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Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Einflusss von Umweltveränderungen auf antarktisches Phytoplankton untersucht mit Hilfe eines synergistischen multi- und hyper-spektralen Satellitendatenansatzes

Klimamodelle sagen voraus, dass sich in naher Zukunft im Antarktischen Ozean signifikant die Temperatur und der PH-Wert ändern werden, bedingt durch den Anstieg der Konzentrationen troposphärischer Treibhausgase und vor allem durch den erhöhten Kohlenstoffdioxidausstoß aus fossilen Brennstoffen. Solche Änderungen wirken sich auf die Zusammensetzung des Phytoplanktons aus und damit auch auf die Stoffkreisläufe wichtiger Elemente (Kohlenstoff, Stickstoff, usw.). Ziel dieses interdisziplinären Projektes ist die genauere Bestimmung der räumlichen und zeitlichen Variabilität der Biomasse von unterschiedlichen Phytoplanktontypen im Antarktischen Ozean. Einerseits wird hiermit das Verständnis der Rolle des antarktischen Phytoplanktons für das Ökosystem vertieft und andererseits deren Beitrag für den globalen Kohlenstoffzyklus genauer quantifiziert. Durch die einzigartige Kombination von Satellitendaten zweier unterschiedlicher Instrumententypen soll die Konzentration verschiedener Phytoplankton-Typen im Antarktischen Ozean zum ersten Mal mit umfassender zeitlicher und räumlicher Abdeckung bestimmt werden. Die Gesamtbiomasse wird durch eine an die Antarktis angepasste Prozessierung mit Hilfe multispektraler Satellitenmessdaten berechnet. Der Anteil wesentlicher Phytoplanktontypen an der Gesamtbiomasse wird anhand der Auswertung charakteristischer Absorptionsstrukturen von hyperspektralen Messdaten (PhytoDOAS-Methode) ermittelt. Somit soll ein synergetisches Produkt aus sich ergänzenden Informationen multi- und hyperspektraler Satelliteninstrumente entwickelt werden, das auf ähnliche Satelliteninstrumente, deren Messungen in naher Zukunft starten, übertragbar sein wird. Damit kann dann ein Datensatz über die Verteilung von Phytoplanktontypen über Dekaden erstellt werden. Mit dem im Projekt entstehenden Datensatz über die Verteilung der Phytoplanktontypen soll deren Variabilität und Korrelation mit sich ändernden Umweltfaktoren im Antarktischen Ozean in den vergangenen untersucht werden. Darüber hinaus soll unser Datensatz genutzt werden, zur Verbesserung und Evaluierung eines Ökosystem-Models, welches die Biogeographie verschiedener Phytoplanktontypen durch Parametrisierung physiologischer Eigenschaften an ein Ozeanzirkulatonsmodell errechnet. Mit Hilfe des Langzeitdatensatz und dem damit verbundenen Wissen über die Variabilität der Phytoplanktontypen, wird ein Fundament geschaffen, um den Einfluss der Klimaveränderungen im Antarktischen Ozean zu bemessen.

Wärmenetzeignungsgebiete Hamburg

Die Karte zeigt, wo im Stadtgebiet der Freien und Hansestadt Hamburg Wärmenetze vorhanden sind und wo sich eine Wärmenetzversorgung unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten für den Wärmenetzbetreiber und die jeweilige Gebäudeeigentümerin bzw. den jeweiligen Gebäudeeigentümer eignet. Die Einteilung des Stadtgebiets in bestimmte Wärmenetzeignungskategorien basiert auf einer Wirtschaftlichkeitsberechnung hypothetischer ("imaginärer") Wärmenetze und einem Vollkostenvergleich verschiedener klimaneutraler Wärmeversorgungsoptionen (Wärmenetzanschluss, Wärmepumpe, Pelletheizung) aus Gebäudesicht. Die hypothetischen Wärmenetze verbinden Gebäude der Stadt und orientieren sich dabei am Straßennetz. Für die Wirtschaftlichkeitsberechnung wird eine zusammenhängende Gebäudeanzahl zusammengefasst betrachtet. Aus Sicht des Wärmenetzes wirtschaftlich ist die Versorgung einer Gruppe an Gebäuden, wenn die Einnahmen aus der Wärmelieferung die Kosten für das Wärmenetz (Errichtung und Betrieb) und die Wärmeerzeugung decken. Aus Sicht der Gebäude wurde eine überschlägige Vollkostenrechnung verschiedener Wärmeversorgungsoptionen (Wärmepumpe, Pelletkessel, Wärmenetzanschluss) durchgeführt. Jedes Gebäude weist somit eine Wärmeversorgungsoption auf, die auf Basis der getroffenen Annahmen und unter den verglichenen Optionen, die günstigste darstellt. Aus diesen Analysen wurde die Aussage abgeleitet, ob ein Gebäude potenziell wirtschaftlich über ein Wärmenetz versorgt werden könnte und wie ein Wärmenetzanschluss aus Sicht des Gebäudes im Vergleich mit den alternativen Wärmeversorgungsoptionen abschneidet.

WMS Baumart (NLP)

Klassifikation der Baumart Stand 2015 für sämtliche Baumindividuen mit Wuchshöhe >15m. Die Klassen sind Fichte, Tanne, Kiefer, Lärche, Douglasie, Laubbaum (unspezifiziert) und stehendes Totholz. Die flächendeckende Kenntnis der Baumart eines jeden Baumindividuums mit einer Wuchshöhe von >15m ist eine im Vergleich zur in der Forstwirtschaft üblichen über statistische Verfahren geschätzten Baumartenverteilung für größere Flächeneinheiten erheblich genauere Information. Diese höhere Genauigkeit ermöglicht die Ableitung einer Vielzahl von räumlichen Analysen in einer bislang ungewohnten räumlichen Exaktheit, wie z.B. Habitatseignungskarten für bestimmten Tierarten. In Kombination mit der Waldstruktur und Vegetationshöhendaten aus den Folgejahren ermöglicht diese Baumartenklassifikation ein auf Einzelbäumen basiertes Monitoring der natürlichen Waldentwicklung.

Ökologische Mindestwasserführung

Die ökologisch begründete Mindestwasserführung (Qök) beschreibt den Mindestwasserbedarf der durchflusssensitiven Arten Makrozoobenthos und/oder Fische, der notwendig ist, um für diese biologischen Qualitätskomponenten die Bewertungsklasse 2 (gut) zu ermöglichen, wenn andere Parameter nicht dagegensprechen. Eine lang andauernde Unterschreitung dieses Abflusswertes hat mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Zielverfehlung zur Folge. Die Qök-Werte sind Mindestdurchflusswerte, die mittels LAWA-Fließgewässertypspezifischer Mindestwasser-Orientierungswerte (MOW in l/s*km²) und der Einzugsgebietsgröße der Gewässerabschnitte natürlicher oder erheblich veränderter Fließgewässer-OWK berechnet wurden. Für die Nachvollziehbarkeit der Berechnungen sind diese notwendigen Datengrundlagen pro Fließgewässerabschnitt mit aufgeführt. Zusätzlich erfolgt die Angabe der von ArcEGMO modellierten quasi-natürlichen mittleren Abflüsse und mittleren Niedrigwasserabflüsse für die Zeitreihe 1991-2015. Dies ermöglicht den Vergleich der ökologisch notwendigen Mindestabflüsse mit dem simulierten hydrologisch möglichen Wasserdargebot in Niedrigwasserzeiten und dadurch – ggf. nach Vergleich mit gemessenen MNQ-Werten – die Ermittlung des ökohydrologisch begründeten Mindestabflusses (Qmin,ök) als Ausgangspunkt für die behördliche Festlegung einer WRRL-konformen Mindestwasserführung in wasserrechtlichen Verfahren. Die ökologisch begründete Mindestwasserführung (Qök) beschreibt den Mindestwasserbedarf der durchflusssensitiven Arten Makrozoobenthos und/oder Fische, der notwendig ist, um für diese biologischen Qualitätskomponenten die Bewertungsklasse 2 (gut) zu ermöglichen, wenn andere Parameter nicht dagegensprechen. Eine lang andauernde Unterschreitung dieses Abflusswertes hat mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Zielverfehlung zur Folge. Die Qök-Werte sind Mindestdurchflusswerte, die mittels LAWA-Fließgewässertypspezifischer Mindestwasser-Orientierungswerte (MOW in l/s*km²) und der Einzugsgebietsgröße der Gewässerabschnitte natürlicher oder erheblich veränderter Fließgewässer-OWK berechnet wurden. Für die Nachvollziehbarkeit der Berechnungen sind diese notwendigen Datengrundlagen pro Fließgewässerabschnitt mit aufgeführt. Zusätzlich erfolgt die Angabe der von ArcEGMO modellierten quasi-natürlichen mittleren Abflüsse und mittleren Niedrigwasserabflüsse für die Zeitreihe 1991-2015. Dies ermöglicht den Vergleich der ökologisch notwendigen Mindestabflüsse mit dem simulierten hydrologisch möglichen Wasserdargebot in Niedrigwasserzeiten und dadurch – ggf. nach Vergleich mit gemessenen MNQ-Werten – die Ermittlung des ökohydrologisch begründeten Mindestabflusses (Qmin,ök) als Ausgangspunkt für die behördliche Festlegung einer WRRL-konformen Mindestwasserführung in wasserrechtlichen Verfahren. Die ökologisch begründete Mindestwasserführung (Qök) beschreibt den Mindestwasserbedarf der durchflusssensitiven Arten Makrozoobenthos und/oder Fische, der notwendig ist, um für diese biologischen Qualitätskomponenten die Bewertungsklasse 2 (gut) zu ermöglichen, wenn andere Parameter nicht dagegensprechen. Eine lang andauernde Unterschreitung dieses Abflusswertes hat mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Zielverfehlung zur Folge. Die Qök-Werte sind Mindestdurchflusswerte, die mittels LAWA-Fließgewässertypspezifischer Mindestwasser-Orientierungswerte (MOW in l/s*km²) und der Einzugsgebietsgröße der Gewässerabschnitte natürlicher oder erheblich veränderter Fließgewässer-OWK berechnet wurden. Für die Nachvollziehbarkeit der Berechnungen sind diese notwendigen Datengrundlagen pro Fließgewässerabschnitt mit aufgeführt. Zusätzlich erfolgt die Angabe der von ArcEGMO modellierten quasi-natürlichen mittleren Abflüsse und mittleren Niedrigwasserabflüsse für die Zeitreihe 1991-2015. Dies ermöglicht den Vergleich der ökologisch notwendigen Mindestabflüsse mit dem simulierten hydrologisch möglichen Wasserdargebot in Niedrigwasserzeiten und dadurch – ggf. nach Vergleich mit gemessenen MNQ-Werten – die Ermittlung des ökohydrologisch begründeten Mindestabflusses (Qmin,ök) als Ausgangspunkt für die behördliche Festlegung einer WRRL-konformen Mindestwasserführung in wasserrechtlichen Verfahren.

WMS Waldstruktur (NLP)

Die flächendeckende Klassifikation der Waldstruktur Stand 2015 für die Klassen 1) Offenfläche, 2) Lücke, 3) Dickung, 4) schwach-dimensioniert stufig, 5) medium-dimensioniert einschichtig homogen, 6) medium- bis stark-dimensioniert 2-schichtig (mit Unterwuchs), 7) multi-dimensioniert stufig. Die flächendeckende Kenntnis der Waldstruktur für Einheiten von 400m² ist eine im Vergleich zur in der Forstwirtschaft üblichen über statistische Verfahren geschätzten Waldstruktur für größere Flächeneinheiten erheblich genauere Information. Diese höhere Genauigkeit ermöglicht die Ableitung einer Vielzahl von räumlichen Analysen in einer bislang ungewohnten räumlichen Exaktheit, wie z.B. Habitatseignungskarten für bestimmten Tierarten. In Kombination mit der Baumartenklassifikation und Vegetationshöhendaten aus den Folgejahren ermöglicht dieser Datensatz ein detailliertes Monitoring der natürlichen Waldentwicklung.

Technologielösungen für hocheffiziente zero-emission H2-Motoren für KWK-Anwendungen, Teilvorhaben: Simulative und experimentelle Analyse und Optimierung von Gemischbildung und Verbrennung

Im Vergleich zu erdgasbetriebenen Aggregaten können mit baugleichen Wasserstoffmotoren bisher nur geringere spezifische Leistungen erbracht werden, wodurch sich der Wirkungsgrad des Systems verringert, sodass die Technologie noch nicht als wirtschaftliche Alternative zu Erdgassystemen in Frage kommt. Im vorliegenden Teilvorhaben soll eine Erhöhung der spezifischen Leistung mittels aufwendiger messtechnischer sowie simulativer Methoden erreicht werden. Auf Basis der optischen Analyse von Gemischbildung und Verbrennung im aktuellen Entwicklungsstand des H2-BHKW von 2G soll durch numerische Strömungssimulation (CFD, computational fluid dynamics) ein optimiertes Brennraumdesign sowie eine optimierte Form der Brenngaseinbringung gefunden und am Prüfstand umgesetzt und validiert werden. Bei erfolgreicher Leistungs- und Effizienzerhöhung können die gewonnenen Erkenntnisse durch 2G in den nächsten Modellgenerationen übernommen und somit wirtschaftlich verwertet werden.

Baumart (NLP)

Klassifikation der Baumart Stand 2015 für sämtliche Baumindividuen mit Wuchshöhe >15m. Die Klassen sind Fichte, Tanne, Kiefer, Lärche, Douglasie, Laubbaum (unspezifiziert) und stehendes Totholz. Die flächendeckende Kenntnis der Baumart eines jeden Baumindividuums mit einer Wuchshöhe von >15m ist eine im Vergleich zur in der Forstwirtschaft üblichen über statistische Verfahren geschätzten Baumartenverteilung für größere Flächeneinheiten erheblich genauere Information. Diese höhere Genauigkeit ermöglicht die Ableitung einer Vielzahl von räumlichen Analysen in einer bislang ungewohnten räumlichen Exaktheit, wie z.B. Habitatseignungskarten für bestimmten Tierarten. In Kombination mit der Waldstruktur und Vegetationshöhendaten aus den Folgejahren ermöglicht diese Baumartenklassifikation ein auf Einzelbäumen basiertes Monitoring der natürlichen Waldentwicklung.

Projektdaten (bisher nur StopP, Serie)

Datenserie aus dem Projekt StopP | Prüfung: Vergleich der Fingerprobe mit Laborwerten | Prüfungsbeschreibung: die Bodenklassen aus beiden Verfahren werden miteinander abgeglichen und statitisch bewertet | Dateninhalt (Bild): Vergleich der Fingerprobe mit Laborwerten

Waldstruktur (NLP)

Die flächendeckende Klassifikation der Waldstruktur Stand 2015 für die Klassen 1) Offenfläche, 2) Lücke, 3) Dickung, 4) schwach-dimensioniert stufig, 5) medium-dimensioniert einschichtig homogen, 6) medium- bis stark-dimensioniert 2-schichtig (mit Unterwuchs), 7) multi-dimensioniert stufig. Die flächendeckende Kenntnis der Waldstruktur für Einheiten von 400m² ist eine im Vergleich zur in der Forstwirtschaft üblichen über statistische Verfahren geschätzten Waldstruktur für größere Flächeneinheiten erheblich genauere Information. Diese höhere Genauigkeit ermöglicht die Ableitung einer Vielzahl von räumlichen Analysen in einer bislang ungewohnten räumlichen Exaktheit, wie z.B. Habitatseignungskarten für bestimmten Tierarten. In Kombination mit der Baumartenklassifikation und Vegetationshöhendaten aus den Folgejahren ermöglicht dieser Datensatz ein detailliertes Monitoring der natürlichen Waldentwicklung.

Potenzial von Zusatzdaten aus lokalen Studien zur Ergänzung des bundesweiten Insektenmonitorings am Beispiel der Heuschrecken im Grünland

Übergeordnetes Ziel des bundesweiten Insektenmonitorings (IM) ist es, Aussagen zu Zustand und Entwicklung der Insektenfauna in Deutschland zu treffen. Mit dem vorliegenden Beitrag soll aufgezeigt werden, wie Daten aus lokalen Studien oder aber weiteren IM-Bausteinen (im Folgenden als Zusatzdaten bezeichnet) die Analysen des hier relevanten IM-Bausteins (in diesem Beispiel „Heuschrecken im Grünland“) bezüglich Interpretation und Informationsgewinn unterstützen können. Die Ziele lokaler Studien sind vielfältig und beinhalten z. B. die Erfassung des Artenspektrums eines bestimmten Gebiets, den Nachweis seltener Arten oder das Aufzeigen ökologischer Zusammenhänge zwischen Artengemeinschaften und Umweltfaktoren. Dementsprechend heterogen ist das Design lokaler Studien. Trotzdem können Zusatzdaten in vielerlei Hinsicht die Daten eines IM-Bausteins ergänzen. Zum Beispiel können Zusatzdaten zu einer breiteren Abdeckung von Habitaten oder Arten, zur Qualitätsverbesserung von Trendberechnungen oder zur besseren Interpretation von Ergebnissen beitragen. Werden Zusatzdaten, z. B. aus lokalen Studien, gemeinsam mit den Daten des relevanten IM-Bausteins ausgewertet, sind allerdings mehrere Aspekte zu berücksichtigen. Wichtig ist insbesondere, dass lokale Studien praktisch nie dieselbe Grundgesamtheit repräsentieren wie das IM. Zudem sollte der Effekt unterschiedlicher Erhebungsmethoden und Flächengrößen möglichst präzise geschätzt werden können, z. B. durch einen Methodenvergleich basierend auf Doppelerhebungen. Ein Beispiel für das große Potenzial von Zusatzdaten ist die Verlängerung der im Rahmen des IM ermittelten Trends der Artengemeinschaften in die Vergangenheit. Im Beitrag werden Prinzipien und Schwierigkeiten einer solchen Zeitreihenverlängerung basierend auf realen Daten besprochen.

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