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Globale Abschätzung von Wassermangel in Karstregionen in Zeiten des globalen Wandels

Karst entsteht sich durch die Verwitterung von Karbonatgestein und erzeugt starke oberflächliche und unterirdische Heterogenität von hydrologischen Speicher und Fließprozessen. Ungefähr 7% bis 12% der Erdoberfläche besteht aus Karstgebieten und etwa ein Viertel der Weltbevölkerung ist ganz oder teilweise abhängig von Trinkwasser aus Karstgrundwasserleitern. Für die nächsten Jahrzehnte, Klimamodelle prognostizieren einen starken Temperaturanstieg und eine Abnahme von Niederschlagsmengen in vielen Karstregionen der Welt. Trotz dieser Vorhersagen gibt es nur wenige Studien, die die Auswirkungen des Klimawandels auf die Karstwasserressourcen abschätzen. Die ist hautsächlich auf das Fehlen von Messdaten und die inadäquate Abbildung von Karstprozessen in derzeit angewandten Ansätzen zur großskaligen Modellierung zurückzuführen. Das Ziel der beantragten Nachwuchsgruppe ist, die notwendigen Daten und Ansätze zur erstmaligen Abschätzung der gegenwärtigen und zukünftigem Verfügbarkeit von Wasserressourcen in Karstgebieten zur Verfügung zu stellen. Um dieser Herausforderung gerecht zu werden, sind signifikante Fortschritte (1) zum Verständnis der Heterogenität von Karstregionen und zu deren Einarbeitung in hydrologische Modelle, (2) zum Upscaling von Beobachtungen auf der Einzugsgebietsskale für Anwendungen von Simulationsmodellen im globalen Maßstab, und (3) zum Vergleich der gegenwärtigen und zukünftigen Verfügbarkeit von Wasserressourcen mit gegenwärtigen und zukünftigen Wasserbedarf von Nöten. Im vorgeschlagenen Projekt sollen neuartige Ansätze zur Messung und Analyse hydrologischer Daten an fünf experimentellen Messgebieten, die in 5 verschiedenen Klimaregionen über den Globus verteilt sind (AU, D, ES, MX, UK), eingesetzt werden, um die Einflüsse der Heterogenität von Karstgebieten auf oberflächennahe Fließprozesse zu erkunden. Mittels einer neu entwickelten Karstdatenbank, welche beobachtete Zeitreihen von Karstquellenabflüssen enthält, und Rezessionsanalyse sollen die Heterogenität von Grundwasser und Abflussprozesse in verschiedenen Regionen der Welt charakterisiert werden. Dieselbe Datenbank, erweitert durch zusätzlich Abflussdaten auf Flussgebietsskale des Global Runoff Data Center (GRDC), soll zur Entwicklung eines neuen Ansatzes zur Einbindung der neu gewonnenen Erkenntnisse in ein großskaliges Simulationsmodell speziell für Karstregionen angewandt werden. Dieses Modell soll letztendlich dazu benutzt werden, um (1) gegenwärtige und, gekoppelt mit Klimaszenarien, zukünftige Verfügbarkeit von Wasserressourcen in Karstgebieten zu erkunden, um diese (2) mit gegenwärtigen und zukünftigen Wasserbedarf zu vergleichen und von Wassermangel bedrohte Regionen zu identifizieren.

Bedarfsgerechte Automatisierung der Freiflächen- und Tröpfchenbewässerungstechnik mittels on-site IOT-Sensorik, unterstützt durch Satellitentechnik, Teilprojekt B

Bedingt durch den Klimawandel sind landwirtschaftliche Kulturpflanzen vermehrt Wasserstress und Frostschäden ausgesetzt. Gleichzeitig prognostiziert die FAO einen Anstieg des globalen Wasserbedarfs um 55% (Landwirtschaft um 11%), bei einem Anstieg der gesamten beregneten Fläche um 6% bis 2050. Diese Problematik, kombiniert mit dem Bevölkerungsanstieg, wachsendem Energiebedarf und dem Rückgang der nutzbaren landwirtschaftlichen Fläche in den Industriestaaten, verlangt nach Lösungen. Ein bedarfsgerechter, energiesparender und effizienter Einsatz der Ressourcen Wasser und Energie ist erforderlich, um eine zukunftsfähige und nachhaltige Bewässerung zu gewährleisten und der steigenden Nutzungskonkurrenz, um die Ressource Wasser, zu begegnen. Während eine automatisierte Bewässerung im Gewächshaus bereits Stand der Technik ist, wird die Freiflächen und Tröpfchenbewässerung wie z.B. im Gemüse bzw. Obstbau überwiegend manuell auf Basis von Erfahrungswerten der Anbauer oder aufgrund fest geplanter Bewässerungsintervalle durchgeführt. Dies führt in der Regel zu zu hohen Bewässerungsgaben und kann weiterhin zu Nährstoffauswaschungen führen. Ziel dieses Projektes ist es daher, Daten aus den unterschiedlichsten Quellen auf einer intelligenten Service-Plattform miteinander zu verknüpfen, um dadurch über eine digitale Entscheidungsunterstützung, eine bedarfsgerechte und (teil-)automatisierte Bewässerung zu ermöglichen. Gerade die Integration lokaler Sensoren in einem multivariaten Ansatz, soll dabei auch der zunehmenden Entwicklung von teilabgedeckten Agrarflächen durch Agri-Photovoltaik-Anlagen, Folien und Netzen gerecht werden. Kern des Projekts ist dabei ein Cloud-basierter Bewässerungsplaner, der sich automatisiert an die on-Site gemessenen Klimaparameter, sowie den aktuellen phänologischen Bedingungen in Echtzeit anpasst. Der Planer wird dann mit den bestehenden Systemen der Projektpartner vernetzt, um die Ausführung der Bewässerung zu (teil)-automatisieren.

Wasserversorgungskonzept Niedersachsen 1 : 500 000 - Gewinnbares Grundwasserdargebot für den Betrachtungszeitpunkt 2100 bei mittleren Verhältnissen

Das Wasserversorgungskonzept Niedersachsen dient dem übergeordneten Ziel der langfristigen Sicherstellung der niedersächsischen Wasserversorgung, insbesondere der öffentlichen Wasserversorgung als ein maßgeblicher Baustein der Daseinsvorsorge. Die Wasserversorgung muss entsprechend der aktuellen und regionalen Herausforderungen und unter der Maßgabe einer nachhaltigen Grundwasserbewirtschaftung weiterentwickelt werden. Hierzu ist es sowohl für Politik und Wasserbehörden als auch für die Nutzer der Ressource notwendig, Handlungsbedarfe frühzeitig erkennen zu können, um im Weiteren rechtzeitig notwendige Maßnahmen für eine langfristige Sicherstellung der niedersächsischen Wasserversorgung zu ergreifen. Das Wasserversorgungskonzept Niedersachsen stellt einen hierfür erforderlichen landesweiten Informationsrahmen dar. Als Fachkonzeption dient es Wassernutzern, Zulassungsbehörden und dem Land für die Wasserbewirtschaftung und der Öffentlichkeit als transparente und in die Zukunft gerichtete Informations- und Planungsgrundlage. Vorgaben für Einzelverfahren sind ausdrücklich nicht das Ziel. Im Rahmen des Wasserversorgungskonzeptes erfolgt eine Bilanzierung des derzeitigen Standes (Bezugsjahr 2015) sowie der mittel- und langfristigen Entwicklungen der niedersächsischen Wasserversorgung. Hierbei werden das Grundwasserdargebot für mittlere und trockene Verhältnisse und die Wasserbedarfe der maßgeblichen Grundwassernutzer einander zu verschiedenen Zeitpunkten (2015, 2030, 2050 und 2100) gegenübergestellt. Die Methodik des Wasserversorgungskonzeptes Niedersachsen wurde rasterbasiert durchgeführt. Dafür wurde ein 500 x 500 m Raster erstellt, welches sich über ganz Niedersachsen und Bremen erstreckt. Landesweite Datengrundlagen, die der Planung der aktuellen und zukünftigen Bewirtschaftung des Grundwassers dienen, wurden auf das Raster übertragen. Diese bildeten die Grundlage der durchgeführten Berechnungen, Bewertungen und abschließenden Darstellungen. In der Karte ist das gewinnbare Grundwasserdargebot für den Betrachtungszeitpunkt 2100 bei mittleren Verhältnissen dargestellt.

ThWIC: Public Water Science

Auswirkungen der Nutzung Erneuerbarer Energien auf den Wasserhaushalt

Die Studie im Auftrag des Umweltbundesamtes wurde von 2018 bis 2020 durchgeführt und untersuchte den zukünftigen Wasserbedarf des Energiesystems auf Basis von Szenarien zum Ausbau der Erneuerbaren Energien in Deutschland. Die Ergebnisse zeigen, dass der geplante Ausbau der Erneuerbaren Energien sowie die Reduzierung der Anzahl der thermischen Kraftwerke zu einer Verbesserung des Zustands des Wasserhaushalts der Gewässer in Bezug auf die Wassermenge und die Temperatur führen. Der Wasserhaushalt der Gewässer wird sich durch den Ausbau der Erneuerbaren Energien in Zukunft nur dann verschlechtern, wenn große Flächen für die Bewässerung von Energiepflanzen mit Oberflächenwasser genutzt werden oder die tiefe Geothermie mit wasserintensiver Kraftwerks- und Kühltechnologie großflächig ausgebaut wird. Veröffentlicht in Texte | 64/2025.

Planning for sustainable water futures in sub-Saharan Africa in the context of the SDGs

European Investment Bank - Water Management

BACKGROUND: The Kingdom of Jordan belongs to the ten water scarcest countries in the world, and climate change is likely to increase the frequency of future droughts. Jordan is considered among the 10 most water impoverished countries in the world, with per capita water availability estimated at 170 m per annum, compared to an average of 1,000 m per annum in other countries. Jordan Government has taken the strategic decision to develop a conveyor system including a 325 km pipe to pump 100 million cubic meters per year of potable water from Disi-Mudawwara close to the Saudi Border in the south, to the Greater Amman area in the north. The construction of the water pipeline has started end of 2009 and shall be finished in 2013. Later on, the pipeline could serve as a major part of a national water carrier in order to convey desalinated water from the Red Sea to the economically most important central region of the country. The conveyor project will not only significantly increase water supplies to the capital, but also provide for the re-allocation of current supplies to other governorates, and for the conservation of aquifers. In the context of the Disi project that is co-funded by EIB two Environmental and Social Management Plans have been prepared: one for the private project partners and one for the Jordan Government. The latter includes the Governments obligation to re-balance water allocations to irrigation and to gradually restore the protected wetlands of Azraq (Ramsar site) east of Amman that has been depleted due to over-abstraction by re-directing discharge of highland aquifers after the Disi pipeline becomes operational. The Water Strategy recognizes that groundwater extraction for irrigation is beyond acceptable limits. Since the source is finite and priority should be given to human consumption it proposes to tackle the demand for irrigation through tariff adjustments, improved irrigation technology and disincentive to water intensive crops. The Disi aquifer is currently used for irrigation by farms producing all kinds of fruits and vegetables on a large scale and exporting most of their products to the Saudi and European markets and it is almost a third of Jordan's total consumption. The licenses for that commercial irrigation were finished by 2011/12. Whilst the licenses will be not renewed the difficulty will be the enforcement and satellite based information become an important supporting tool for monitoring. OUTLOOK: The ESA funded project Water management had the objective to support the South-North conveyor project and the activities of EIB together with the MWI in Jordan to ensure the supply of water for the increasing demand. EO Information provides a baseline for land cover and elevation and support the monitoring of further stages. usw.

Resilienz der Wasserversorgung und -speicherung im ländlichen Raum, Teilprojekt 3

IWaTec - Integrated Water Technologies

Egypt passed a revolution and changed its political system, but many problems are still lacking a solution. Especially in the field of water the North African country has to face many challenges. Most urgent are strategies to manage the limited water resources. About 80% of the available water resources are consumed for agriculture and the rest are for domestic and industrial activities. The management of these resources is inefficient and a huge amount of fresh water is discarded. The shortage of water supply will definitely influence the economic and cultural development of Egypt. In 2010, Egypt was ranked number 8 out of 165 nations reviewed in the so-called Water Security Risk Index published by Maplecroft. The ranking of each country in the index depends mainly on four key factors, i.e. access to improved drinking water and sanitation, the availability of renewable water and the reliance on external supplies, the relationship between available water and supply demands, and the water dependency of each countrys economy. Based on this study, the situation of water in Egypt was identified as extremely risky. A number of programs and developed strategies aiming to efficiently manage the usage of water resources have been carried out in the last few years by the Egyptian Government. But all these activities, however, require the availability of trained and well-educated individuals in water technology fields. Unfortunately, the number of water science graduates are decreasing and also there are few teaching and training courses for water science offered in Egypt. However, there is still a demand for several well-structured and international programs to fill the gap and provide the Egyptian fresh graduates with the adequate and up-to-date theoretical and practical knowledge available for water technology. IWaTec is designed to fill parts of this gap.

Wassersparendes Verfahren für kobaltfreien Korrosionsschutz in der Oberflächentechnologie

Zielsetzung: Gegenstand des Projektes ist die Erarbeitung neuer Passivierungskomplexe, die über einen größeren pH-Bereich stabil sind. Damit wird zum einen Kobalt ersetzt, und zum anderen wird Spülwasser effizienter genutzt. Im Stand der Technik wird das Konfliktmetall Kobalt verwendet, und die Differenzen der pH-Bereiche in der Oberflächenpassivierung sind so groß, dass zwischen den einzelnen Prozessschritten umfangreiche Spülgänge nötig sind. Dabei kommt es zur Ausschleppung der funktionalen Spezies und wertvolle Metalle gehen verloren. Aufgrund des hohen Energie- und Wasserbedarfs sowie Ressourceneinsatzes im Abbau und der Verhüttung von Kobalt und den erforderlichen Spülwasservolumina im Stand der Technik weist dieses Verfahren eine verhältnismäßig negative Umweltbilanz auf. Um den Nachhaltigkeitsgedanken auch in diesem Marktsegment konsequent fortzuführen, sind neue Lösungen erforderlich. Der Ersatz von Kobaltkomplexen durch pH-stabilere Komplexe, die auf dem Spülwasser zurückgewonnen werden, weist eine deutlich bessere Umweltbilanz auf. Marktseitig werden für die Oberflächenpassivierung in Deutschland jährlich unter anderem 100 t Kobalt und 624 Millionen Liter Frischwasser benötigt.

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