Das Projekt "Vorhersage des Verhaltens von Stoffen, die potentiell das endokrine System schaedigen, im Boden mittels Vitellogenin-ELISA-Tests als Biosensoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Münster, Institut für Chemo- und Biosensorik durchgeführt. General Information: Some xenobiotic compounds present in industrial sewage sludges, industrial effluents and waterways have proven or suspected estrogenic and therefore can cause alterations in the endocrine function of fish and other organisms. Such alterations have been observed in major European watersheds. Endocrine disruption seems to correlate to high vitellogenin levels in male fish and thus a vitellogenin-based ELISA assay is likely to give an adequate prediction of endocrine disruptor activity in environmental systems. PRENDISENSOR focuses on the extension of existing knowledge on endocrine disruptors and their detection methodologies in order to understand their behaviour and to predict their environmental impact, specifically: - To adapt an existing model description for the behaviour of organic pollutants in soils, so that it adequately describes and predicts the 'bio'-availability of endocrine disruptors in soils and their presence in run-off. The model uses soil characteristics and (bio)chemical properties of the target compounds as input parameters. - To obtain field lysimeter and laboratory data, which quantify and mechanistically describe endocrine disruptor sorption, biodegradation and transport processes in soils from different European climate zones. Data are used to validate the adapted model. - To develop a biosensor, based on increased vitellogenin levels in fish, a biomarker for the presence of endocrine disruptors. To optimize the use of vitellogenin ELISA assays to screen environmental samples for the presence of estrogenic compounds. - To develop a river basin model to predict potential pollution of surface waters by sludge amended soils, which together with measured vitellogenin ELISA data will enable risk assessment for endocrine disruptors in a river basin. PRENDISENSOR brings together partners from four different EU countries, all having proven experience on one ore more of the scientific skills required to accomplish the project objectives: - Proven expertise and experience in biogeochemical modeling of the fate of (organic) chemicals in the soil/water environment. - Experience in the use of field lysimeters for pollutant transport studies - Experience in the study of mobilization/immobilization mechanisms relating to organic pollutants in soils, focusing on pollutant/humic matter interactions. - Experience in the development and use of biomarkers and biosensors like ELISA-assays. Results will be made available by the publication of scientific articles and a specific international workshop is foreseen to discuss project achievements. Standardization (ISO standards) of procedures, developed and optimized under PRENDISENSOR is envisaged. Prime Contractor: Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciencias e Technologia, Department of Sciences and Environmental Engineering; Monte de Caparica/Portugal.
Das Projekt "Simulation des Abflusses der Weser in Anlehnung an Klimarechnungen des DKRZ (Vorlaufprojekt)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, Leichtweiß-Institut für Wasserbau durchgeführt. Fuer das Einzugsgebiet der Weser, das durch relativ einfache Naturraeume ausgezeichnet ist, wird auf der Basis der Klimasimulation des DKRZ fuer das derzeitige Klima und fuer eine Klimasimulation fuer doppeltes CO2 das Abflussverhalten simuliert. Dabei werden unter Auswertung typischer synoptischer Situationen in Relation zu den Simulationen des derzeitigen Klimas aus den noch sehr grobrastrigen Ergebnissen der Simulationen der DKRZ fuer die einzelnen Teilgebiete des Einzugsgebietes typische regionale Niederschlags- und Verdungstungsfelder abgeleitet. Damit wird ein Flussgebietsmodell fuer die Weser betrieben und mit der beobachteten Abflussstatistik verglichen. Nachdem das Vorhaben am heutigen Klima entwickelt wurde, wird es auf Klimasimulationen fuer zukuenftige Klimate uebertragen. Gleichzeitig sollen die Arbeiten zu einer Verbesserung der Abflusssimulation des DKRZ beitragen.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Wasserwirtschaft, Hydrologie und landwirtschaftlichen Wasserbau (IWW) durchgeführt. Für die optimale Planung von Stadtentwässerungssystemen mittels mathematischer Simulationsmodelle werden lange kontinuierliche, zeitlich hoch aufgelöste Reihen des Niederschlages benötigt. Beobachtungsdaten stehen gewöhnlich nur in unzureichendem Maße zur Verfügung. Als Alternative können stochastisch generierte Niederschläge verwendet werden. Die Entwicklung eines stochastischen Niederschlagsmodells zur Erzeugung solcher Reihen und deren Testung hinsichtlich ihrer Eignung für verschiedene Fragen der Stadtentwässerung ist ein Hauptziel dieses Teilantrages. Ein weiteres Ziel besteht in der Untersuchung urbaner Flusshochwässer in kleinen städtisch geprägten Einzugsgebieten, deren optimale Modellierung nicht geklärt ist. Schließlich soll in Zusammenarbeit mit allen Projektpartnern des Verbundes ein einheitliches Vorgehen identifiziert werden, mit welchem eine deutschlandweite Bereitstellung repräsentativer Niederschlagszeitreihen ermöglicht wird. Niederschlagsmodellierung: 1) Weiterentwicklung N-Modell; 2) Regionalisierung N-Modell; 3) Synthetische Niederschläge aktuelles Klima; 4) Downscaling Niederschlag; 5) Synthetische Niederschläge zukünftiges Klima; 6) Ergebnisvergleich, Verfahrensauswahl - Urbane Flusshochwasser: 1) Aufbau, Kalibrierung der Modelle; 2) Sensitivitätsanalysen Landnutzung; 3) Langzeitsimulationen Gegenwart; 4) Überlagerungswahrscheinlichkeit Hochwasserwellen; 5) Erweiterung Flussgebietsmodell; 6) Langzeitsimulationen Zukunft.
Das Projekt "Kriterien zur Beurteilung und Vorhersage des Einflusses der Urbanisierung auf den Hochwasserabfluss" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hannover, Institut für Wasserwirtschaft, Hydrologie und landwirtschaftlichen Wasserbau durchgeführt. Aus der systematischen Analyse zahlreicher N-A-Ereignisse unterschiedlicher Einzugsgebiete sollen Kriterien abgeleitet werden, die Aussagen zu Hochwasserhaeufigkeit teilbebauter Einzugsgebiete sowie die Veraenderung der Hochwasserhaeufigkeit aufgrund zunehmender Urbanisierung ermoeglichen. Neben der gebietsspezifischen Abhaengigkeit ist auch die ereignisspezifische Abhaengigkeit zu untersuchen. Die Untersuchungen beschraenken sich auf kleine Einzugsgebiete (kleiner als 200 km). In einem Vorlaeufer-Projekt wurde die Standard-Einheitsganglinie entwickelt, ein Abflusskonzentrationsmodell fuer homogen bebaute Gebiete. Dieses Verfahren ist in das Flussgebietsmodell FLOUT eingearbeitet, so dass auch inhomogen bebaute Gebiete bearbeitet werden koennen. Dabei stellte sich heraus, dass Routing-Effekte in kleinen Einzugsgebieten eine untergeordnete Rolle spielen. Die Einheitsganglinie ist ereignisabhaengig. Sie wird flacher und laenger mit abnehmender Haeufigkeit des Ereignisses.
Das Projekt "Entwicklung eines Flussgebietsmodells fuer die Nidda bis Bad Vilbel (Niederschlag-Abfluss-Modell Nidda)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Darmstadt, Institut für Wasserbau, Fachgebiet Hydraulik und Hydrologie durchgeführt. Erhebung, Auswertung und Pruefung system- und ereignisspezifischer Daten; Aufstellung eines Systemplans, Modellerstellung; Auswertung von historischen N-A-Ereignissen und von Pegelstatistiken; Entwicklung einer repraesentativen Niederschlagsbelastung; Erstellung eines Ausuferungsplanes, Anpassung der Modellparameter; Simulationsrechnung T(ind=n) - jaehrlicher Abfluesse; Wirksamkeitspruefung des HRB Eichelsdorff; Wasserspiegellinienberechnung zur Ausweisung von Ueberschwemmungsgebieten.
Das Projekt "Auswirkungen der Klimaänderung auf das Grundwasser und Niedrigwasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Geo- und Umweltnaturwissenschaften, Professur für Hydrologie durchgeführt. Aufgrund aktueller Klimaprojektionen ist es sehr wahrscheinlich, dass in der Schweiz zukünftig vermehrt Trockenperioden insbesondere im Sommer auftreten werden. Längere Trockenperioden sind zum Beispiel kritisch für die Wasserversorgung, die Gewässerökologie, grundwasserabhängige Ökosysteme oder die Wassertemperatur und Wasserqualität. In solchen Trockenperioden ist das Grundwasser eine der wichtigsten Wasserressourcen für Fließgewässer. Dementsprechend ist das hydrologische Verhalten eines Einzugsgebietes bei Niedrigwasser oft durch Interaktionen zwischen Grundwasser und Oberflächenwasser (GW-OW-Interaktionen) gesteuert. Diese Interaktionen sind von einer starken räumlichen und zeitlichen Abhängigkeit geprägt. Mit Hilfe von physikalisch-hydrogeologischer und hydrologischer Modellierung unter Einbeziehung von detaillierten Messungen sollen trockenheitssensitive Einzugsgebiete identifiziert werden, um in diesen den Einfluss von Klimaänderung, Gebietseigenschaften und Wasserbewirtschaftung auf Niedrigwasser quantitativ abzuschätzen und geeignete Monitoringstrategien und Handlungsempfehlungen zu entwickeln. Dabei werden insbesondere Einzugsgebiete analysiert, welche hydrologisch und hydrogeologisch gut erforscht sind, um das Prozessverhalten von Einzugsgebieten als Kopplung aus hydrogeologischen Strukturen und hydrologischen Einzugsgebietsmodellen abzubilden. Durch die Analyse von GW-OW-Interaktionen kann sowohl der Einfluss von Gebietseigenschaften auf Niedrigwasser charakterisiert, aber auch die klimatische Sensitivität und die Zusammensetzung der Abflusskomponenten (Niederschlags-, Oberflächenwasser, Grundwasser) während Trockenperioden besser verstanden werden. Ein wichtiges Resultat wird ein weiterentwickeltes hydrologisches Modell sein, welches die wichtige GW-OW-Interaktionen aufgrund der vorherrschenden hydrogeologischen Struktur an dieser Schnittstelle berücksichtigt. Das konzeptionelle Modell wird es ermöglichen, die Resultate detaillierter physikalisch-basierter Modellanwendungen auf andere Gebiete zu übertragen. Hierbei sollen auch die Auswirkungen von langjährigen Trockenperioden untersucht werden. Die gewonnenen Erkenntnisse aus diesem Projekt sollen Anpassungsmaßnahmen an die Auswirkungen klimatischer Veränderungen unterstützen. Dabei sollen Werkzeuge zum Management von Wasserressourcen in Hinblick auf Trockensituationen entwickelt werden, wie z.B. die Ausweisung von Risikogebieten, die Verbesserung von Frühwarnung und eine Klassifizierung der Einzugsgebiete durch unterschiedliche Steuerungsmechanismen von Trockenheit (Klimasensitivität, Einfluss der Gebietseigenschaften).
Das Projekt "Verbesserung der agro-hydrologischen Simulation der Bewässerung in Flussgebieten unter extremen klimatischen Bedingungen mit Ensembles (icee)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hannover, Institut für Hydrologie und Wasserwirtschaft durchgeführt. Die landwirtschaftliche Bewässerung gehört zu den größten Wasserverbrauchern weltweit. Bei hydrologischen und wasserwirtschaftlichen Studien, z.B. Klimafolgenabschätzungen, spielt die Bewässerung aufgrund ihres Einflusses auf die Wasserbilanz eine wesentliche Rolle. Der Bewässerungsbedarf kann durch höheren Bedarf an Nahrungsmitteln sowie Klimaänderungen regional stark ansteigen. Geringe Wasserverfügbarkeit kann die weitere Entwicklung der bewässerten Landwirtschaft limitieren. Daher ist eine zuverlässige Prognose des künftigen Bewässerungsbedarfs eine wesentliche Planungs- und Entscheidungsgrundlage für Landwirtschaft und Wasserwirtschaft. Die Bewässerung auf der regionalen Maßstabsebene (Flusseinzugsgebiete oder Bewässerungsprojekte von mehreren 100 km2 bis zu größer als 100.000 km2) kann in agrar-hydrologischen Flussgebietsmodellen wie SWAT simuliert werden. Vorhergehende Arbeiten zeigten sowohl das Potential, aber auch Defizite dieser Modelle im Vergleich zu Modellen auf der Feldskala. Der Modellunsicherheit in der Simulation der Bewässerungsmengen wurde auf beiden Skalen bisher wenig Beachtung geschenkt. Dies mag an vielen Faktoren liegen, u.a. auch der schlechten Verfügbarkeit von langjährigen Aufzeichnungen über die tatsächlich erfolgte Bewässerung und deren Steuerung. In diesem Vorhaben sollen sowohl die Parameterunsicherheit als auch die strukturelle Unsicherheit von agrar-hydrologischen Modellen für die Feldskala als auch die regionale Skala untersucht werden. Dazu werden Daten von langjährig betriebenen Versuchsfeldern zur Bewässerung in drei Ländern unterschiedlicher Klimazonen verwendet: Deutschland (Versuchsfelder Hamerstorf in Niedersachsen, humid), Indien (Versuchsfelder des IIT Kharagpur, Monsun) und USA (Versuchsfelder des USDA in Texas, semi-arid). Für das Modell SWAT werden Untersuchungen zur Parameterunsicherheit zu Bodenfeuchte, Bewässerung und Ertrag durchgeführt. Auf der Feldskala werden mehrere agrar-hydrologische Modelle gerechnet. Aus den Erkenntnissen der Feldskala sollen die Bewässerungsroutinen in SWAT verbessert werden, wobei auch Bodenfeuchte und Pflanzenwachstum als relevante Prozesse für die Triggerung der automatischen Bewässerung betrachtet werden. Mit dem Ziel, Prognosen des Bewässerungsbedarfs zu verbessern und mit Unsicherheitsinformationen zu versehen, wird für die Untersuchungsflächen ein Ensemble aus mehreren Modellen und mehreren Parametersätzen (Super-Ensemble) generiert. Dieses wird kalibriert und dadurch auf die besten Mitglieder reduziert (Sub-Ensemble). Anwendungen des Ensembles sind auf der langfristigen strategischen Ebene Klimafolgenschätzungen, auf der kurz- bis mittelfristigen operationellen Ebene die Bewässerungsberatung. Für letztere soll untersucht werden, ob die seit kurzem verfügbaren sub-saisonalen (S2S) Ensemblevorhersagen des ECMWF eine Verlängerung des Vorhersagezeitraums des Bewässerungsbedarfs auf bis zu einen Monat erlauben.
Das Projekt "Wasserstandsvorhersage fuer die Bundeswasserstrassen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Gewässerkunde durchgeführt. Parallel zu einem rein statistischen Vorhersageverfahren wurde ein weitgehend deterministisches Flussgebietsmodell erarbeitet, das in Form einzelner hydrologisch-physikalischer Bausteine u.a. die Niederschlagskonzentration, die Abflussbildung und die Abflusstransformation beruecksichtigt. Nach Errichtung des Datenerfassungs- und Uebertragungssystems soll dieses deterministische Modell zunaechst fuer die taegliche Wasserstandsvorhersage am Pegel Maxau eingesetzt werden, wobei eine von der ETH Zuerich erstellte Wasserstandsvorhersage fuer den Pegel Rheinfelden einbezogen wird. Das Modell eignet sich auch zur Wasserstandsvorhersage waehrend fortschreitenden Ausbaus und bei kuenstlichen Abflussregulierungen. Es laesst sich daher vorrangig auch zur Steuerung von Hochwasserwellen einsetzen. Zur Zeit wird das Neckargebiet einbezogen und die Erweiterung auf den Rheinpegel Worms getestet.
Das Projekt "Projektverbund: Fallstudie Weseraestuar - Teilprojekt: Wasserwirtschaft (Klimaaenderung und Unterweserregion)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, Leichtweiß-Institut für Wasserbau durchgeführt. Im Teilprojekt Wasserwirtschaft soll ein mathematisches Flussgebietsmodell FGM fuer die Unterweser aufgestellt werden. Das FGM bilanziert fuer eine naturnahe Simulation Niederschlag, Verdunstung, Abfluss und Schwebstoff. Durch die Konzeption des FGM als offenes Modell koennen Veraenderungen hinsichtlich Kuestenschutz- oder Renaturierungsmassnahmen aufgenommen werden. Die Zufluesse aus der mittleren und oberen Weser werden aus einem bestehenden Flussgebietsmodell gewonnen. Im Anschluss an die Wasserhaushaltssimulation beobachteter langer Zeitraeume (Wasserwirtschaftsjahre) und einzelner Abflussereignisse sollen zukuenftige Veraenderungen des Wasserhaushaltes und des Suesswasserabflusses durch Verwendung von Klimaszenarien prognostiziert werden. Die Ergebnisse des Wasserhaushaltsmodells stellen dabei unverzichtbare Eingaben fuer die Untersuchungen der anderen Teilprojekte (TP) dar. Modellierung des Status Quo des Wasserhaushaltes der in die Unterweser muendenden Unterweser-Nebenfluessen und im Be- und Entwaesserungssystem der Flussmarschen mittels eines Flussgebietsmodells. Ueber die unmittelbare Bedeutung fuer die Fallstudie hinaus sind die Ergebnisse auch von Bedeutung fuer die Planung veraenderter Be- und Entwaesserungsbauwerke bzw. deren Steuerung. Modellierung der Wirkungen der Klimaszenarien auf den Wasserhaushalt und Bestimmung des Hochwasserrisikos. Ermittlung potentieller Schadensfunktionen. Ueber die Fallstudie hinaus wird dem Kuestenschutz damit auch ein fortschrittliches Planungsinstrument an die Hand gegeben. Modellierung der Wirkungen verschiedener Kuestenschutzstrategien und einer veraenderten landwirtschaftlichen Nutzung auf den Wasserhaushalt. Ableitung und Bewertung von wasserwirtschaftlichen Handlungsoptionen. Die Ergebnisse sind auch von unmittelbarer Bedeutung fuer die regionale Kuestenschutzplanung. Simulation des Suesswasserhaushalts im Einzugsgebiet der Unterweser und den umgebenden Marschen mit einem klimasensitiven Flussgebietsmodell.
Das Projekt "Hochwasservorhersage und -steuerung der Retentionsbecken im Einzugsgebiet des Wienflusses" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Wasser und Gewässerentwicklung Karlsruhe, Bereich Wasserwirtschaft und Kulturtechnik durchgeführt. In der Stadt Wien ist die Neugestaltung des Wienflusses mit der Umgestaltung des Flußbettes in eine erlebbare Wasserfläche mit einem begleitenden Fuß- und Radweg geplant. Dafür ist neben der Sanierung des Gewässerbettes die Errichtung eines zusätzlichen Entlastungskanal im bestehenden Flussbett vorgesehen. Voraussetzung dafür ist die Umsetzung eines erweiterten Hochwasserrückhaltekonzepts, das neben dem Ausbau der bestehenden Anlagen auf Basis eines Hochwasservorhersagemodells die Anforderungen einer ggf. bedarfs- und ereignisspezifischen Steuerung der Beckenstandorte ermöglicht. Langfristiges Ziel ist es auf Basis der modellierten Abflussvorhersage ein geeignetes Steuerungsreglement für die verfügbaren Hochwasserrückhalteräume zu finden, so dass in Anhängigkeit der prognostizierten Gefährdungslage notwendigen Schutzmaßnahmen rechtzeitig getroffen werden können. Das Einzugsgebiet des Wienflusses erstreckt sich bis zur Mündung in den Donaukanal über eine Fläche von AE = 230 km2. Davon entfallen auf das versiegelte und kanalisierte Wiener Stadtgebiet ca. 57 km2. Im den ländlichen Bereichen des Einzugsgebiets können aufgrund der geologischen Lage in der Flyschzone ungewohnt hohe Abflussbeiwerte auftreten. Die Charakteristik des Einzugsgebiets führt zu einer kurzen Reaktionszeit auf Niederschlagsereignisse und damit zu einem schnellen Ablaufen von Hochwasserwellen. Für einen effizienten, ereignisoptimierten Einsatz ist ein Modellkonzept erforderlich, dass im Hochwasserfall in kurzen Zeitschritten die aktuelle Hochwassersituation im Einzugsgebiet erfassen kann. Das Vorhersagemodell basiert daher auf einem flächendetaillierten Niederschlag-Abfluss-Modell (Flussgebietsmodell - FGM), das auf Basis einer ereignis- und gebietsspezifischen Datengrundlage über geeignete Modellparameter adaptiv an die vorhandene Abflusssituation angepasst wird. Dazu werden mittels Datenfernübertragung (DFÜ) Messdaten über Abfluss, Niederschlag und Temperatur im Einzugsgebiet an das Modell übermittelt. Mit den Inputgrößen einer Niederschlags- und Temperaturvorhersage kann das Modell somit Hochwasserabflussvorhersagen mit hoher Genauigkeit und ausreichend langer Vorhersagezeit berechnen. Ergänzend zu der bestehenden Modellkonzeption von 2000 wurde im Anschluss an den Auf- und Ausbau des Online-Messnetzes im Einzugsgebiet eine Anpassung der bisherigen Modellkomponenten daran durchgeführt worden. Ziel war es dabei die Struktur des bestehenden Vorhersagemodells an die Gegebenheiten und den Umfang des nun realisierten Online-Messnetzes im Einzugsgebiet anzupassen. Somit konnte die formale Installation des Vorhersagemodell 2007 durchgeführt werden. Anschließend soll nun zunächst eine Probeinstallation und -betrieb durchgeführt werden.
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