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YEEES - Yields of Evocative Entrepreneurial approaches on Environment and Society

Entrepreneurial solutions as well as ICT play a critical role in achieving sustainability. We thus develop an inter- and transdisciplinary project that focusses on Yields of Evocative Entrepreneurial approaches on Environment and Society (YEEES). We especially elaborate on the resilience of cities and peri-urban areas, while focusing challenges in the fields of urban agriculture and mobility. Our project connects the universities of Lüneburg and Oldenburg with the universities in South Africa (NMMU), Namibia (UNAM) and Mosambique (UPM) via implementing two interconnected centers seen as international networks where the above mentioned topics will be addressed in Research and Teaching: The YEEES Research Center and the YEEES Training Center. The YEEES Research Center aims at being a long-term, visible and renowned network of German and African researchers from a variety of disciplines. Four research groups, focusing on 'Innovation', 'Imovation', 'ICT' and 'Education' are connected via a common goal: Delivering excellent and relevant research results that contribute to the global challenge of ensuring sustainability by focusing on innovative and imovative sustainable entrepreneurial approaches using ICT. The YEEES Training Center consists of four units: The Lecturing Hub, the Postgraduate Trainings, the Continuing Training, and the Scholarships. As an international, trans- and interdisciplinary network of relevant lecturers, researchers, practitioners and students, the center aims at becoming an internationally renowned center that connects Germany and Africa by developing and implementing innovative teaching based on state of the art research in the fields of Entrepreneurship, Sustainability and ICT. The YEEES project will foster the development of innovative entrepreneurial approaches, as e.g. the founding of sustainability start-ups and organisations in the respective fields. Our work further more supports the development of skills and mindsets that lead to entrepreneurial behavior in a way that future change agents identify and exploit opportunities for creative and innovative or 'imovative' solutions. We also contribute to a broad and strong German-African cooperation in various ways. That allows mind changing experiences, which on short and long term perspective enable people to contribute to sustainable change.

Renaturierung von Mooren der nemoralen Zone unter Bedingungen variabler Wasserverfügbarkeit und -qualität

Die Funktionen von Mooren in Wasser- und Elementkreisläufen, als Kohlenstoffspeicher und in der Bewahrung der Biodiversität sind zunehmend im Fokus wissenschaftlicher und öffentlicher Debatte. Insbesondere im Verlauf des Klimawandels sind renaturierte Hochmoore Klimaextremen ausgesetzt, zum Beispiel Dürren, mit Langzeiteffekten für Boden und Pflanzengemeinschaften, und somit auch für den Kohlenstoffkreislauf. Der Klimawandel erschwert damit zusätzlich die Hochmoorrenaturierung zu bereits vorhandenen Grenzen. Damit verbunden ist ein unzureichender Wissensstand bezüglich potentieller Indikatoren für Degradation und Renaturierungserfolge, z.B. die Dynamiken und Bilanzen von Gasflüssen, Biodiversitätsniveaus oder Wasserbilanzen. Moordegradierung verändert die Wasserspeicherfähigkeit und reduziert die Fähigkeit Wasserschwankungen abzupuffern, was die Renaturierung weiter beeinflusst. Paläoökologische Daten erlauben Schlussfolgerungen über Feuchtebedingungen für Torfwachstum und potentielle Resilienz gegenüber in der Vergangenheit aufgetretenen Schwankungen der Umweltbedingungen. Somit können aus ihnen Grundlageninformationen abgeleitet werden, die helfen Renaturierungsziele zu formulieren, aber auch mögliche Einschränkungen aufzeigen. Der voranschreitenden Klimawandel mit häufigen auftretenden Hitzewellen und Dürren bedeutet insbesondere für die Re-Etablierung von Hochmoorvegetation eine ernste Bedrohung, die auf nährstoffarmes Niederschlagswasser angewiesen ist. Das Projekt verbindet Schlüsselmethoden von verwandten Disziplinen in bisher nicht gekannter Weise: In Unterprojekten behandeln wir i) die paläoökologische Rekonstruktion von Referenzbedingungen und Indikatoren für Degradation, ii) aktuelle Hydrologie, Niveaus von Biodiversität, Mikrobielle Gemeinschaften, iii) CO2 und CH4 Bilanzen mit Hauben- und Eddy-Covariance Technik und vorhandenen Langzeitdaten, iv) neuste Fernerkundungsmethoden inklusive dem Upscaling von Plotniveau bis auf das Landschaftsniveau, unterstützt von künstlicher Intelligenz, v) Negative Auswirkungen und Wechselbeziehungen zwischen Biodiversität, Kohlenstoffbilanzen, Treibhausgasemissionen und Resilienz wenn Zielniveaus nicht erreicht werden können, vi) Wissenstransfer in enger Zusammenarbeit mit Torfindustrie, Naturschutzakteuren, Akteuren der Land- und Wasserwirtschaft und der Administration.Wir untersuchen erstmalig Hochmoorrenaturierungsverläufe basierend auf neusten Bewertungsmethoden der Paläoökologie und Biogeochemie von Torfproben und ordnet diese Daten in einen landschaftsökologischen Kontext ein, um mit leistungsstarken Fernerkundungswerkzeugen das zukünftige Monitoring von degradierten und renaturierten Hochmoorflächen zu ermöglichen. Die enge Verbindung der Arbeitspakete und die Anwendung von in der Renaturierungsökologie wenig betrachteter Daten machen dieses Projekt innovativ und lassen wichtige Ergebnisse erwarten für die Hochmoorrenaturierung unter sich verändernden hydro-klimatischen Bedingungen.

Entwicklung von ressourceneffizienten und umweltentlastenden Düngestrategien mithilfe innovativer Saatgutbehandlungen

Zielsetzung: Die Pflanzennährstoffe Stickstoff und Phosphat sind fundamental wichtig für ein gesundes Wachstum und hohe Erträge. Doch ein Überschuss an Nährstoffen kann durch Auswaschung ins Grundwasser und durch Oberflächenabfluss in Flüsse und Meere gelangen. Durch die Intensivierung der Landwirtschaft geraten zudem auch landwirtschaftlich genutzte Ökosysteme aus der Balance. Anfällige Pflanzenbestände mit geringer Resilienz sind die Folge. Ein steigender Pflanzenschutzmitteleinsatz wird somit vielerorts notwendig. Der Pestizid-Einsatz stellt jedoch eine weitere Gefahr für die Umwelt auf verschiedenen Ebenen dar und stört das ökologische Gleichgewicht, gefährdet die Wasserqualität und wirkt sich durch die Akkumulation von Rückständen in der Umwelt auf die gesamte Nahrungskette aus. Für eine zukunftsfähige Landwirtschaft stehen Landwirt*innen vor der Herausforderung, Düngemittel und Pflanzenschutzmittel auf das geforderte umweltverträgliche Maß zu reduzieren, ohne dabei die Nahrungsmittelsicherheit zu gefährden. Unter den Bedingungen der novellierten Düngeverordnung muss die Düngemenge bundesweit in nitratbelasteten roten Gebieten 20 % unter dem durchschnittlichem Düngebedarf liegen. Ebenso müssen zusätzliche Auflagen bei der Phosphor-Düngung in gelben Gebieten mit hoher Eutrophierung von Oberflächengewässern durch Phosphor/Phosphat eingehalten werden. Die stark angestiegenen Dünger- und Betriebsmittelpreise kommen erschwerend hinzu. Es braucht eine Landwirtschaft, die umweltfreundlich wirtschaftet und trotzdem bezahlbare Lebensmittel erzeugt. Der durch SeedForward angestrebte Lösungsweg beschreibt die Erprobung von ressourceneffizienten Düngestrategien, die bei reduziertem Düngereinsatz gleichbleibend hohe Erträge ermöglichen. Dies gelingt durch eine verbesserte Ressourcennutzung der Pflanzen, welche auf eine höhere Nährstoffeffizienz der Pflanze zurückzuführen ist, die durch die SeedForward Saatgutbehandlung hervorgerufen wird. An den Kulturen Mais, Getreide und Raps werden neben den Saatgutbehandlungen zusätzlich innovative Mikroorgansimen eingesetzt, denn der Einsatz dieser pflanzenförderlichen Mikroorganismen in Kombination mit der Saatgutbehandlung kann ihren Effekt noch verstärken. Die in dem Projekt geplante Vorgehensweise ermöglicht es, standortbezogene Einsparungen zu prognostizieren und zielgerichtet auszuschöpfen, um die Transformation zu einer zukunftsfähigen Agrarlandnutzung zu unterstützen und die Umwelt zu schützen.

Synchronisierte und energieadaptive Produktionstechnik zur flexiblen Ausrichtung von Industrieprozessen auf eine fluktuierende Energieversorgung, SynErgie3: Synchronisierte und energieadaptive Produktionstechnik zur flexiblen Ausrichtung von Industrieprozessen auf eine fluktuierende Energieversorgung

Züchtung von Apfelsorten mit Resistenz gegenüber Klima-bedingtem Stress, Teilprojekt C

Die deutsche Apfelproduktion steht vor einer Vielzahl an Herausforderungen. Nachhaltige Produktion oder auch Ökologisierung der Landwirtschaft und Resilienz gegenüber Auswirkungen des Klimawandels sind nur einige der Forderungen, denen sich die Produzenten neben der wachsenden internationalen Konkurrenz am Markt stellen müssen. Um diesen Forderungen gerecht zu werden und in Deutschland alle Kräfte zu fördern, die sich mit Apfelzüchtung befassen, wird ein Verbund aus institutionellen Züchtern und vielen der derzeit existierenden privaten Züchtungsinitiativen, der Fachgruppe Obstbau im Bundesausschuss Obst und Gemüse und der Fördergemeinschaft Ökologischer Obstbau e.V. (FOEKO) angestrebt, der sich den Herausforderungen gemeinsam stellen will. Dieser Verbund setzt sich als erstes Ziel die Realisierung des Projektes ApRésKlimaStress. In ApRésKlimaStress sollen durch phänotypische Evaluierungen und die Genotypisierung genetischer Ressourcen bei Apfel neue Quellen für Mehltau- und Schorfresistenz identifiziert werden, da nur wenig Resistenzen zur Verfügung stehen, die noch nicht gebrochen sind. Für die Bekämpfung dieser klimarelevanten Schaderreger sind im Erwerbsobstbau bis zu 20 Pflanzenschutzmittelbehandlungen pro Saison notwendig, was den ökologischen Fußabdruck der Produktion deutlich erhöht. Die Züchtung von Sorten mit pyramidisierten Resistenzen gegenüber beiden Schaderregern auch unter Nutzung kolumnarer Apfelsorten, die eine erhöhte Resilienz gegenüber Trockenstress ermöglichen, wird als Möglichkeit gesehen den oben genannten Herausforderungen zu begegnen. Als weitere Resistenzquelle wird auch die Nichtwirtsresistenz von Apfel/Birnenhybriden evaluiert. Ziel ist die Entwicklung von kostengünstigen und einfach umsetzbaren molekularen Markers: KASP-Assays, die von allen Partnern unabhängig, je nach der eigenen Züchtungsstrategie kombiniert und genutzt werden können. Die Umsetzung der Analysen kann dann bei unabhängigen Anbietern beauftragt werden.

Forschungsprogramm Experimenteller Wohnungs- und Städtebau (ExWoSt), Klimaresilienter Stadtumbau

In der kommunalen Planungspraxis des Städtebauförderungsprogramms Stadtumbau spielen die Ansätze zur Klimaanpassung oft eine untergeordnete Rolle, obwohl es inzwischen eine Vielzahl von Erkenntnissen und guten Beispielen zu geeigneten Maßnahmen in der räumlichen Planung gibt. Warum ist das so? Was steht der Planung und Umsetzung von Klimaanpassungsmaßnahmen im Weg? Was sind Gelingensbedingungen für eine klimaresiliente Stadtentwicklung und wie lassen sie sich schaffen? Das bundesweite Forschungsvorhaben 'Klimaresilienter Stadtumbau' geht diesen Fragen im Kontext des Programms Stadtumbau nach. Es befasst sich dabei insbesondere mit Planungs-, Kooperations- und Kommunikationsprozessen. Ausgangslage: Im 2016 abgeschlossenen Projekt 'Klimaresilienter Stadtumbau' untersuchte ein Forschungsteam die Ergebnisse aus dem Programm StadtklimaExWoSt in Bezug auf das Städtebauförderprogramm Stadtumbau. Ein wesentlicher Befund dabei ist, dass die Qualität der kommunalen Planungsprozesse und die gute Zusammenarbeit von verschiedenen Fachämtern entscheidende Faktoren für das Gelingen der Umsetzung von Klimaanpassungsmaßnahmen sind. Gleichzeitig bringen die dafür notwendigen Abstimmungsprozesse für eine integrierte Planung die Kommunen häufig aber auch an ihre Belastungsgrenzen. Das Forschungsvorhaben untersucht daher Möglichkeiten, das Thema Klimaanpassung frühzeitig in ein adäquates Ziel- und Maßnahmensystem und ein konsequentes Projektmanagement im Stadtumbau zu integrieren. Besonderes Augenmerk gilt dabei der planerischen Zusammenarbeit auf kommunaler Ebene. Das Forschungsvorhaben trifft auf einen günstigen Zeitpunkt in der Umsetzung des Städtebauförderprogramms Stadtumbau. Die beiden Programme Stadtumbau Ost und Stadtumbau West als wichtige und erfolgreiche Instrumente der Städtebauförderung in Ländern und Kommunen wurden zu einem gemeinsamen Programm Stadtumbau zusammengeführt. Der Stadtumbau hat sich als 'lernendes Programm' erfolgreich im Umgang mit neuen Herausforderungen bewiesen. Vielerorts hat der Stadtumbau die Basis für zukunftsfähige Stadtentwicklungen gelegt. Der Klimawandel und die Anpassung an seine Folgen sind solche Herausforderungen, die Städte und Gemeinden in unterschiedlichen Bereichen wie zum Beispiel durch Starkregen, Hochwasser und Hitzetage treffen. Ziel: Das Projektteam untersucht, wie sich die Voraussetzungen für einen klimaresilienten Stadtumbau optimieren lassen. Insbesondere analysiert es dabei Planungs-, Kooperations- und Kommunikationsprozesse und eruiert Verbesserungsmöglichkeiten hinsichtlich einer frühzeitigen und effektiven Eingliederung in das Zielsystem des Stadtumbaus. Das Projektteam bereitet die Ergebnisse praxisnah entlang der Planungsabläufe im Stadtumbau auf. Sie münden in einer webbasierten Arbeits- und Kommunikationshilfe mit Empfehlungen für die kommunale Praxis. Räumlich liegt der Fokus auf Stadtumbaugebiete mit historischen und/oder stark verdichteten Quartieren.

Entwicklung des AquaInsight-Tools: Ein integrierter Ansatz für die Bewirtschaftung von Wasserressourcen im datenarmen Afghanistan

Das beantragte Vorhaben zielt auf die Erarbeitung eines umfassenden Werkzeugs, das Fernerkundungstechniken und hydrologische Modellierung integriert, um Wasserdargebot und -bedarf in datenarmen Regionen wie Afghanistan zuverlässig zu bewerten, potenzielle Diskrepanzen zu erkennen und Strategien zur Verringerung von Dargebot-Bedarf-Diskrepanzen zu entwickeln. Das weitgehende Fehlen hydrometeorologischer Beobachtungssysteme in Afghanistan ist ein typisches Beispiel für das Problem der Datenknappheit in vielen Entwicklungsländern. Dies führt zu unzuverlässigen Ergebnissen und erschwert die fundierte Entscheidungsfindung sowie Umsetzung wirksamer Strategien der Wasserbewirtschaftung. Das Vorhaben zielt durch die Kombination fortschrittlicher Fernerkundungstechniken und leistungsfähiger hydrologischer Modelle auf eine - auch unter Knappheit konventionell gewonnener Daten - zuverlässige Bewertung von Wasserressourcen und -bedarf. Über das Untersuchungsgebiet hinaus, liefert dies Erkenntnisse, um die aus Datenknappheit resultierenden Herausforderungen anzugehen und unterstützen somit die globalen Bemühungen um ein nachhaltiges Wasserressourcenmanagement (WRM). Dies steht in engem Zusammenhang mit den Zielen für nachhaltige Entwicklung (direkt: SDG 6; indirekt: SDGs 1, 2, 12, 13). Mit dem Fokus auf den Herausforderungen in datenarmen Regionen, adressieren die Forschungen einen relevanten Bereich, um die SDGs voranzubringen, und zwar vor allem durch die Erarbeitung von Lösungen (wasserwirtschaftliche Konzepte in Verbindung mit Szenarien unterstützender Politiken) zum Abbau von Dargebot-Bedarf-Diskrepanzen. Die Entwicklung des Werkzeugs steigert die Ressourcen-Produktivität (Wasser, Land), fördert die nachhaltige Nutzung und stärkt die Resilienz der Bevölkerung. Die Ergebnisse helfen politischen Entscheidungsträgern, Wege für Investitionsstrategien zu finden, um den Auswirkungen des Klimawandels und der sich verschärfende Konkurrenz um Wasser in datenarmen Regionen zu begegnen (lokale Ebene - internationale Einzugsgebiete). Die Erfüllung des Projektziels wird durch spezifische Zielsetzungen strukturiert: Ziel 1: Entwicklung eines Werkzeugs, das hydrologische Modelle und Fernerkundungsprodukte integriert, um die Verfügbarkeit von Wasserressourcen und den -bedarf einzuschätzen. Ziel 2: Nach der Kalibrierung und Validierung des entwickelten Werkzeugs sollen politische Szenarien simuliert werden, um Änderungen von Wasserdargebot und -bedarf über Zeit und Raum zu bewerten. Ziel 3: Verbesserung der Fähigkeiten des Tools zur Bewertung von Bewässerungsmaßnahmen mit Hilfe von Leistungsindikatoren; Identifizierung von Defiziten, deren Ursachen und Erarbeitung von Optionen zur Verbesserung des WRM durch wasserwirtschaftliche Konzepte und Politik-Szenarien (Schwerpunkt: Intensivierung, Ausdehnung, Optimierung der Bewässerung). Ziel 4:Synthese von Maßnahmen auf der Dargebots- und Bedarfsseite zu integrierten Wassermanagementkonzepten, eingebettet in politische Szenarien.

Messgeräteplattform & Sensorpaket zum hybriden Monitoring von Fließgewässern

Das Wasserfahrzeug als Messgeräteplattform besteht aus einem durch zwei Motoren angetriebenen Katamaran. Das Sensorpaket beinhaltet Messtechnik zur gleichzeitigen Erfassung der Gewässergüte (Multiparametersonde), der Gewässertopografie (Vertikal-Echolot, Seitensichtsonar) sowie hochaufgelöster Strömungsverhältnisse im Fließquerschnitt (9-strahlige Akustik-Doppler-Sonde). Weiter ist ein LiDAR-Sensor zur Erfassung und Kartierung der Ufervegetation bzw. Bebauung an und in Gewässerrandstreifen vorgesehen. Für eine georeferenzierte Datenerfassung soll die Messgeräteplattform mit einem GNSS-Empfänger (RTK-Genauigkeit) ausgestattet werden und ergänzend eine Zielmarke erhalten, sodass ein Tracking über Kopter und Vermessungsdrohnen (UAVs) ermöglicht wird. Mit den Messgeräten sollen Forschungsfragen in den Handlungsfeldern „Digitalisierung der Wasserwirtschaft“, „Resilienz gegenüber Hoch- und Niedrigwasserereignissen“ und „Neue Verfahren zur Datenerhebung in der Wasserwirtschaft“ beantwortet werden. Grundlegend wird mit dem Großgerät die Aufnahme von Messdaten angestrebt, die möglichst viele gewässerbezogene Parameter enthalten. So soll eine Datenbasis geschaffen werden, welche die Grundlage für die Beantwortung der folgenden Forschungsfragen darstellt: - Inwiefern sind datengetriebene Modelle in der Lage, strukturelle Veränderungen im Gewässer abzubilden und diese auf Wasserstand-Abfluss-Beziehungen zu übertragen bzw. ebendiese zu aktualisieren? - Lassen sich räumliche und raumzeitliche (Auto-) Korrelationen von Niederschlag- und Abflussdaten mittels maschineller Lernverfahren (ML) (insbesondere Long Short-Term Memory-Methoden) modellieren und welchen Einfluss haben Menge und Qualität der Eingangsdaten auf die Genauigkeit der Systemantwort „Abfluss“? - Wann und wo finden Sedimentationsprozesse in Speichersystemen (z. B. Talsperren) statt und können diese durch gezielte Bewirtschaftungspläne verhindert werden? - Welche Auswirkungen hat die Volumenänderung auf die Bewirtschaftung von Speichersystemen und die Bereitstellung bzw. Aufrechterhaltung der Wasserversorgung?

Züchtung von Apfelsorten mit Resistenz gegenüber Klima-bedingtem Stress

Die deutsche Apfelproduktion steht vor einer Vielzahl an Herausforderungen. Nachhaltige Produktion oder auch Ökologisierung der Landwirtschaft und Resilienz gegenüber Auswirkungen des Klimawandels sind nur einige der Forderungen, denen sich die Produzenten neben der wachsenden internationalen Konkurrenz am Markt stellen müssen. Um diesen Forderungen gerecht zu werden und in Deutschland alle Kräfte zu fördern, die sich mit Apfelzüchtung befassen, wird ein Verbund aus institutionellen Züchtern und vielen der derzeit existierenden privaten Züchtungsinitiativen, der Fachgruppe Obstbau im Bundesausschuss Obst und Gemüse und der Fördergemeinschaft Ökologischer Obstbau e.V. (FOEKO) angestrebt, der sich den Herausforderungen gemeinsam stellen will. Dieser Verbund setzt sich als erstes Ziel die Realisierung des Projektes ApRésKlimaStress. In ApRésKlimaStress sollen durch phänotypische Evaluierungen und die Genotypisierung genetischer Ressourcen bei Apfel neue Quellen für Mehltau- und Schorfresistenz identifiziert werden, da nur wenig Resistenzen zur Verfügung stehen, die noch nicht gebrochen sind. Für die Bekämpfung dieser klimarelevanten Schaderreger sind im Erwerbsobstbau bis zu 20 Pflanzenschutzmittelbehandlungen pro Saison notwendig, was den ökologischen Fußabdruck der Produktion deutlich erhöht. Die Züchtung von Sorten mit pyramidisierten Resistenzen gegenüber beiden Schaderregern auch unter Nutzung kolumnarer Apfelsorten, die eine erhöhte Resilienz gegenüber Trockenstress ermöglichen, wird als Möglichkeit gesehen den oben genannten Herausforderungen zu begegnen. Als weitere Resistenzquelle wird auch die Nichtwirtsresistenz von Apfel/Birnenhybriden evaluiert. Ziel ist die Entwicklung von kostengünstigen und einfach umsetzbaren molekularen Markers: KASP-Assays, die von allen Partnern unabhängig, je nach der eigenen Züchtungsstrategie kombiniert und genutzt werden können. Die Umsetzung der Analysen kann dann bei unabhängigen Anbietern beauftragt werden.

Biodiversitätsfaktormessung mit Intelligenten Akustischen Sensoren, Robustes, effizientes und intelligentes akustisches Sensorsystem

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