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Verbesserung der agro-hydrologischen Simulation der Bewässerung in Flussgebieten unter extremen klimatischen Bedingungen mit Ensembles

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.

Agrarsysteme der Zukunft: Innovative Nutzung des Grünlands für eine nachhaltige Intensivierung der Landwirtschaft im Landschaftsmaßstab, Teilprojekt A

Erforschung rekonfigurierbarer, passiver Mikroelektronikbauelemente für Energieeffizienz und Flexibilität

Verfahren zur Textilbeschichtung mit photokatalytischer Aktivität im sichtbaren Spektralbereich

r+Impuls : ecoFluor- Innovative und umweltfreundliche, auf Fluor(F2)-basierte Reinigungsprozesse als Ersatz für NF3 und PFCs in der Halbleiterindustrie, Teilvorhaben 4: Erprobung und Qualifizierung der Fluor-Gasgemische und benötigter Hardware, Transfer in eine industrielle Pilotlinie

Ziel des Projekts ist die Erprobung, die Qualifizierung und die industrielle Anwendung neuer, auf einer F2/Ar/N2 Mischung basierten Reinigungsprozesse für Chemical Vapour Deposition (CVD) Anlagen in der Halbleiter-Fertigung. Mit diesem Fluor-Gasgemisch (hoher N2 Anteil) werden das bisher in großen Mengen verwendete NF3 und andere Treibhausgase aus der Gruppe der perfluorierten Kohlenwasserstoffe (PFC), wie z.B. C3F8, C2F6 und CF4 ersetzt (Drop-In Replacement). Die technologisch unvermeidbaren Restemissionen der Prozessgase auch im unteren ppm-Bereich werden durch den Einsatz von Fluor-Gasgemischen bei der plasmaunterstützten Reinigung von CVD Prozesskammern vermieden. Gerade bei NF3 ist die klimatische Auswirkung auch geringer Emissionen wegen des hohen Global Warming Potential (GWP) Faktors versus CO2 von 17200 besonders hoch. Der GWP Faktor einer F2/Ar/N2 Mischung ist 1. Angestrebtes Ergebnis von ecoFluor ist eine Senkung des Ressourcenverbrauchs und der umweltschädlichen Restemissionen bei gleichzeitiger Erhöhung der Kosteneffizienz. Das Fraunhofer EMFT optimiert zusammen mit Solvay die F2/Ar/N2 -Gasmischungen und transferiert über den Projektzeitraum die entsprechenden F2-Reinigungs-Prozessrezepte zu Texas Instruments (TI). Darüber hinaus unterstützt das Fraunhofer EMFT TI beim Einfahren der F2/Ar/N2 -Gemische als Reinigungsgas auf den CVD Pilot-Anlagen bei TI in Freising. Zeitgleich wird im Rahmen des Projektes am Fraunhofer EMFT eine kostengünstige Remote Plasmaquelle (Muegge GmbH) für den Einsatz an in Deutschland und Europa bestehenden CVD-Anlagen getestet. In Phase 1 wird das neue umweltfreundliche Verfahren auf verschiedenen Maschinentypen optimiert und validiert, welche anschließend in Phase 2 im Produktionsumfeld betrieben werden. Die industrielle Einführung dieser Prozesse, um in Phase 2 TRL 8 zu erreichen, ist aufwendig und anspruchsvoll, da für eine gleichbleibend hohe Ausbeute an Bauelementen sämtliche Fehlerquellen ausgeschlossen werden müssen.

Wechselwirkungen zwischen oekologischen, oekonomischen und sozialen Systemen agrarischer Intensivgebiete am Beispiel der Nitratbelastung des Grundwassers in Suedoldenburg

Das Projekt ist gekennzeichnet durch die Verknuepfung von quantitativen Modellen zur Simulation des Zusammenwirkens agrar-oekologischer, oekonomischer und sozialer Faktoren bei der Nitratbelastung des Grundwassers im Kreis Vechta. Damit soll insbesondere die quantitative Folgenabschaetzung fuer steuernde Massnahmen ermoeglicht werden. Bisher wurden folgende Modelle eingesetzt: -integriertes Pilotmodell zur Simulation des Gesamtzusammenhangs auf der Mikroebene (Mueller, 1985), -Modell eines landwirtschaftlichen Schweinemastbetriebes mit Maisanbau unter Einbeziehung der Abfallentstehung und -verwertung, -das agraroekologische Modell EPIC (Erosion-Productivity-Impact-Calculator, entwickelt im Auftrag des US-Landwirtschaftsministeriums unter Leitung von Williams (Temple, Texas)). Die Verknuepfung des Betriebsmodells und des agraroekologischen Modells ist geleistet. Gegenwaertig wird die Versickerung und der Stofftransport im Grundwasser modellmaessig verfeinert bzw. einbezogen.

Erfolg für Fracking-Gegner in Texas

In Texas, wo die Geschichte der Ölförderung begonnen hat, haben die Bewohner der Stadt Denton mit 59 Prozent ein Fracking-Verbot angenommen. Es ist der erste Ort im Ölstaat Texas, der Fracking verbietet. Am 2. Dezember 2014 müssen alle 272 Fracking-Anlagen abgeschaltet werden. Vertreter der Ölindustrie kündigten Klagen gegen das Votum an.

Explosion in der West Fertilizer Company

Am 17. April 2013 ereignete sich eine schwere Explosion in einer Düngemittelfabrik in der Kleinstadt West im US-Bundesstaat Texas, während Einsatzkräfte versuchten, ein dort ausgebrochenes Feuer zu löschen. 14 Leichen wurden geborgen und rund 200 Menschen sind nach Behördenangaben bei dem Unglück verletzt worden. Die Erschütterung bei der Explosion war so stark, dass Seismologen sie als Erdbeben der Stufe 2,5 klassifizierten. Neben der Düngerfabrik wurden auch zahlreiche Wohn- und Geschäftsgebäude der zerstört.

Teersand-Pipeline-Leck im US-Bundesstaat Arkansas

Am 29. März 2013 brach die ExxonMobil Pegasus-Pipeline, die kanadisches Rohöl von Illinois nach Texas transportiert, nahe der Kleinstadt Mayflower im US-Bundesstaat Arkansas. 5000 Barrel Teerschlamm ergossen sich über Straßen und Wiesen einer Wohnsiedlung.

Vorwärts beim Klima- Umweltdemonstration in den USA

Am 17. Februar 2013 versammelten sich geschätzte 40.000 Demonstranten auf der National Mall vor dem Kapitol in Washington D.C., USA. Unter dem Motto "Lead on climate – Vorwärts beim Klima" demonstrierten die Menschen für eine bessere Umweltpolitik auf der Straße. Thema war u.a. die umstrittene Keystone-XL-Pipeline von Kanada nach Texas. Die Demonstranten forderten US-Präsident Barack Obama auf, die Pipeline zu stoppen. Außerdem verlangten sie, dass die Umweltversprechen seiner jüngsten Rede zur Lage der Nation eingehalten werden.

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