API src

Found 1000 results.

Related terms

Flood risk in a changing climate (CEDIM)

Aims: Floods in small and medium-sized river catchments have often been a focus of attention in the past. In contrast to large rivers like the Rhine, the Elbe or the Danube, discharge can increase very rapidly in such catchments; we are thus confronted with a high damage potential combined with almost no time for advance warning. Since the heavy precipitation events causing such floods are often spatially very limited, they are difficult to forecast; long-term provision is therefore an important task, which makes it necessary to identify vulnerable regions and to develop prevention measures. For that purpose, one needs to know how the frequency and the intensity of floods will develop in the future, especially in the near future, i.e. the next few decades. Besides providing such prognoses, an important goal of this project was also to quantify their uncertainty. Method: These questions were studied by a team of meteorologists and hydrologists from KIT and GFZ. They simulated the natural chain 'large-scale weather - regional precipitation - catchment discharge' by a model chain 'global climate model (GCM) - regional climate model (RCM) - hydrological model (HM)'. As a novel feature, we performed so-called ensemble simulations in order to estimate the range of possible results, i.e. the uncertainty: we used two GCMs with different realizations, two RCMs and three HMs. The ensemble method, which is quite standard in physics, engineering and recently also in weather forecasting has hitherto rarely been used in regional climate modeling due to the very high computational demands. In our study, the demand was even higher due to the high spatial resolution (7 km by 7 km) we used; presently, regional studies use considerably larger grid boxes of about 100 km2. However, our study shows that a high resolution is necessary for a realistic simulation of the small-scale rainfall patterns and intensities. This combination of high resolution and an ensemble using results from global, regional and hydrological models is unique. Results: By way of example, we considered the low-mountain range rivers Mulde and Ruhr and the more alpine Ammer river in this study, all of which had severe flood events in the past. Our study confirms that heavy precipitation events will occur more frequently in the future. Does this also entail an increased flood risk? Our results indicate that in any case, the risk will not decrease. However, each catchment reacts differently, and different models may produce different precipitation and runoff regimes, emphasizing the need of ensemble studies. A statistically significant increase of floods is expected for the river Ruhr in winter and in summer. For the river Mulde, we observe a slight increase of floods during summer and autumn, and for the river Ammer a slight decrease in summer and a slight increase in winter.

Starkregenrisikomanagement (SRRM) - Wasserhöhe außergewöhnlich Kreis Viersen

Angabe der Wasserhöhe in m, außergewöhnliches Szenario, 100-jährig, N100 =50,0 mm/h

Forschergruppe (FOR) 2416: Space-Time Dynamics of Extreme Floods (SPATE), Teilprojekt: Koordinationsfonds

Hochwasser sind aufgrund ihres hohen Schadenspotentials von großer Bedeutung für die Gesellschaft. Hochwasser sind aber auch auf Grund der auftretenden nichtlinearen Wechselwirkungen und Rückkopplungen, der interessanten Fragen der Verallgemeinerungsfähigkeit von Erkenntnissen und der resultierenden Notwendigkeit einer interdisziplinären Betrachtung ein sehr interessantes Forschungsthema. Die Entstehung und die maßgebenden Prozesse extremer Hochwasser sind bisher nicht sehr gut bekannt, aber neue, zeitlich und räumlich hochauflösende Daten und neue Ansätze zur Quantifizierung von Wechselwirkungen im Rahmen von koordinierten Forschungsarbeiten versprechen nunmehr einen großen Durchbruch. Ziel dieser Forschungsgruppe ist es, die Prozesse in der Atmosphäre, den Einzugsgebieten und den Flusssystemen sowie deren Wechselwirkungen, die zu extremen Hochwasserereignissen führen, in einer räumlich und zeitlich kohärenten Weise zu verstehen. Hierzu wurde ein innovatives und kohärentes Konzept wurde entwickelt, um so das Potenzial der Zusammenarbeit zwischen den Forschungspartnern zu maximieren. Es besteht aus drei Integrationsebenen: Forschungsthemen, die sich auf die wissenschaftlichen Fragen konzentrieren, Teilprojekte, die sich auf bestimmte Forschungsaufgaben konzentrieren, und ein gemeinsames Studienobjekt in Form von extremen Hochwasserereignissen in Deutschland und Österreich. Mit Hilfe von Skalen als verbindlichem Element ist der Forschungsplan in die Forschungsthemen: - Ereignisse und Prozesse, - räumliche (regionale) Variabilität, - zeitliche (dekadische) Variabilität sowie - Unsicherheit und Vorhersagbarkeit gegliedert. Die Mitglieder der Forschergruppe wurden so ausgewählt, dass ein Team führender Experten mit hervorragenden Fachkenntnissen, die sich in Bezug auf Prozesse, Methoden und regionalem Wissen ergänzen, gebildet wurde. Die Kooperations- und Kommunikationsstrategie wurde durch thematische Clustergruppen, die mehrere Teilprojekte bündeln, durch regelmäßige Treffen der Clustergruppen, das jährliche Projektsymposium und eine Cloud zum Datenaustausch umgesetzt. Die Cluster werden nun durch thematische Arbeitsgruppen ersetzt, die ergebnisorientiert methodische Entwicklungen vorantreiben sollen. Eine konsequente Umsetzung der Chancengleichheit und eine intensive Nachwuchsförderung waren wesentliche Merkmale der ersten Phase. Diese Aktivitäten werden bei hoher personeller Kontinuität nunmehr fortgesetzt um Wissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftler in hohem Maße zu fördern. Insgesamt werden die Ergebnisse der Forschergruppe das Verständnis des gekoppelten Systems von hochwasserauslösenden Prozessen in der Atmosphäre, den Einzugsgebieten und Flüssen grundlegend verändern, was erhebliche Auswirkungen auf eine Reihe von Wissenschaftsdisziplinen und die Gesellschaft haben wird.

Starkregenrisikomanagement (SRRM) - Fließgeschwindigkeit selten Kreis Viersen

Angabe der Fließgeschwindigkeit in m/s, seltenes Szenario, 20-jährig, N20 = 38,1 mm/h

Karte der Winderosionsgefährdung der Böden

Bodenerosion durch Wind tritt insbesondere auf sandigen, unbedeckten Böden auf, die an der Bodenoberfläche abgetrocknet sind. Darüber hinaus wird Winderosion begünstigt durch fehlende Windhindernisse in der Landschaft (z.B. Hecken und Wälder). Nach DIN 19706 wird die standortabhängige Erosionsgefährdung eines vegetationsfreien und trockenen Bodens in Abhängigkeit von der Bodenart und dem Jahresmittel der Windgeschwin-digkeit bewertet. Zunächst wird die Erodierbarkeit des trockenen Feinbodens durch Wind bestimmt. Diese basiert vor allem auf der Korngrößenzusammensetzung. So haben trockene Feinsande die höchste Erodierbarkeit. Anschließend wird das regionalisierte Jahresmittel der Windgeschwindigkeit genutzt, um in Verbindung mit der Erodierbarkeit das Gefährdungspotential zu bewerten.

Dichtezentren Avifauna

Mit den Neuregelungen im BNatSchG und im WindBG seit Juli 2022 verfolgt der Bundesgesetzgeber eine Beschleunigung von Genehmigungsverfahren für die Installation und den Betrieb erneuerbarer Energiequellen. Dabei stellt der Ausbau der Windenergie an Land ein zentrales Vorhaben dar, bei dessen Umsetzung artenschutzrechtliche Belange zunehmend auf der vorgelagerten Planungsebene (Regionalplanung) bearbeitet werden sollen. Die Dichtezentren stellen hierzu einen zentralen Beitrag hinsichtlich der Brutvorkommen kollisionsgefährdeter Brutvogelarten dar. Im Gesetz- und Verordnungsblatt für den Freistaat Thüringen Nr. 12/2024 sind die Thüringer Verordnung über die Änderung des Landesentwicklungsprogramms vom 05.08.2024 und die damit rechtsverbindlich gemachte Erste Änderung des Landesentwicklungsprogramms Thüringen 2025 vom 06.08.2024 veröffentlicht worden. Die Verordnung und damit das geänderte Landesentwicklungsprogramms Thüringen 2025 sind nach § 3 der VO am 31.08.2024 in Kraft getreten. In dieser Verordnung ist die landesplanerische Behandlung im Punkt 4 „Beschreibung und Bewertung der Umweltauswirkungen“ mit Bezug zum Thema „Energie“ als Umweltauswirkungen einzelner Festlegungen aufgeführt. Die Dichtezentren kollisionsgefährdeter Vogelarten sind darin als Konfliktrisikogruppe aufgeführt und werden deshalb als Ausschlussflächen für Windkraftplanungen eingestuft. Die Berechnung der Dichtezentren erfolgt auf Basis einer geostatistischen Analyse (Kerndichteschätzung) aller bekannten Brutvorkommen. Darauf aufbauend werden die Dichtezentren in den am dichtesten besiedelten Bereichen entlang von Suchklassen unter Berücksichtigung von landschaftsmorphologischen Eigenschaften, der Infrastruktur und von Schutzgebietsgrenzen sowie zwingend benötigten Prüfflächen zur Erreichung der für die Planungsregionen vorgegebenen Flächenbeitragswerte abgegrenzt. Mindestens 20 % der landesweiten Brutvorkommen einer kollisionsgefährdeten Art befinden sich in den artspezifischen Dichtezentren. Das Konzept der „Dichtezentren" wurde primär für den Betrachtungsmaßstab der vorgelagerten Planungsebene (Regional- und Bauleitplanung) entwickelt. Es soll helfen, Windenergiegebiete auf verträgliche Standorte zu lenken und artenschutzrechtliche Konflikte frühzeitig zu erkennen. Dabei sollen Dichtezentren auf der einen Seite als Quellpopulationen fungieren und grundsätzlich in der Lage sein, Individuenverluste außerhalb der Dichtezentren auszugleichen. Auf der anderen Seite wäre das mit der Vorhabenrealisierung einhergehende Gefährdungspotenzial in Dichtezentren besonders hoch, weil hier vergleichsweise viele Individuen betroffen wären. Von Seiten der regionalen Planungsträger wird daher angestrebt, die Dichtezentren im Sinne einer vorsorglichen Betrachtung bei der Ausweisung von Windenergiegebieten (Vorranggebieten) frei zu halten. Unbeschadet der bestehenden rechtlichen Regelungen, insbesondere der Vorhabenzulassung nach § 6 WindBG oder nach § 45b Abs. 1-6 BNatSchG unter Berücksichtigung der artenschutzrechtlichen Ausnahme nach § 45 Abs. 7 in Verbindung mit § 45b Abs. 8 und 9 BNatSchG, wird aus fachlicher Sicht empfohlen, diesen räumlichen Steuerungsansatz auch auf Ebene der Vorhabenzulassung soweit wie möglich zu berücksichtigen.

Notwendige Nachrüstung von dezentralen Erzeugungsanlagen - Entwicklung einer Nachrüststrategie für dezentrale Erzeugungsanlagen zum Erhalt der Systemsicherheit bei Über- und Unterfrequenz

Ecofys und Partner entwickelten für das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie eine Nachrüststrategie für Stromerzeugungsanlagen zum Erhalt der Systemsicherheit bei Über- und Unterfrequenz. Konkret wurde untersucht, welche Anlagentypen (Wind-, Biomasse-, KWK- und Wasserkraftanlagen) nach welchen Verordnungen an das Stromnetz angeschlossen sind, und wie groß das Gefährdungspotential ist. Darauf aufbauend wurde abgeschätzt, wie hoch der Aufwand zur Anpassung der Anlagen an aktuelle Erfordernisse ist, um die Stabilität des Stromnetzes auch bei Störfällen zu gewährleisten. Als Ergebnis erarbeitete das Konsortium konkrete Handlungsempfehlungen für das Ministerium. Dabei wurden auch juristische Vorschläge für eine neue Verordnung entwickelt.

Ein Real-Labor für verbesserte Prognose- und Aktionsmöglichkeiten für multiple geomarine Extremereignisse, Vorhaben: Ausbreitungs- und Überflutungsdynamik und Evakuierungsplanung auf der 'letzten Meile'

Analyse der geoökologischen Steuerungsfaktoren für die Verbreitung von Waldstandorten und diskontinuierlichem Permafrost unter den Einflüssen von Waldbränden, Waldnutzung und Klimaentwicklung in den Waldsteppen der zentralen Mongolei

Trockenphasen, Waldbrände und nicht-nachhaltige Nutzung haben in den letzten Jahrzehnten zu einem erheblichen Verlust an Waldfläche in der Mongolei geführt. Dieser weiterhin fortschreitende Verlust verläuft nicht gleichförmig. Es ist eine deutliche Differenzierung durch verschiedene Faktoren erkennbar, insbesondere durch Topographie, Hydrologie, Permafrost, Bodeneigenschaften und anthropogene Einflüsse. Dieses Projekt zielt auf die Identifikation der Kausalzusammenhänge zwischen der Konstellation der an einem Standort wirksamen geoökologischen und anthropogenen Faktoren einerseits und den Mustern des diskontinuierlichen Permafrosts, der Waldverbreitung, des Auftretens von Waldbränden und der Sukzession der Vegetation nach einem Brand (zurück zu Wald oder aber zu Steppe) andererseits ab. Dabei werden auch gegenseitige Wechselwirkungen (z. B. Permafrost - Wald / Wald - Permafrost) berücksichtigt. Anhand von sechs Hypothesen werden die zugrundeliegenden Kausalketten mittels einer Kombination verschiedener methodischer Ansätze analysiert. Die aktuelle Faktorenkonstellation wird über geomorphologische und bodenkundliche Kartierungen, Vermessung der Verbreitung und Tiefenlage des Permafrosts mittels Georadar, Vegetationsaufnahmen, Analyse von Fernerkundungsdaten, Reliefparametrisierung und Biomassebestimmung erfasst. Im gewählten Untersuchungsgebiet im nördlichen Khangai-Gebirge, zwischen der Ortschaft Tosontsengel im Norden und dem Khangai-Hauptkamm im Süden, treten regelmäßig Waldbrände auf. Seit Mitte des letzten Jahrhunderts erfolgt intensiver Holzeinschlag. In natürlichen und anthropogen genutzten Wäldern sowie auf Waldbrandflächen werden die Nutzungs- und Waldbrandgeschichte, Bodeneigenschaften, Tiefenlage des Permafrostes, Hydrologie und Vegetation analysiert. Holzkohle, fossile Böden und äolische Decksedimente dienen in Kombination mit Lumineszenz- und Radiokarbondatierungen zur Rekonstruktion der Wald- und Landschaftsgeschichte in der Zeit vor den intensiven anthropogenen Eingriffen. Diese Rekonstruktion wird zur Ermittlung des Ausmaßes des menschlichen Einflusses innerhalb des Wirkungsgefüges der verschiedenen wirksamen Faktoren auf die Vegetationsmuster herangezogen. Im nächsten Schritt werden die erfassten geoökologischen Parameter geostatistisch ausgewertet. Dabei werden Klima-, Gesteins-, Boden- und Reliefeinflüsse (Exposition, Hangposition, Reliefform etc.) auf Vegetationsmuster herausgearbeitet und auf der Basis von Digitalen Geländemodellen und multispektralen Satellitenszenen flächenhaft modelliert. Anschließend wird geprüft, wie sich diese Ergebnisse mit Satellitendaten mittlerer Auflösung in einen größeren räumlichen Kontext übertragen lassen. Auf Basis der identifizierten Kausalzusammenhänge werden Gebiete mit entsprechenden Gefährdungspotentialen in Bezug auf Trockenstress, Brandgefahr und Sukzessionsbarrieren für fragmentierte Waldstandorte ausgewiesen und Prognosen für die weitere Vegetations- und Permafrostentwicklung erstellt.

Intergration von hydrologischen, hydrogeologischen, bodenphysikalischen und hydrodynamischen Prozessen durch partikelbasierte Simulation

Eine integrierte Hydrosystemmodellierung ist aufgrund verschiedener räumlicher und zeitlicher Skalen sowie der Komplexitätsstufen der beteiligten Prozesse herausfordernd. Dennoch erfordern viele hydrologische Fragestellungen eine ganzheitliche Betrachtung durch eine fundierte Prozessbeschreibung mit einer Umsetzung in Modellkonzepte. Zu diesen Fragestellungen zählen beispielsweise Risikoanalysen und Modellierungen von Sturzfluten, die sowohl hydrologische als auch hydrodynamische Prozesse beinhaltet. Das Ziel des Projekts ist die integrierte Berücksichtigung von hydrologischen, hydrogeologischen, bodenphysikalischen und hydrodynamischen Prozessen innerhalb eines einzigen Modells. Dieser neuartige Modelltyp basiert auf der numerischen Interpolationsmethodik SPH (smoothed particle hydrodynamics) in Verbindung mit innovativen Skalierungsmethoden. Im Gegensatz zu etablierten Euler basierten Methoden erfolgt die zeitliche Integration über die dynamischen Partikel und nicht über ein starres Gitter. Für hydrodynamische Fragestellungen wird die SPH Methode bereits eingesetzt, eine Einbeziehung von hydrologischen, hydrogeologischen oder bodenphysikalischen Prozessen erfolgte bisher jedoch nicht, obwohl die Methodik aufgrund der numerischen Stabilität und flexiblen Erweiterbarkeit das Potential dazu besitzt. Die Umsetzung der Prozessbeschreibungen erfolgt durch die GPU-CUDA Technik für Nvidia Grafikkarten. Die innovative dynamische Skalierung ermöglicht die Übertragbarkeit von Prozessen der Wasserbewegung auf reale hydrologische Einzugsgebiete. Diese Skalierung basiert auf Ähnlichkeits-Konzepten aus der Bodenphysik. Daten zu den Böden und der Vegetation werden in Eigenschaftsfeldern bereitgestellt, wobei die einzelnen Parameter durch Verteilungsfunktionen beschrieben werden. Die Zuordnung der Parameter zu den Partikeln durch multiple Wahrscheinlichkeiten erfolgt in Analogie zu den Variationen in natürlichen Systemen. Die Dichte und Geschwindigkeit der Partikel werden über die Eigenschaftsfelder beeinflusst, während die Partikeleigenschaften die dynamische Skalierung vorgeben. Meilenstein 1 ist ein voll funktionsfähiges Modellsystem mit einer detaillierten Prozessbeschreibung auf der Plot Skala. Berücksichtigt werden die Interaktionen des Wassers mit der Vegetationszone, der ungesättigten und gesättigten Zone. Meilenstein 2 ist auf den Transfer des Detailmodells auf größere Skalen ausgerichtet (Skalierung). Meilenstein 3 umfasst die erfolgreiche Anwendung des Modells auf der Einzugsgebietsskala samt Validierung anhand umfangreicher Beobachtungsdaten (Hühnerwasser). Nach der Validierung wird das integrierte Modellsystem für Anwendungen mit hohen Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Prozessskalen eingesetzt. Das Ziel ist die Bereitstellung einer zuverlässigen und realistischen Grundlage in Bereichen wie Sturzfluten oder Bewässerung, um Schadenpotentiale oder den Bewässerungsbedarf zu beurteilen.

1 2 3 4 5 … 98 99 100