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Altlastenbewältigung unter Einbeziehung des natürlichen Reinigungsvermögens - Teilprojekt Modellierung

Das Projekt "Altlastenbewältigung unter Einbeziehung des natürlichen Reinigungsvermögens - Teilprojekt Modellierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, Fachbereich IV - Fach Mathematik, Lehrstuhl für Angewandte Mathematik I durchgeführt. Im Rahmen des Teilprojekts Modellierung des Forschungsverbundvorhabens 'Nachhaltige Altlastenbewältigung unter Einbeziehung des natürlichen Reinigungsvermögens' wird ein Prognoseinstrument entwickelt, das die Ausbreitung und den Abbau von Schadstoffen in der (un-)gesättigten Bodenzone in Form einer numerischen Simulation abbildet. Dazu musste in der ersten Projektphase ein existierendes Simulationswerkzeug (Richy1D) insbesondere um die Beschreibung von natürlichen Abbauvorgängen erweitert werden. Die nötigen Arbeiten auf dem Gebiet der Modellentwicklung resultierten zunächst in Implementierungen von Abbaumechanismen 0. und 1. Ordnung, die bereits lineare, irreversible Reaktionsnetzwerke mit beliebigen Reaktionspartnern abbildbar machen. Derartige Abbauketten sind etwa zur vereinfachten Beschreibung des LHKW-Abbaus weit verbreitet. Die Abhängigkeit der Reaktionsraten von Vorhandensein und Aktivität lebender Organismen, die diese Abbauvorgänge katalysieren, wird vom Monod-Modell widergespiegelt. Dieses wurde formuliert und implementiert für Umsetzungen mit beteiligter Biomasse und zwei Reaktionspartnern, dem Elektronendonator und einem Elektronenakzeptor (sog. 3-Komponentenmodell). Die Berücksichtigung des Konzepts der Redoxzonen, in welchen unterschiedliche Mikrobenspezies agieren und verschieden Abbauwege möglich sind, mündet in der Formulierung eines allgemeinen Monod-Modells mit einer beliebigen Anzahl von unterschiedlichen Biomassenspezies, Abbauwegen, Reaktionspartnern und Hemmstoffen. Um schließlich allgemeinste chemische Reaktionsgleichgewichte oder Kinetiken berücksichtigen zu können, wird derzeit an der Realisation eines allgemeinen Mehrkomponentenmodelles gearbeitet. Die Nutzung komplexer Simulationsmodelle für reale Fallstudien stellt hohe Anforderungen an die Datenlage der Standorte. Ein Hilfsmittel zur Gewinnung von Modellparametern stellt die Identifizierung dieser mittels inverser Simulation geeigneter (Säulen-) Experimente dar. Die am Lehrstuhl entwickelte Software wurde hier entsprechend den Anforderungen eines Teilprojekts einem speziellen Experimentdesign, dem sog. Kreislaufexperiment, angepasst. Desweiteren wurde eine neue Parametrisierungsmöglichkeit für die zu identifizierenden Funktionen geschaffen, welche zu verbesserter numerischer Stabiliät führt. Die Funktionen sind nun durch monotone, stückweise kubische Splines darstellbar. Die Identifizierungssoftware ist auch auf die Parameter des 3-Komponenten-Monod-Modells erweitert. Zur Erstellung einer räumlich dreidimensionalen, instationären Wasserhaushalts- und Stofftransportsimulation Richy3D wurden zunächst zweidimensionale Vorarbeiten auf die aktuellste Version des Programmbaukastens ug portiert, was sowohl die Verfolgung adaptiver Rechenkonzepte (variable Steuerung numerischer Parameter wie Zeitschrittweite und Feinheit des räumlichen Gitters) ermöglicht, als auch einen übergang zu parallelen Datenstrukturen bietet. Dazu wurde in weiten Teilen die Diskretisierung ...

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Inter 3 GmbH Institut für Ressourcenmanagement durchgeführt. Ziel des Projekts HighRec ist, ein Brackwasserentsalzungssystem zu entwickeln, das einerseits flexibel auf Rohwasserzusammensetzungen reagieren und andererseits hohe Ausbeuteraten erreichen kann. Die technologische Entwicklung und Bewertung konzentriert sich zunächst auf die landwirtschaftliche Nutzung anhand einer Demonstrationsanlage, die in Katar und im Iran eingesetzt und erprobt wird. inter 3 ist federführend verantwortlich für die AP 1 Potentialstudie und AP 5 Multikriterielle Analyse. Das Ziel des AP 1 ist, die Übertragbarkeit auf andere Regionen und Sektoren zu prüfen und eine entsprechende Diffusionsstrategie zu erarbeiten. Zur Bewertung der Innovationsdiffusion werden Kriterien gewählt, die mit Indikatoren unterlegt und STEEPLE-Analysen ergänzt werden. Zentrale Untersuchungsmethoden sind Literatur- und Internetrecherchen, Experteninterviews und interaktive Workshops. Das Ziel des AP 5 ist es, die verschiedenen Handlungsalternativen zur Brackwasseraufbereitung durch eine mehrdimensionale Bewertung transparent zu machen und zu vergleichen, um Handlungsempfehlungen abzuleiten. Außerdem sollen entlang von Nutzungsszenarien Handlungsempfehlungen für den Einsatz der Aufbereitungstechnologie in anderen Sektoren erörtert werden. Hierfür werden zwei separate multikriterielle Bewertungen durchgeführt. Zum einen werden verschiedene technische Alternativen im Vergleich zum Status-quo bewertet. In einem zweiten Schritt wird für ein präferiertes technisches Konzept Szenarien in weiteren Sektoren (Industrie, Siedlungswasserwirtschaft) entwickelt und anschließend diese mittels einer multikriteriellen Bewertung verglichen. inter 3 übernimmt die Verantwortung für die Zusammenarbeit mit dem Iran und ist beteiligt an AP 6 Interdisziplinärer Wissenstransfer. inter 3 entwickelt in AP 6 digitale Trainingsmodule zur Demonstrationsanlage und sorgt für eine enge Einbindung vom Deutsch iranischen Trainingszentrum Zweck Verbreitung der Forschungsergebnisse.

Belmont Ocean Sustainability: internationales Verbundprojekt: MARISCO - Meeresforschung und Innovation für ein nachhaltiges Management von Küsten und Ozeanen

Das Projekt "Belmont Ocean Sustainability: internationales Verbundprojekt: MARISCO - Meeresforschung und Innovation für ein nachhaltiges Management von Küsten und Ozeanen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Oldenburg, Helmholtz Institut für funktionelle Marine Biodiversität (HIFMB) durchgeführt. MARISCO wird interdisziplinäres, globales Wissen entwickeln und synthetisieren, um die Konsequenzen menschlichen Handelns für die Nachhaltigkeit von Küsten und Ozeanen zu verstehen und Strategien und Instrumente für ein effektives Management zu entwickeln. MARISCO erkennt an, dass die Triebkräfte für Veränderungen und Strategien für nachhaltiges Management mehrdimensional sind, ihre Bewertung und Umsetzung im Management jedoch häufig in vereinfachten Rahmenbedingungen erfolgt. Drei Ziele wurden formuliert, um dieser Komplexität zu begegnen: O1) Verständnis der relativen Bedeutung anthropogener Veränderungen in Meeresgemeinschaften in Bezug auf Zusammensetzung, Reichtum, Dominanz und Interaktionsnetzwerke. O2) Quantifizierung der Vielfalt und Stärke der Rückkopplungen zwischen verschiedenen Aspekten des Biodiversitätswandels und verschiedenen Dimensionen des Beitrags der Natur zum Menschen. O3) Gemeinsame Entwicklung von Zielen und Strategien für ein nachhaltiges Management der marinen Küstenökosysteme in Zusammenarbeit mit Interessengruppen. Um diese Ziele zu erreichen, konzentriert sich MARISCO auf die Datenanalyse und Modellentwicklung in marinen Küstenökosystemen, für die natur- und sozialwissenschaftliches Fachwissen verfügbar ist. MARISCO setzt sich aus einem hoch interdisziplinären Team zusammen, das Fachwissen von drei Universitäten auf drei verschiedenen Kontinenten (Nordamerika, Europa und Afrika) vereint. Das Projekt bindet Interessengruppen ein, indem es jedes Arbeitspaket (WP) durch einen kontinuierlichen Integrationsprozess informiert. Der Hauptpartner, Universität Oldenburg, bringt seine Expertise in den Bereichen Biodiversitätsanalysen und Global Marine Governance ein. U. California Santa Barbara bringt Fachwissen über die Auswirkungen des Menschen auf marine Ökosysteme und die Entwicklung von Bewertungen der Meeresgesundheit mit. Die Nelson-Mandela-Universität bringt Fachwissen in Raumplanung sowie soziokulturelle Perspektiven ein.

Nachwuchsgruppe Globaler Wandel: STEEP-CarbonTrans - STEEP-Bewertung von technologischen und Ressourcen-Alternativen für kohlenstoffhaltige Rohstoffe für eine Rohstoffwende in der deutschen Industrie

Das Projekt "Nachwuchsgruppe Globaler Wandel: STEEP-CarbonTrans - STEEP-Bewertung von technologischen und Ressourcen-Alternativen für kohlenstoffhaltige Rohstoffe für eine Rohstoffwende in der deutschen Industrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen durchgeführt. Politische und industrielle Entscheidungsträger werden mit der Aufgabe konfrontiert, technologische Innovationen auf dem Weg zu einer Low-Carbon Economy zu unterstützen, und gleichzeitig die Sicherheit und Wettbewerbsfähigkeit der Industrie sicherstellen. Die Komplexität der Entscheidungsfindung macht es hochgradig anspruchsvoll, einen ganzheitlichen und fundierten Überblick über die sozialen, technologischen, ökonomischen, ökologischen und politischen Aspekte (STEEP) der Wertschöpfungskette zu erhalten. Diese interdisziplinäre Forschungsgruppe adressiert alle drei Aspekte, Technologie, Wertschöpfungskette und Gesellschaft, die Bestandteile einer Rohstoffwende in Deutschland darstellen. Die vorrangigen Ziele dieser Forschungsgruppe sind: - Entwicklung einer ganzheitlichen Methodik zur Bewertung von Produkten und Prozessen unter STEEP-Kriterien - Analyse von kohlenstoffbasierten Produkten der chemischen Industrie in Deutschland aus verschiedenen Rohstoffen - Analyse des Wissensstandes, der Wahrnehmung und der Akzeptanz zu verschiedenen Kohlenstoffträgern und die Entwicklung von praktischen Empfehlungen für Maßnahmen der Bildung und des sozialen Engagements - Entwicklung einer Online-Toolbox zur Unterstützung einer fundierten Entscheidungsfindung - Bildung und Qualifikation von Nachwuchswissenschaftlern.

Nachwuchsgruppe Globaler Wandel: Interaktion und Auswirkung von Umwelt und Gesundheit in Städten (GreenEquityHEALTH)

Das Projekt "Nachwuchsgruppe Globaler Wandel: Interaktion und Auswirkung von Umwelt und Gesundheit in Städten (GreenEquityHEALTH)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Humboldt-Universität Berlin (Humboldt-Univ.), Geographisches Institut durchgeführt. Das Projekt GreenEquityHEALTH (www.greenequityhealth.hu-berlin.de) zielt darauf ab, den Beitrag urbaner Grünflächen bei der Abmilderung globaler Herausforderungen im Zusammenhang mit Klimawandel, Urbanisierung und demographischem Wandel zu ermitteln und zu quantifizieren. Regulierende und kulturelle Ökosystemleistungen werden dazu analysiert. Am Beispiel der Stadt Leipzig werden Auswirkungen von Hitze und Luftverschmutzung auf Pflanzeneigenschaften mittels Feldmessungen und Auswertungen von Fernerkundungsdaten erfasst. Parallel dazu geben Gesundheitsmessungen, Beobachtungen und Befragungen zur wahrgenommenen Gesundheit von Parkbesuchern, insbesondere vulnerablen Gruppen wie ältere Menschen oder Kinder, Aufschluss über mögliche positive Gesundheitseffekte. Die Ergebnisse fließen in ein räumlich explizites Multikriterienmodell 'URBAN-HEALTH', das so genannte Hotspot-Flächen in einer Stadt aufzeigen wird, die von einer besonderen Belastung durch Hitze und/oder Luftverschmutzung, hoher Versiegelung, hohen Dichtegraden, geringen Grün- bzw. Freiflächenanteilen etc. gekennzeichnet sind. Aus den Analyseergebnissen werden konkrete Handlungsempfehlungen für die Stadtplanungen abgeleitet. Die Ergebnisse werden in transdisziplinären Workshops mit Vertretern von Stadtplanungen sowie mit den Kooperationspartnern (Beirat) des Projektes diskutiert sowie in Form von kurzen Handlungsempfehlungen (Factsheets, Video) über diverse Kanäle auf nationaler Ebene über die Stadtplanungen sowie auf internationaler Eben durch bestehende Kooperationen mit IUCN und der WHO verbreitet.

Teilprojekt 3, Web-Portal (KAG)

Das Projekt "Teilprojekt 3, Web-Portal (KAG)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kisters AG durchgeführt. Die KISTERS AG (KAG) ist im CO-MICC Projekt maßgeblich für die technische Umsetzung des CO-MICC Web Portals verantwortlich. Aufbauend auf den Ergebnissen der Arbeitspakete 2-5 bzw. 6-8 wird eine IT Infrastruktur entwickelt und aufgebaut, die zum einen die Anforderungen der Endanwender aufnimmt und umsetzt, sowie einen interoperablen Daten- und Informationsfluss zwischen den Modellen und dem Endanwender gewährleistet. Schwerpunkte der Arbeiten liegen in der erster Line in der Verarbeitung und Darstellung der Multi-Ensemble Ergebnissen, der Entwicklung interaktiver Berechnungsmethoden sowie der dazugehörigen, dem Mengengerüst ausgelegten, IT Infrastruktur.

Teilprojekt 1, Koordination, Methoden und Daten (GU)

Das Projekt "Teilprojekt 1, Koordination, Methoden und Daten (GU)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main, Institut für Physische Geographie, Arbeitsgruppe Hydrologie durchgeführt. Projektionen zum Klimawandel und dessen Auswirkungen variieren stark, sogar für spezifizierte Szenarien von Treibhausgasemissionen, aufgrund der signifikanten Unsicherheiten von Klimamodellen sowie von Modellen, die deren Auswirkungen beschreiben. Stand der Forschung ist es daher, für die Bewertung von Risiken des Klimawandels Multi-Modell-Ensembles zu nutzen, bei denen mehrere Impaktmodelle (z.B. globale hydrologische Modelle) von unterschiedlichen Klimamodell-Outputs angetrieben werden. Ziel des Gesamtprojektes ist die Co-Entwicklung von Methoden zur Bereitstellung und Nutzung von Daten eines Multi-Modell-Ensembles zu süßwasserbezogenen Gefahren des Klimawandels für die Bewertung von Risiken und Anpassungsmaßnahmen auf unterschiedlichen räumlichen Skalen. Zudem werden geeignete Daten zur Erhöhung der Verfügbarkeit und Anwendbarkeit von wesentlichen und glaubwürdigen Informationen für unterschiedliche Kategorien von Endnutzern, mit Fokus auf der Darstellung von Unsicherheiten, bereitgestellt. Der Projektbeitrag der GU ist 1) die Entwicklung eines Designs zur Co-Entwicklung geeigneter PUNI-Methoden auf der globalen, grenzüberschreitenden und Flusseinzugsgebietsebene im Rahmen eines partizipativen Managementprozesses zu Risiken des Klimawandels, und 2) die Durchführung und Analyse von nutzergetragenen Simulationen zu süßwasserbezogenen Gefahren des Klimawandels mit besonderem Fokus auf dem Aufzeigen von Unsicherheiten der Multi-Modell-Ensembles.

Teilprojekt 2, hydrologische Simulationen mit LPJmL (PIK)

Das Projekt "Teilprojekt 2, hydrologische Simulationen mit LPJmL (PIK)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V. durchgeführt. CO-MICC-PIK entwickelt mitverantwortlich das Simulationsprotokoll für neue projektspezifische Berechnungen mit den an CO-MICC beteiligten hydrologischen Modellen. Der Fokus liegt auf der nutzerfreundlichen Ausgabe der Outputs (Variablen, räumliche Auflösung, Abdeckung des historischen Validierungs- und zukünftigen Szenario-Zeitraums) unter Einbezug des speziellen Bedarfs der Anwender an CO-MICC Stakeholder-Konsultationen. Insbesondere wird das Protokoll so gestaltet, dass die direkten Effekte erhöhter atmosphärischer CO2-Konzentrationen auf die Pflanzenproduktivität und -ausbreitung erfasst werden, um die Einflüsse sich dynamisch verändernder Vegetation abzubilden und Nutzern zu kommunizieren. In Kooperation mit anderen Projektpartnern werden auch nichtklimatische Faktoren, die die Wasserentnahme beeinflussen, berücksichtigt. CO-MICC-PIK trägt alle erforderlichen Simulationen mit dem Vegetations- und Wasserhaushaltsmodell LPJmL bei.

Teilprojekt 4, Bereitstellung von Risikodaten (BfG)

Das Projekt "Teilprojekt 4, Bereitstellung von Risikodaten (BfG)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Gewässerkunde durchgeführt. Auf der Grundlage von Informationen aus den anderen Arbeitspaketen (WP 6, 7, 8) und aus den Stakeholder Dialogen (SD; WP 2, 3, 4), besteht das Ziel (von WP 9) darin, gemeinsam mit Stakeholdern der 3 SDs: 1) Datenformate für die beste Präsentation von Klimawandel-Risikodaten mit Süßwasserbezug für Stakeholder zu entwickeln und 2) ein Informationssystem/Webportal, in dem die bearbeiteten Multi-Modell-Ensembledaten gespeichert, visualisiert und dann an Stakeholder weitergegeben werden, während der Projektdauer und nach Projektende für die allgemeine Öffentlichkeit zur Verfügung zu stellen. Das Ziel der weiteren Arbeiten (WP 11) ist die Wissensweitergabe der Projektresultate an Stakeholder außerhalb des Projekts (d.h. Endanwender), um die gesellschaftliche Wirkung von Projektergebnissen über die in das Projekt involvierten Stakeholder und die Projektdauer hinaus zu konsolidieren.

Vorhaben: TerraSAR-X Erdbeobachtungsdaten

Das Projekt "Vorhaben: TerraSAR-X Erdbeobachtungsdaten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Airbus Defence and Space GmbH durchgeführt. Die im vorliegenden Teilprojekt 6 vorgesehene Methodik der fernerkundlichen Überwachung eines Staudamms ergänzt in synergistischer Weise die in den anderen Teilprojekten lokal erhobenen Messdaten. Die eingesetzte Fernerkundungstechnik ist eine Form der SAR-interferometrie (InSAR) und erlaub die Ableitung von Oberflächendeformationen im Millimeter-Bereich mit einer hoher räumlichen Auflösung. Synergistisch ist der Ansatz einerseits in räumlicher Hinsicht, da die fernerkundliche Datenerhebung ein sehr dichtes Messpunktnetz auf dem Staudamm, sowie des umgebenden Geländes liefern kann. Die tatsächliche Messpunktdichte hängt von lokalen Gegebenheiten (z.B. Vorhandensein von Vegetation) sowie den zur Verfügung stehenden Satellitendaten ab. Typischerweise kann aber eine durchschnittliche Messpunktdichte von einigen tausend Messpunkten pro Quadratkilometer erwartet werden. Der Ansatz eignet sich daher ideal dafür, potentielle räumliche Deformationsunterschiede auf dem Bauwerk zu identifizieren, sowie den möglichen Einfluss der Umgebung hinsichtlich der Staudammstabilität einzuschätzen. Synergistisch ist der Ansatz der InSAR-Überwachung zudem im Sinne der zeitlichen Auflösung der verschiedenen Messverfahren. Während lokal installierte Sensoren fast kontinuierlich beziehungsweise in hoher Frequenz Messdaten am Bauwerk erzeugen können, ist die fernerkundliche Überwachung auf Überflüge von Satelliten angewiesen. Im vorliegenden Teilprojekt sollen Daten des deutschen Satelliten TerraSAR-X herangezogen werden. Dieser weist eine Wiederholrate von 11 Tagen auf, welche zugleich das kleinstmögliche zeitliche Auflösungsintervall darstellt. Es werden somit über einen langen Zeitraum (theoretisch viele Jahre) langzeitliche Trends mit hoher Genauigkeit und mit einer hohen räumlichen Abtastrate gemessen.

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