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Der Umgang mit Nichtlinearitäten und die Frage des Upscaling stellen eine der größten Herausforderungen für technische und umweltrelevante Anwendungen im Gebiet der Strömungs- und Transportphänomene in porösen Medien dar. Eine Vielzahl hierarchischer (räumlicher und zeitlicher) Skalen können in porösen Medien identifiziert werden, die im Allgemeinen mit deren Heterogenitätsstrukturen zusammenhängen. Strömungs- und Transportphänomene können von gekoppelten Mechanismen verursacht oder beeinflusst werden, die von einem nichtlinearen Zusammenspiel von physikalischen, (geo-)chemischen und/oder biologischen Prozessen herrühren. Um Probleme auf diesem Feld sinnvoll angehen zu können, ist eine interdisziplinäre Umgebung unerlässlich. Die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zeichnen sich in den unterschiedlichsten Arbeitsgebieten aus: angewandte Mathematik, Umwelt- und Bauingenieurwesen, Geowissenschaften und Erdölingenieurwissenschaften. Die gemeinsamen niederländisch-deutschen Forschungsprojekte werden an der TU Delft, der TU Eindhoven, der Universität Utrecht und der Universität Stuttgart durchgeführt. Grundlagenforschung, so wie etwa die Anwendung stochastischer Modelle und die Entwicklung effizienter numerischer Methoden, soll mit angewandter Forschung auf Feldern wie der Optimierung von Brennstoffzellen, Sequestrierung von CO2 oder der Vorhersage von Hangrutschungen verbunden werden. Als mögliche weiterführende Themen werden auch Anwendungen in der Papierherstellung oder der Biomechanik angestrebt. Ein zentraler Aspekt des Internationalen Graduiertenkollegs ist ein Lehrprogramm, das die Unterstützung von Lehre und Forschung von jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern zum Ziel hat. Dies soll erreicht werden, indem anspruchsvolle Kurse angeboten werden, die typischerweise die Fragestellungen der jungen Wissenschaftler abdecken. Außerdem soll alle vier Wochen via Videokonferenz ein Graduiertenseminar zur Diskussion von Forschungsergebnissen stattfinden. Es soll weiterhin ein Austauschprogramm geben, das Doktorandinnen und Doktoranden erlaubt, sechs bis neun Monate im Partnerland zu verbringen. Das somit entstehende internationale und interdisziplinäre Umfeld wird es Doktorandinnen und Doktoranden ermöglichen, effizient Spitzenforschung auf dem Feld der Nichtlinearitäten und des Upscaling im Untergrund durchzuführen.
Die Reaktion von Böden auf erosionsbedingte Störungen ist eine der großen Unsicherheiten bei der Vorhersage von zukünftigen Treibhausgasflüssen von Böden zur Atmosphäre in Erdsystemmodellen. Das tropische Afrika ist dabei ein wichtiger globaler Hotspot von Klima- und Landnutzungswandel. Schnell wachsende Bevölkerung, Abholzung der Primärwälder zur Schaffung von Ackerflächen sowie die damit einhergehende Bodendegradation stellen die Region vor große Herausforderungen. Es wird erwartet, dass dort noch in diesem Jahrhundert bedeutende Änderungen sowohl in Bezug auf biogeochemische Kreisläufe in Böden, als auch den Fluss von Kohlenstoff (C) zwischen Boden, Vegetation und der Atmosphäre auftreten werden. Da sich der Großteil unseres Prozessverständnisses des Kohlenstoffzyklus aus den Klimazonen der mittleren Breiten ableitet, ist unklar wie sich die Kohlenstoffdynamik in den Tropen entwickeln wird. Es ist wichtig, diese Wissenslücke zu füllen, da tropische Ökosysteme Dienstleistungen von globaler Bedeutung übernehmen, wie zum Beispiel der Kohlenstoffspeicherung in Pflanzen und Böden, Biomasseproduktion und letztlich Lebensmittelversorgung der Region. Ziel des vorgeschlagenen Projektes TROPSOC ist es daher ein mechanistisches Verständnis der Kohlenstoffsequestrierung und -mineralisierung in Böden des tropischen Afrikas zu entwickeln. Die Studienflächen im östlichen Bereich des Kongo-Einzugsgebietes bieten eine einzigartige Kombination aus geologisch unterschiedlichem Ausgangsmaterial für die Bodenbildung und verschiedenen Ebenen der Störung durch den Menschen, welche unter tropisch-feuchtem Klima stattfindet. TROPSOC wird wesentlich dazu beitragen, die folgenden Fragen zu beantworten: 1. Wie werden sich Kohlenstoffflüsse und -speicherung in tropischen Systemen zwischen Böden, Pflanzen und der Atmosphäre entwickeln und unterscheiden mit Bezug auf die Steuerungsfaktoren: Geologie, Boden, Störungen durch den Menschen und Topographie? 2. Wie beeinflusst die Biogeochemie von tropischen Böden die Schwere der erosiven Störung des tropischen Kohlenstoffzyklus? 3. Wie kann man die Kontrollmechanismen der Bodenkohlenstoffdynamik in einer räumlich expliziten Weise modellieren? TROPSOC wird maßgeblich zum besseren Verständnis der Faktoren beitragen, welche die räumliche Verteilung und zeitliche Dynamik von organischen Kohlenstoff in tropischen Böden steuern. TROPSOC wird Daten und Modelle erzeugen welche die Lücke zwischen lokalem Prozessverständnis und großräumlicher Modellierung des Kohlenstoffzyklus in tropischen Böden schließt. Dies wird letztlich dazu beitragen, die Unsicherheit im Zusammenhang mit terrestrischen Kohlenstoffflüssen und der Reaktion von Böden auf Störungen zu reduzieren, was eines der größten Probleme in aktuellen Erdsystemmodellen und bei der Beurteilung von Ökosystemdienstleistungen darstellt.
Die Hochwald Foods GmbH verarbeitet als genossenschaftlich strukturiertes Unternehmen die von den bäuerlichen Anteilseignern gelieferte Rohmilch. Am Standort in Hünfeld betreibt das Unternehmen eine Produktionsstätte für Käseprodukte. Als Nebenprodukt bei der Käseherstellung fallen große Mengen Molke an, die bisher als Tierfutter oder als Nahrungsergänzungsmittel genutzt wurde. Um eine höherwertige Verwertung z.B. als Zusatz in Säuglingsnahrung, zu erreichen, wurde in Hünfeld ein neues Demineralisierungs- und Trockenwerk gebaut. Dieses erreicht hohe Demineralisierungsgrade und ist das erste Werk dieser Art in Deutschland. Die aus diesem Werk anfallenden, hoch organisch belasteten und stark salzhaltigen Abwasserströme konnten nicht wie bisher die Abwässer der Käseproduktion der kommunalen Kläranlage zugeführt werden. Daher wurde eine Industrieabwasserreinigungsanlage (IAR) geplant, gebaut und parallel zum Demineralisierungs- und Trockenwerk in Betrieb genommen. Es fallen pro Tag ca. 2300 Kubikmeter Abwasser an, mit hohen Belastungen an chemischem Sauerstoffbedarf (CSB), Phosphor, Chlorid und Kalium. Das Abwasseraufkommen verteilt sich etwa gleich auf vier Teilströme, organisch gering belastete Abwässer, organisch hoch belastete Abwässer und überwiegend mineralisch belastete Abwässer aus dem Trockenwerk sowie einen Teilstrom aus der Käseproduktion. Zur zielgerichteten Behandlung werden diese in separaten Leitungen der IAR zugeführt. Die Behandlung erfolgt in den Verfahrensschritten: Elektrodialyse; Reduzierung der Chloridfracht um 1/3 und der Kaliumfracht um 2/3 gegenüber dem Ausgangswert, das entspricht einer Eliminationsleistung von min. 2.200 Kilogramm Chlorid pro Tag bzw. 1.600 Kilogramm Kalium pro Tag Flotation ungelöster Stoffe Anaerobe Abwasserbehandlung; CSB- Abbau, Erzeugung von Biogas als Wertstoff aus einem salzreichen Substrat MAP- Fällung; Entfernung von Phosphor und Erzeugung von Magnesiumammoniumphosphat als Wertstoff Aerobe Abwasserbehandlung in SBR- Reaktoren; weitergehende P- und N- Elimination in einem salzreichen Substrat Die Teilströme, die hohe Konzentrationen an anorganischen Salzen enthalten, werden der Elektrodialyse zugeführt, wobei die Ionen über monovalente Membranen aufkonzentriert und ausgeschleust werden. Die Trockenwerksabwässer, die stark mit organischen Verbindungen (Molkeprotein, ungelöste Stoffe) verunreinigt sind, werden der Flotationsanlage zugeführt, in der unter Zuhilfenahme von Flockungsmitteln ein Teil des CSB sowie Schwebstoffe entfernt werden. Im Wesentlichen wird die Flotation im Sinne einer Fettabscheidung betrieben. Das aus der Flotation ablaufende Wasser wird anschließend dem anaerob arbeitenden R2S- Reaktor zugeführt, in dem der überwiegende Teil der Organik abgebaut wird. Dann wird das Abwasser der MAP-Fällstufe zugeführt, wobei vorgesehen ist, das ausgefällte Magnesiumammoniumphosphat als Wertstoff zu vermarkten. Der Ablauf der MAP-Fällstufe wird anschließend im Belebungsverfahren aerob weiterbehandelt. Dabei kommen zwei SBR- Reaktoren (Sequencing Batch Reaktor) zum Einsatz, die wechselseitig beschickt werden. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, mittels Nachfällung weitere Phosphorverbindungen zu eliminieren. Die Eliminationsleistung von Phosphor beträgt über 99,5 Prozent, die gute Eliminationsleistung der organischen Belastung ist über die über 99-prozentige Minderung des chemischen Sauerstoffbedarfs ersichtlich. Diese erstmalig angewendete Technikkombination kann außer bei weiteren Molkedemineralisierungs- und trockenwerken auch zu Minderung von Gewässerbelastungen durch Abwassereinleitungen in anderen Branchen zum Einsatz kommen, die durch hohe organische Frachten als auch hohen Frachten an einwertigen Ionen gekennzeichnet sind. Als Beispiele sind die Zucker- bzw. Bioethanol- und die Lederherstellung zu nennen. Branche: Nahrungs- und Futtermittel, Getränke, Landwirtschaft Umweltbereich: Wasser / Abwasser Fördernehmer: Hochwald Foods GmbH Bundesland: Hessen Laufzeit: 2014 - 2016 Status: Abgeschlossen
To systematically bring nature back to cities, the EU Biodiversity Strategy calls upon cities with over 20,000 inhabitants to develop Urban Greening Plans (UGP). Nature based solutions (NbS) are at the centre of UGPs, addressing climate resilient infrastructures and biodiversity in cities together. They should agree with existing planning instruments. This paper points towards the need for enabling governance, regulatory and financing frameworks and guidance, accompanying future UGP, leading to five recommendations. Quelle: www.umweltbundesamt.de
Salt marshes along the Wadden Sea coast are often shaped by anthropogenic alterations to their hydrology and sedimentation. To investigate the effects of hydrological restoration through summer dike openings on soil carbon storage capacities, soil samples were collected from four study sites along the Lower Saxony Wadden Sea coast, Germany. Each site featured restored areas, i.e., former summer polders reconnected to tidal exchange, and reference salt marshes adjacent to the polders. The polders varied in restoration age, i.e., 0 (control, not restored), 8, 14, and 28 years, forming a chronosequence for temporal analysis, while the reference salt marshes remained unchanged. Soil samples were taken along transects that represented different marsh zones, including pioneer, lower salt marsh, and upper salt marsh. The soil samples covered soil layers down to a depth of 100 cm and were collected in five sections of 20 cm using an Edelman corer. Total carbon, organic carbon, and inorganic carbon were analyzed using CN-elementary analysis and calcimeter methods. This dataset provides valuable insights into the potential of hydrological restoration measures to enhance soil carbon sequestration in salt marshes.
Im Jahr 2022 trugen organische Böden etwa 7,1 % zu den gesamten nationalen Emissionen in Deutschland bei. Paludikultur, die land- oder forstwirtschaftliche Nutzung wiedervernässter Moorflächen, gilt als eine der vielversprechendsten Maßnahmen zur Minderung der Treibhausgasemissionen (THG) aus organischen Böden. Jüngste Studien deuten auf hohe CO2-C-Sequestrierungsraten hin, mit einer durchschnittlichen Aufnahme von etwa 13,0 t CO2-Äq ha-1 a-1 in richtig bewirtschafteten Paludikulturen. Die Umwandlung entwässerter Ackerflächen in Niedermoor-Paludikulturen könnte somit ein Minderungspotenzial von bis zu 53,4 t CO2-Äq ha-1 a-1 erreichen und Paludikulturen damit zu einer der effektivsten naturbasierten Lösungen im Klimaschutz machen. Allerdings bleibt die langfristige Stabilität der gemessenen hohen CO2-Aufnahmekapazität unklar, da alle bisherigen THG-Studien an Standorten durchgeführt wurden, an denen die Pflanzen erst vor Beginn der Messungen etabliert wurden. Das begrenzte Wissen über die Langzeiteffekte von Wiedervernässung und Paludikultur auf die THG-Reduktion erschwert derzeit deren Einbeziehung in nationale Inventare und behindert so Minderungsmaßnahmen und politische Entscheidungen. Neben der Emissionsminderung muss zudem die Resilienz von Paludikulturen gegenüber den Folgen des Klimawandels, insbesondere Trockenperioden, gewährleistet sein. Daher besteht ein dringender Bedarf an Langzeituntersuchungen und an einem vertieften Verständnis des C-Kreislaufs und der Mechanismen der C-Sequestrierung für ein breites Spektrum an Paludikulturen. Das Ziel des beantragten Projekts ist es, den Verbleib von neu assimiliertem atmosphärischem CO2-C in verschiedenen C-pools zu bestimmen. Zudem soll die Stabilität und das potenzielle Risiko der Remobilisierung von kürzlich gespeichertem C unter kontinuierlich nassen Bedingungen im Vergleich zu Klimawandel bedingten Dürreperiode für drei Paludikulturarten (Carex acutiformis, Phalaris arundinacea, Typha latifolia) bewertet werden. Unter Feldbedingungen sollen die CO2-Aufnahme der Pflanzen, der C-Transfer und der C-Metabolismus im Pflanzen-Boden-Atmosphären-Kontinuum über unterschiedliche Zeiträume quantifiziert werden. In der Vegetationsperiode 2026 sollen dabei die drei Paludikulturarten ein- bis neunmal für kurze Zeiträume mit 13C-angereichertem CO2 markiert werden. Zudem wird das langfristige THG-Minderungspotenzial der drei Paludikulturarten quantifiziert und die Auswirkungen einer Klimawandel bedingten Trockenperiode untersucht. Alle Feldexperimente werden an einer vollständig eingerichteten Versuchsfläche der HSWT-PSC durchgeführt. Für hochfrequente und präzise THG- und delta13C-Messungen in CO2 und CH4 wird ein neuartiges, vollautomatisiertes, haubenbasiertes THG-Messsystem eingesetzt. Neben den THG- und Isotopenmessungen werden Proben von Pflanzen, DOC, gelöstes CO2 und CH4, SOC, Cmic sowie biochemische Fraktionen der Biomasse und des Bodens am Thünen-Institut auf delta13C-Isotopensignaturen analysiert.
Dieses zentrale Projekt ist für die administrative und wissenschaftliche Durchführung des Sonderforschungsbereichs verantwortlich. Dies beinhaltet (i) die Koordinierung, Planung und Überwachung des Projekthaushaltes, (ii) das Management der Logistik und der Forschungsinfrastruktur, (iii) die Unterstützung bei der Beschaffung von Genehmigungen, insbesondere mit Bezug auf das Übereinkommen über die biologische Vielfalt, (iv) die Öffentlichkeitsarbeit, (v) die Koordination und Planung von Gleichstellungsmaßnahmen (Diversity Kompetenz, Karriereplanung der Wissenschaftlerinnen, Vereinbarkeit von Familie und Karriere) sowie (vi) die Organisation und Durchführung von wissenschaftliche Workshops und Konferenzen.
Der thermischen Nutzung fester biogener Brennstoffe kommt heutzutage eine wesentliche Bedeutung für die Bereitstellung von Energie zu. Weiters werden Abfallstoffe (zB Kunststoffe) zunehmend thermisch entsorgt bzw. genutzt, nicht zuletzt wegen der neuen Deponieverordnung in Österreich. Daher ist es von entscheidender Bedeutung diese Anlagen möglichst effizient und umweltfreundlich zu betreiben. Einerseits wird dadurch ein möglichst hoher Energiegewinn erzielt, andererseits eine möglichst geringe Umweltbelastung durch die entstehenden Abgase angestrebt. Die Kenntnis über den Ort der Energiefreisetzung und den Sauerstoffbedarf abhängig vom Pyrolysefortschritt bzw. vom Ort sind daher von großer Bedeutung. Die Pyrolyse spielt bei jeder thermischen Umwandlung fester Brennstoffe eine entscheidende Rolle, insbesondere bei Biomasse, da Biomasse einen hohen Anteil an Flüchtigen (zum Beispiel Fichte mit ca.85 Prozent Flüchtige, davon ca. 70 Prozent Teere) aufweist, welche bei der Pyrolyse freigesetzt werden und daher den Verbrennungsablauf besonders beeinflussen. Da der Heizwert von Flüchtigen (inklusive Teer) und der Sauerstoffbedarf derselbigen von Bedeutung für die Prozessführung von Vergasungs- und Verbrennungsanlagen sind, sollen diese Parameter eingehender untersucht werden. In Vorprojekten wurde bereits auf den Einfluss von zum Beispiel Partikelgröße und Feuchtegrad von Biomasse auf die Flüchtigenausbeute bei der Pyrolyse eingegangen. In der Praxis bereiten vor allem die Teere immer wieder Probleme und sollen daher in dieser Arbeit eingehender untersucht werden. Die Untersuchung ihrer Zusammensetzung ist auf Grund der komplexen chemischen Struktur sehr aufwendig und teuer. Die in diesem Projekt vorgestellte, neu konzipierte Versuchsanlage, welche eine Kombination einer thermogravimetrischen Apparatur und eines differentiellen Durchfluss-Kalorimeters darstellt, ermöglicht es den Heizwert und den Sauerstoffbedarf der Teere und der Flüchtigen zu untersuchen, ohne deren Zusammensetzung analysieren zu müssen. Dadurch wird eine einfache, rasche und kostengünstige Möglichkeit geschaffen, den Heizwert der Flüchtigen und des Teers abhängig von der Zeit bzw. des Umwandlungsfortschritts experimentell zu ermitteln und somit auch Rückschlüsse auf die Crackreaktionen ermöglicht. usw.
Water, carbon and nitrogen are key elements in all ecosystem turnover processes and they are related to a variety of environmental problems, including eutrophication, greenhouse gas emissions or carbon sequestration. An in-depth knowledge of the interaction of water, carbon and nitrogen on the landscape scale is required to improve land use and management while at the same time mitigating environmental impact. This is even more important under the light of future climate and land use changes.In the frame of the proposal 'Uncertainty of predicted hydro-biogeochemical fluxes and trace gas emissions on the landscape scale under climate and land use change' we advocate the development of fully coupled, process-oriented models that explicitly simulate the dynamic interaction of water, carbon and nitrogen turnover processes on the landscape scale. We will use the Catchment Modelling Framework CMF, a modular toolbox to implement and test hypothesis of hydrologic behaviour and couple this to the biogeochemical LandscapeDNDC model, a process-based dynamic model for the simulation of greenhouse gas emissions from soils and their associated turnover processes.Due to the intrinsic complexity of the models in use, the predictive uncertainty of the coupled models is unknown. This predictive (global) uncertainty is composed of stochastic and structural components. Stochastic uncertainty results from errors in parameter estimation, poorly known initial states of the model, mismatching boundary conditions or inaccuracies in model input and validation data. Structural uncertainty is related to the flawed or simplified description of natural processes in a model.The objective of this proposal is therefore to quantify the global uncertainty of the coupled hydro-biogeochemical models and investigate the uncertainty chain from parameter uncertainty over forcing data uncertainty up the structural model uncertainty be setting up different combinations of CMF and LandscapeDNDC. A comprehensive work program has been developed structured in 4 work packages, that consist of (1) model set up, calibration and uncertainty assessment on site scale followed by (2) an application and uncertainty assessment of the coupled model structures on regional scale, (3) global change scenario analyses and finally (4) evaluating model results in an ensemble fashion.Last but not least, a further motivation of this proposal is to provide project results in a manner that they support planning and decision taking under uncertainty, as this proposal is part of the package proposal on 'Methodologies for dealing with uncertainties in landscape planning and related modelling'.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 1456 |
| Europa | 9 |
| Global | 3 |
| Kommune | 27 |
| Land | 841 |
| Schutzgebiete | 2 |
| Weitere | 53 |
| Wirtschaft | 19 |
| Wissenschaft | 420 |
| Zivilgesellschaft | 85 |
| Type | Count |
|---|---|
| Bildmaterial | 1 |
| Daten und Messstellen | 668 |
| Ereignis | 61 |
| Förderprogramm | 1164 |
| Gesetzestext | 8 |
| Lehrmaterial | 1 |
| Mitmachportal | 1 |
| Text | 340 |
| Umweltprüfung | 28 |
| unbekannt | 69 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 774 |
| Offen | 1540 |
| Unbekannt | 26 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 2143 |
| Englisch | 723 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 273 |
| Bild | 44 |
| Datei | 80 |
| Dokument | 569 |
| Keine | 1091 |
| Unbekannt | 4 |
| Webdienst | 1 |
| Webseite | 750 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 1802 |
| Lebewesen und Lebensräume | 2134 |
| Luft | 1647 |
| Mensch und Umwelt | 2325 |
| Wasser | 1733 |
| Weitere | 2308 |