaften, Fachgebiet Physiologie der Ertragsstabilität (340k) durchgeführt. Die menschengemachte Umweltkatastrophe des Aral Sees und Wüste Aralkum (ASB) ist ein Paradebeispiel für die Entwicklung von Böden, deren Nutzung in der Landwirtschaft grenzwertig ist. Das semiaride Klima, abnehmende Niederschläge und verstärkte Wetterextreme haben im ASB in den letzten Jahrzehnten verstärkt Salzböden entstehen lassen, die eine landwirtschaftliche Nutzung und somit Versorgung der dort lebenden Bevölkerung (6,5 Mio.) immer schwieriger machen. Daher haben es sich die Projektpartner aus Usbekistan (ICBA, TSAU, IICAS) und Deutschland (UHOH, IGZ) zur Aufgabe gemacht, konventionelle Nutzpflanzen durch geeignete salztolerante Pflanzenarten wie Quinoa abzulösen. Eine erfolgreiche Etablierung von Quinoa zur Diversifizierung des Anbausystems verspräche, vorherrschende Armut und Mangelernährung zu mindern. Dafür werden Quinoa Linien, insbesondere aus der ICBA Genbank, unter Feld- und Laborbedingungen phänotypisiert, bewertet und auf ihre Eignung im ASB selektiert. Untersuchungen mit molekularbiologischen Methoden (RNAseq, qPCR) verbessern die Charakterisierung der Linien und helfen den Salzstresstoleranzmechanismus zu verstehen. Toleranz-Marker sind zu entwickeln und zu prüfen, um in der weiteren Selektion geeigneter Linien und Züchtung neuer Sorten eingesetzt zu werden. Derart selektierte Linien/Sorten werden nach bester agronomischer Praxis angebaut und ihre Eignung im ASB überprüft. Das Projekt berücksichtigt auch die potentiellen und praktischen Auswirkungen einer derartigen agronomischen Veränderung auf die lokalen Ernährungsgewohnheiten und Einkommensverhältnisse. Die Untersuchungen werden hauptsächlich von Doktoranden durchgeführt, die unter Betreuung und Anleitung erfahrener Wissenschaftler stehen. Im Anschluss sind die erzielten Erkenntnisse vor Ort den Bauern, Politikern und der Bevölkerung zu vermitteln. Mögliche Anschlussprojekte werden vorbereitet.
Das Projekt "Cleanergy Project/Refueling Station Namibia, Modul 2: Materials Compatibility and Safety for GH2 Technologies (GH2-MaCoSa)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung durchgeführt. An der Spitze des weltweiten Schubes Grüner Wasserstofftechnologien (GH2T) in Namibia ist die sicherheitsrelevante Forschung zur Materialkompatibilität direkt mit dem Bau neuer Anlagen aus geschweißten Stahlkomponenten zu verzahnen. Hierbei gilt es, Versagensrisiken infolge von H2-Metall-Interaktionen (HMI) zu minimieren, d. h. Wasserstoffabsorption und -risse abhängig von Temperatur, Druck und Servicedauer zu vermeiden. Höhere Temperaturen in dem maritimen Wüstenklima Namibias begünstigen die Wasserstoffabsorption an inneren Oberflächen. Zudem führen aggressive wässrige Kondensate auf den Außenflächen zur Lokalkorrosion mit Wasserstoffaufnahme in Spalten und Löchern. Dem ist bei der Neuerrichtung der GH2T-Anlagen in Namibia mit der Selektion innovativer Werkstoffe für eine sicherere und nachhaltigere Wasserstoffwirtschaft zu begegnen. Genau hier setzt die mit der Cleanergy Pilotanlage assoziierte Forschung an. Das erste Modul zur Kompatibilität geschweißter niedriglegierter Stähle für H2-Tanks und Transportleitungen im Druckbereich bis zu 100 bar hat zum Ziel, innovativere höher-feste Werkstoffe mit besserer Resistenz gegen Wasserstoffabsorption und -rissbildung zu identifizieren, mit Potential für Leichtbau, Einsparung von Ressourcen und Verarbeitungszeit. Das zweite Modul hat zum Ziel, schweißbare stabil-austenitische Stähle für Hochdruckleitungen bis zu 600 bar, mit hoher Resistenz gegen Lokalkorrosion sowie gegen wasserstoffbedingte Phasenumwandlungen und -risse zu finden. Als übergeordnetes Ziel soll noch mehr Vertrauen der Bevölkerung, der Regierung und der Industrie Namibias in die rapide wachsenden GH2T geschaffen werden: - Materialkompatibilität für einen sicheren und nachhaltigeren Betrieb der Anlagen - Kapazitätsbildung und Know-how-Transfer für die Schaffung von Arbeitsplätzen Der Wissensgewinn trägt zur H2-Readiness und zum Up-Scaling von Pilot- zu Großanlagen für eine sichere und nachhaltige Wasserstoffwirtschaft in Namibia und Deutschland bei.