Forschungsprojekte

Zielsetzung

Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung angepasster Methoden und Instrumente zur umweltverträglichen Technikgestaltung und ihr Transfer in die betriebliche Praxis. Das heißt, es soll Software zur Umweltbilanzierung entwickelt werden, die eine umweltverträgliche Gestaltung von Produkten und Produktionsabläufen ermöglicht, welche wiederum einen wesentlichen Beitrag zum nachhaltigen Wirtschaften liefert. Um den Transfer in die betriebliche Praxis zu gewährleisten, werden branchenspezifisch zugeschnittene Workshops organisiert, die dem Erfahrungsaustausch zwischen Fachvertretern aus Hessen und der GhK dienen, sowie Schwerpunkte für die Weiterentwicklung dieser Umweltbilanzierungsinstrumente setzen.

Ergebnis

Über Fachgruppentreffen mit Vertretern der regionalen Betriebe aus Hessen wurden die Ausgangssituationen in unterschiedlichen Branchen erhoben, Arbeitsgebiete definiert und Anforderungen an angepasste Umweltbilanzierungsinstrumente abgeleitet. Basierend auf universellen Modellierungsinstrumenten und insbesondere auf dem Modell GEMIS (GesamtEMissionsmodell Integrierter Systeme), das zusammen mit unserem Zentrum entwickelt worden war, wurden praxistaugliche Module in Form einfach zu handhabender Software oder Excel Spreadsheets entwickelt und in der betrieblichen Praxis erprobt. Mit Hilfe dieser zugeschnittenen Prozessmodelle können Entwicklungsoptionen und deren Umweltwirkungen vorab analysiert und vergleichend bewertet werden.
Um das Basiswissen zur vorsorgend umweltverträglichen Technikgestaltung und die Durchführung betrieblicher Umweltbilanzen auf der Basis von Prozesskettenmodellen zu vermitteln, wurden zunächst Einführungsworkshops abgehalten; anschließend wurde das Wissen direkt am Arbeitsplatz in den Betrieben weitervermittelt. Außerdem wurden überbetriebliche Workshops in repräsentativen Betrieben für ausgewählte Branchen durchgeführt. Diese Workshops befassten sich mit der Umweltbilanzierung in der Automobilindustrie und im Baubereich (speziell in der Bausanierung).

Weiterführung

Nach Abschluss des Projektes im Dezember 2000 wird die Kooperation mit den Betrieben bis heute über Diplomarbeiten und Betriebspraktika fortgeführt.

Auftraggeber

Europäische Kommission, ADAPT-Programm

Projektlaufzeit

Mai 1998  −  Dezember 2000

Projektleitung

Hartmut Hübner

Kooperationen

Betriebe der Region, Ingenieurbüros für Umweltberatung

Zielsetzung

Wie in vielen anderen Städten und Gemeinden sind auch in Kassel Aktivitäten zur Ausarbeitung einer Lokalen Agenda 21 angelaufen. Anlässlich des Umweltgipfels in Rio 1992 war bekanntlich der kommunalen Ebene eine besondere Mitverantwortung bei der Vorbereitung und Durchführung von Problemlösungen im Zusammenhang mit Globalem Wandel zugeschrieben worden.
Als wichtiger Akteur in der Region steht es außer Frage, daß die GhK an den Aktivitäten in Kassel beteiligt sein muss, nicht zuletzt auch wegen der langjährigen Traditionen an der GhK in der Auseinandersetzung mit Umweltfragen.
In Kooperation mit Kollegen des Fachbereiches Stadt- und Landschaftsplanung wirkt das Zentrum an dem Prozess in Kassel mit. Es werden insbesondere Fragen zur Energieversorgung behandelt und es ist geplant, zur Entwicklung von Beurteilungskriterien zur Einschätzung von Fortschritten / Rückschritten beizutragen. Zudem wird ein Workshop vorbereitet, in dem Handlungen vor Ort - am Beispiel Kassels - auf die globale Dimension bezogen werden.

Projektlaufzeit

Januar 2000  −  März 2006

Projektleitung

Karl-Heinz Simon

Projektbeteiligte

L. Katzschner

Zielsetzung

Das AIR-CLIM Projekt sollte die Zusammenhänge zwischen Luftverschmutzung und Klimawandel erforschen; ausdrückliches Ziel war es, Antworten auf die folgenden Fragen zu finden

• Wie sieht langfristig die relative Bedeutung von Luftverschmutzung und Klimawandel in Europa aus?
• Welche möglichen Wechselwirkungen gibt es in der europäischen Umwelt zwischen Luftverschmutzung und Klimawandel?
• Welchen Einfluss haben Klimaschutzstrategien auf die Kosten der regionalen Luftverschmutzungsbekämpfung?

AIR-CLIM war als großes deutsch-niederländisch-spanisches EU-Projekt unter Leitung des Zentrums organisiert.

Ergebnis

Um die oben gestellten Fragen zu beantworten, wurde ein integrierter Modellverbund entwickelt. Komponenten von zwei bereits existierenden integrierten Modellen, nämlich RAINS und IMAGE 2, dienten als Ausgangsbasis für diesen Verbund. Das AIR-CLIM-Projekt wurde Ende 2000 erfolgreich abgeschlossen; die Ergebnisse können wie folgt zusammengefasst werden

• Das Projekt stellt einen einzigartigen Satz konsistenter Emissionsszenarien für Treibhausgase und Luftschadstoffe in Europa zur Verfügung.
• Im allgemeinen werden Waldböden unter dem Einfluss von Klimaänderung wahrscheinlich weniger anfällig gegen Bodenversauerung. Für einige Teile der westlichen Küstenregionen und die Gebirgsregionen trifft dies allerdings nicht zu. Für Stickstoffdeposition gilt, dass die Anfälligkeit fast aller Waldböden zurückgeht, mit Ausnahme der Alpen und der westlichen iberischen Halbinsel.
• Während Bodenversauerung in Wäldern als Problem in Europa langfristig abnimmt, wird die Zahl der Waldgebiete, in denen die Grenzwerte für Eutrophierung überschritten werden, aufgrund steigender Stickstoffdepositionen zunehmen.
• Ein kleiner Teil Europas wird aufgrund von Klimaänderungen einen Rückgang in der Produktivität seiner potentiellen natürlichen Vegetation erfahren, während sich im übrigen, größten Teil die Art der Vegetation verändern wird.
• Für das höchste Emissionsszenario weisen Teile von Spanien und Frankreich ungünstige Werte für alle Indikatoren von regionaler Luftverschmutzung und Klimaänderung auf, wobei die natürliche Vegetation hier besonders risikogefährdet ist.
• Klimaänderung scheint viel eher die Anfälligkeit der Waldökosysteme (wie in den "Critical Loads" dargestellt) als die Depositionsmuster von Luftschadstoffen (z.B. durch veränderte Windstärken oder Niederschlagsmuster) zu beeinflussen.
• Die Kosten zur Beschränkung von Umweltverschmutzung könnten erheblich gesenkt werden, wenn kombinierte Strategien zur Verminderung des CO2-Ausstoßes und der Luftschadstoffemissionen entwickelt werden.

Weiterführung

Die Ergebnisse des AIR-CLIM Projekts wurden in einer Sonderausgabe der Zeitschrift "Environmental Science and Policy" (No.4, Vol. 5, 2002) veröffentlicht.

Auftraggeber

EC Environment and Climate Research Program, EU

Projektlaufzeit

Januar 1998 − Dezember 2000

Projektleitung

Joseph Alcamo

Projektbeteiligte

Petra Mayerhofer
Jelle van Minnen
Janina Onigkeit

Kooperationen

National Institute of Public Health and the Environment (RIVM, Niederlande), Centro de Investigaciones Energeticas Medioambientales y Tecnologicas (CIEMAT, Spanien), TNO-MEP (Niederlande)

Zielsetzung

AVALANCHE wurde entwickelt, um potentiellen Betreibern oder politischen Entscheidungsträgern quantitative Antworten bezüglich der Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit von Windenergie-, Photovoltaik-, Biogas- und Kleinwasserkrafttechnologien zu geben. Das Gesamtprojekt wurde in einem europäischen Projektverbund unter Federführung der Gesamthochschule Kassel entwickelt. Das Zentrum war verantwortlich für die theoretische Basis und strukturelle Entwicklung des Teilprojekts "Umweltwirkungen durch Technologien zur Nutzung erneuerbarer Energiequellen".

Ergebnis

Das Projekt wurde im November 2000 abgeschlossen und hat ein funktionierendes Bewertungsmodell geliefert, das im Internet zur Verfügung steht, und das wie folgt entwickelt wurde:
Zur Quantifizierung der Umweltverträglichkeit ist eine Bilanzierung der Umweltbelastungen sowie Umweltentlastungen, die während der Herstellung und des Betriebes einer Anlage entstehen, notwendig. Derartige Bilanzen werden auf Basis detaillierter Prozesskettenanalysen erstellt, die den Material- und Energieeinssatz sowie die entstehenden Emissionen aller Fertigungsschritte bis zur Rohstoffgewinnung zurückverfolgen. Da derartige Analysen jedoch einen hohen, immer zu wiederholenden Aufwand an Zeit und Eingangsdaten fordern, wurden für AVALANCHE Modelle in Form mathematischer Funktionen entwickelt, die an den Stützstellen auf den Ergebnissen individueller Prozesskettenanalysen basieren und die zwischen diesen Stützstellen interpolierten. Die Bewertung der Umwelteinwirkungen verwendet die Luftschadstoffe NOx, SO2 sowie die SO2-Äquivalente, das Treibhausgas CO2 sowie die CO2-Äquivalente und den Primärenergieeinsatz. Diese Indikatoren erscheinen sowohl auf der Aufwand- als auch auf der Nutzenseite der Bilanz und werden in Bilanzgraphiken ausgegeben. Hier werden den durch die umweltverträgliche Stromerzeugung vermiedenen Umweltbelastungen (verglichen mit der konventionellen Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen im Europa-Mix) die Umweltbelastungen durch die Herstellung und den Betrieb der Anlage gegenübergestellt (siehe Abbildung). Im Internet finden sich diese Ergebnisse unter www.ret-market.org.

Weiterführung

Zur Zeit gibt es noch keine konkrete Zusage zur Fortführung und Weiterfinanzierung dieses Projekts, obwohl es wichtig wäre, neben den bisher berücksichtigten quantifizierbaren Umweltwirkungen auch qualitative Aspekte, wie z.B. die Landschaftsverträglichkeit bei Windenergieanlagen, für die Entscheidungsfindung zu berücksichtigen.

Auftraggeber

Europäische Kommission

Projektlaufzeit

Juni 1998 − November 2000

Projektleitung

Hartmut Hübner

Projektbeteiligte

Andreas Hermelink

Kooperationen

ESTI (Italien), ARMINES (Frankreich), EPIA (Belgien), IT-Power (England), TUD (Dänemark), ZEW (Deutschland)

Zielsetzung

Die EG-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) hat als zentrales Ziel die Erreichung eines „guten Zustands" in allen Oberflächen- und Grundwasserkörpern bis 2015. Belange des Naturschutzes und entsprechender Rechtsnormen wie der FFH-Richtlinie werden in der WRRL an einigen Stellen angesprochen. In einem Kooperationsprojekt mit drei Bundesländern hat das UFZ das Verfahren BASINFORM (River BASININFORMation and Management System) zur Aufstellung von Maßnahmenprogrammen nach WRRL entwickelt. BAS­INFORM strukturiert die Entscheidungsprozesse bei der Aufstellung von Maßnahmenprogrammen nach WRRL und beschreibt die einzelnen Arbeitsschritte.

Gegenwärtig gibt es europaweit kein Verfahren zur Aufstellung von Maßnahmenprogrammen, das in vergleichbarer Weise einerseits die Vorgaben der WRRL ihrem Geiste entsprechend umsetzt und andererseits dem Bedarf der Bundesländer für praktikable und pragmatische Lösungen nachkommt. In Thüringen wird BASINFORM eingesetzt werden. BASINFORM enthält noch keine Vorschläge, wie das so genannte Problem der Priorisierung gelöst werden kann. Priorisierung bezeichnet den Vorgang, bei dem festgelegt wird, welche Maßnahmen vorrangig und welche nachrangig umgesetzt werden. Die Priorisierung ist sowohl ein (vor allem naturwissenschaftliches) Wissensproblem als auch ein (vor allem sozialwissenschaftliches) Bewertungs- und Entscheidungsproblem. BASINFORM gibt auch noch keine Antwort darauf, wie bei der Aufstellung von Maßnahmenprogrammen die Belange des Naturschutzes in Betracht gezogen werden können.

Vor diesem Hintergrund besteht das Ziel des Projektes aus den folgenden drei Hauptteilen:

1.  BASINFORM soll methodisch weiterentwickelt werden, indem ein Verfahren der Priorisierung ergänzt wird. Hierbei wird insbesondere untersucht, ob naturschutzfachliche Ziele leitend für die Priorisierung sein können.

2.  Die Diskussion und Verbreitung des Verfahrens BASIN

Projektlaufzeit

April 2007  −  Mai 2008

Projektleitung

Dietrich Borchardt

Projektbeteiligte

Markus Funke
Sandra Richter

Zielsetzung

Für den wasserrechtlichen Vollzug in Nordrhein-Westfalen, insbesondere im Zuge der Umsetzung der EU-Wasserrahmenrichtlinie, sind die Quantifizierung von Belastungsursachen und die Wirkungsanalyse von Maßnahmen zur Beseitigung der Belastungen erforderlich. Nach Aufzeigen der ökologischen Defizite im Rahmen der Bestandsaufnahme für die Fluss- bzw. Bearbeitungsgebiete bis Ende 2004 sind die Monitoringprogramme und Maßnahmenprogramme zu erarbeiten. Hierbei ist die quantitative und qualitative Gewässermodellierung ein wichtiges und notwendiges Instrument, wobei aber entsprechend den erweiterten Zielsetzungen eine Weiterentwicklung und Anpassung vorhandener Modellansätze notwendig ist.

Daraus ergeben sich folgende Aufgabenstellungen:

• Welche Aufgabenstellungen treten zukünftig bei immissionsorientierter Betrachtung von Fließ- und Standgewässern in Bezug auf Punkteinleitungen und diffuse Stoffeinträge in Nordrhein-Westfalen auf?
• Welchen Bezug besitzen diese Aufgaben zum wasserrechtlichen Vollzug, insbesondere zur Umsetzung der EU-WRRL nach 2004?
• Welche Daten sind für die Bearbeitung erforderlich, sind diese verfügbar bzw. zu erheben und mit welchem Aufwand?
• Welche Instrumente sind zur Bewältigung der Aufgaben nötig?
  Gibt es Ersatzmöglichkeiten zur Gewässergütemodellierung bzw. welche Risiken entstehen bei Verzicht auf die Gewässergütemodellierung?

Auftraggeber

Förderantrag des BWK an das Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen (MUNLV)

Projektlaufzeit

November 2003 − Februar 2004

Projektleitung

Dietrich Borchardt

Kooperationen

SYDRO Consult GbR, Darmstadt

Zielsetzung

Das BIOCLIM Projekt (BIOsphere, CLIMate, and Economy in the Global Carbon Cycle) hat mehrere Aspekte des Zusammenhangs von Biosphäre, Klima und Ökonomie im globalen Kohlenstoffzyklus untersucht. Das Wissenschaftliche Zentrum für Umweltsystemforschung hat insbesondere abgeschätzt, wieviel Kohlenstoff in Holzplantagen und Holzprodukten gespeichert werden könnten. Die Untersuchungen zur Kohlenstoffspeicherung wurden auf regionaler und globaler Ebene mit folgenden Schwerpunkten durchgeführt

• Konkurrenz von Land- und Forstwirtschaft und deren Einfluss auf die C-Speicherung;
• Aufbau eines Submodells zur Berechnung von C-Speicherung in Holzplantagen und Bewertung von Szenarien zur C-Speicherung durch unterschiedliche Nutzung der Holzplantagen;
• Entwicklung von Holznutzungsszenarien und Aufbau eines Holznutzungsmodells.

Insgesamt verstand sich das Projekt als Beitrag zur integrierten Modellierung des Klimawandels, dessen Ergebnisse sowohl für die Wissenschaft als auch für politische Entscheidungsträger von Belang sind.

Ergebnis

Das Projekt wurde im März 2001 abgeschlossen. Mit den erarbeiteten Szenarien und dem neu entwickelten Holzyklusmodell besteht erstmals die Möglichkeit einer globalen Abschätzung der Kohlenstoffflüsse und -vorräte, die mit dem Verbrauch von Papierprodukten und mit der Konstruktion von Gebäuden zusammenhängen. Die Ergebnisse lassen sich im wesentlichen wie folgt zusammenfassen

• Ertragssteigerungen in der Landwirtschaft, das Beibehalten der Ernährungsmuster ab dem Jahr 2020 und die Produktivitätssteigerung in der Viehzucht zeigen bei der Szenarienauswertung die größte positive Wirkung auf eine Vergrößerung der Kohlenstoffspeicherung in der Biosphäre. Die Effekte sind auf eine Reduzierung der landwirtschaftlichen Nutzfläche und eine damit verbundene Ausbreitung der bewaldeten Flächen zurückzuführen.
• Das maximale Aufforstungspotential wurde mit 490 Mha berechnet. Je nach Nutzungsoption der Holzplantagen (Energiegewinnung, Substitution fossiler Brennstoffe, Holzprodukte) beträgt die Verringerung der atmosphärischen CO2-Konzentration bis zum Jahr 2100 zwischen 1,5 und 8%.
• Die Verwendung von Holz als Konstruktionsmaterial in Gebäuden speichert Kohlenstoff. Die Größe der gebildeten Kohlenstoffsenke im Gebäudebestand wurde bis zum Jahr 2100 mit 11 Gt C berechnet. Bei energetischer Nutzung der Holzabfälle (Altholz und Restholz) kann das Senkenpotential auf 13,5 Gt C erhöht werden. Die Klimawirksamkeit zukünftiger Papiernutzung hängt entscheidend von der Nutzung der Papierabfälle ab. Eine energetische Nutzung würde die CO2-C Emissionen um rund 23 Gt C bis zum Jahr 2100 verringern, während eine Deponierung der Papierabfälle eine Freisetzung von rund 25 Gt CO2-C bis zum Jahr 2100 bewirken würde.

Weiterführung

Das Projekt wird mit Vorlage eines Abschlussberichtes, der sich zur Zeit im Druck befindet, beendet.

Auftraggeber

VW-Stiftung (Hannover)

Projektlaufzeit

Januar 1998  −  April 2001

Projektleitung

Joseph Alcamo

Projektbeteiligte

Gerald Busch

Kooperationen

Johann-Wolfgang-Goethe Universität, Frankfurt am Main; Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Greifswald; National Institute of Public Health and the Environment (RIVM, Niederlande)

Zielsetzung

Im Auftrag des Landes Nordrhein-Westfalen wurden ein Leitfaden und ein Begleitband über „Anforderungen an Misch- und Niederschlagswassereinleitungen unter Berücksichtigung örtlicher Verhältnisse" erarbeitet. Der Leitfaden wurde in überarbeiteter Form als BWK-Merkblatt M3 „Ableitung von immissionsorientierten Anforderungen an Misch- und Niederschlagswassereinleitungen unter Berücksichtigung örtlicher Verhältnisse" im Jahr 2001 als Weißdruck veröffentlicht. Das Merkblatt gibt Handlungsempfehlungen zur Beurteilung der Wirkung von Niederschlagswassereinleitungen aus Kanalisationsnetzen des Misch- und Trennverfahrens in oberirdischen Fließgewässern durch eine Immissionsbetrachtung in einem Nachweisverfahren. Diese Nachweisführung kann abhängig von den örtlichen Verhältnissen vereinfacht mit einem Berechnungsprogramm oder detailliert mit Hilfe von kalibrierten Modellen, durch Messungen oder durch gewässerökologische Untersuchungen erfolgen. Die vereinfachte Nachweisführung wird im BWK-Merkblatt 3 umfassend erläutert. Als Werkzeug der vereinfachten Nachweisführung wurde neben den im Merkblatt dokumentierten Excel-Berechnungen das Softwareprogramm VereNa.M3 entwickelt. Möglichkeiten und Anforderungen zur detaillierten Nachweisführung durch Simulationsmodelle, Messungen oder biologische Untersuchungen waren im BWK-Merkblatt 3 nur in den Grundzügen beschrieben, da der Schwerpunkt auf dem vereinfachten Nachweisverfahren lag. Diese Lücke wurde im Auftrag des Ministeriums für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen durch den „Leitfaden zur detaillierten Nachweisführung immissionsorientierter Anforderungen an Misch- und  Niederschlagswassereinleitungen gemäß BWK-Merkblatt 3" geschlossen. Das vereinfachte Nachweisverfahren nach dem BWK Merkblatt M3 findet in der wasserwirtschaftlichen Praxis bei Planern, Wasserbehörden und Abwasserbeseitigungspflichtigen breite Anwendung. Aufgrund der noch vorhandenen Unsicherheit bei der Bearbeitung von Einzelfällen anhand der vereinfachten Nachweisführung (insbesondere bei der Gewässerbegehung, der Maßnahmenwahl aufgrund kritischer Belastungen) und der fehlenden Praxis in der Anwendung der detaillierten Nachweisführung soll in diesem Vorhaben ein Praxishandbuch mit verschiedenen Fallbeispielen erarbeitet werden, in dem die sachgerechte Anwendung des vereinfachten und detaillierten Verfahrens gemäß dem BWK-Merkblatt M3 nachvollziehbar dokumentiert wird. Neben der Erstellung des Praxishandbuchs werden zwei Schulungen zur praktischen Anwendung des BWK-Merkblattes M3 durchgeführt.

Projektlaufzeit

Januar 2007  −  Juni 2008

Projektleitung

Dietrich Borchardt

Projektbeteiligte

Markus Funke
Sandra Richter

Zielsetzung

Die Verhandlungen zum Klimaprotokoll von Kyoto, das 1997 unter dem Rahmenübereinkommen der Vereinten Nationen zur Klimaänderung (UNFCCC) formuliert wurde, befinden sich in der letzten Phase. Unter dem Kyoto-Protokoll haben sich bisher nur Industrieländer (Annex B-Länder) zu einer Kontrolle ihrer Treibhausgasemissionen verpflichtet. Ein zunehmend und kontrovers diskutiertes Thema ist das einer mittel- bis langfristigen Einbindung der Entwicklungsländer (Nicht-Annex B-Länder) in ein weltweites Klimaschutzregime. Um einen Beitrag zu diesem Thema zu leisten und der Diskussion neue Aspekte hinzuzufügen, wurden in diesem Projekt die folgenden Themen aufgegriffen

• Es wurden neue Szenarien für die Zuweisung langfristiger Emissionsrechte auf der Ebene von 17 Weltregionen berechnet, die bis zum Ende des Jahrhunderts (oder später) eine Stabilisierung der atmosphärischen Treibhausgaskonzentrationen erlauben. Diese Szenarien basieren auf der ökonomischen und technologischen Entwicklung der neuesten Szenarien des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) wie sie im Modell IMAGE 2.2 des RIVM (Niederlande) implementiert sind.
• Es wurde außerdem untersucht, in welchem Ausmaß Industrie- und Entwicklungsländer von den Auswirkungen des Klimawandels betroffen sein werden. Bei dieser Analyse wurden die Klimaauswirkungen auf die globale Wassersituation und die landwirtschaftliche Produktivität berücksichtigt.

Ergebnis

Das Projekt wurde im Jahr 2003 abgeschlossen. Eine Beschreibung der Ergebnisse ist im Abschlussbericht "Szenarien für die regionale Verteilung langfristiger Anrechte auf Treibhausgasemissionen und Auswirkungen des Klimawandels" zu finden. Die Abbildung zeigt mögliche Verläufe von Pro-Kopf-Emissionen bis zum Jahr 2100 für Entwicklungs- und Industrieländer, wenn eine Stabilisierung der atmosphärischen CO2-Konzentration bei 550 ppm angestrebt wird. Diese Emissionsverläufe resultieren aus den folgenden zwei Verteilungsregeln:
(1) Die Entwicklungsländer akzeptieren schrittweise zunehmende Verpflichtungen, sobald (1) ihr Pro-Kopf-Einkommen ein festgelegtes Niveau erreicht und wenn (2) ihre Pro-Kopf-Emissionen mit den mittleren Pro-Kopf-Emissionen der Industrieländer konvergieren. (2) Die Emissionsrechte der Industrieländer ergeben sich aus der Differenz zwischen den global erlaubten Emissionen für das Erreichen eines Stabilisierungszieles und den Gesamtemissionen der Entwicklungsländer, wie sie für jeden Zeitschritt unter (1) berechnet werden.
Die abgebildeten Emissionsverläufe zeigen, dass nach dem gewählten Verteilungsansatz die sehr niedrigen Pro-Kopf-Emissionen und das meist geringe Durchschnittseinkommen der Entwicklungsländer dazu führen, dass die Industrieländer zu Beginn der Szenarioperiode die Hauptlast der Emissionsreduktion zu tragen haben. Allerdings müssten, aufgrund der Heterogenität innerhalb der Gruppe der Entwicklungsländer, auch einige Länder dieser Gruppe schon bald mit Emissionskontrollen beginnen.
Die Auswirkungsanalysen für zwei der neuen IPCC-Szenarien wurden mit dem globalen Wassermodell WaterGAP, das am Zentrum entwickelt wurde, sowie dem "Global Agro-ecological Zone" Modell (GAEZ) des IIASA (Österreich) durchgeführt. Die Klimadaten stammen aus Berechnungen mit dem Klimamodell des Hadley Center (England). Bei allen Analysen wurde die inter-annuelle Variabilität des Klimas berücksichtigt.

• die Änderung des Wasserstresses, verursacht durch sozioökonomische und klimatische Veränderungen,
• die Änderung der Häufigkeit extrem hoher und niedriger Abflusswerte,
• die klimabedingte Änderung der landwirtschaftlichen Produktivität,
• die Änderung der Häufigkeit von Missernten.

Eine gemeinsame Auswertung der Szenarien für die regionale Verteilung von Emissionsrechten auf der einen Seite und das regionale Ausmaß an Klimafolgen andererseits, zeigt, dass insbesondere Entwicklungsländer, die innerhalb der Gruppe der Entwicklungsländer bereits heute ein hohes Einkommen, oder ein starkes Einkommenswachstum aufweisen, in naher Zukunft unter Umständen doppelt belastet werden könnten: Ein relativ hohes Einkommen verpflichtet sie schon in naher Zukunft zu verbindlichen Emissionskontrollen, während gleichzeitig eine zum Teil ernste Beeinträchtigung ihrer Wassersituation oder landwirtschaftlichen Produktivität eine weitere nachhaltige Entwicklung behindern könnte.

Gruppe

GRID

Auftraggeber

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU)

Projektlaufzeit

November 2000  −  Oktober 2002

Projektleitung

Joseph Alcamo

Projektbeteiligte

Janina Onigkeit

Kooperationen

National Institute of Public Health and the Environment (RIVM, Niederlande), Internationales Institut für Angewandte Systemanalyse (IIASA, Österreich)

Weiterführender Link

http://www.usf.uni-kassel.de/usf/archiv/dokumente/projekte/emission_rights_summary.pdf

Zielsetzung

Im Rahmen der universitären Fachausbildung an zwei mongolischen Universitäten soll handlungsorientiertes Umweltwissen in naturwissenschaftlicher und ingenieurwissenschaftlicher Hinsicht (Angewandte Hydrobiologie bzw. Management von Wasser-Ressourcen) und Basiswissen im Wassersektor des in Planung befindlichen Bachelor-/Master-Studiengangs „Environmental Engineering" vermittelt werden.

Arbeitsplanung:

• Aufbau und Durchführung von Vorlesungen in Hydrobiologie und Management von Wasserressourcen.
• Durchführung von Seminaren zur Thematik: Gewässerökosysteme und Gewässerschutz mit Fokus auf Situation in der Mongolei.
• Durchführung von Praktika und Hilfe beim wissenschaftliche Arbeiten in Bereichen der Limnologie oder Wasserwirtschaft.
• Erweiterung eines Forschungscamps zu einer limnologischen Feldstation.
• Vermittlung von Methoden zur Seenuntersuchung.
• Akademisches Austausch für engagierte und qualifizierte mongolische Studenten.

Geplante Ergebnisverwertung:

• Transfer von handlungsorientiertem Umweltwissen
• Ausbildung angehender mongolischer Fachkräfte
• Schaffung von Lehrmaterialien
• International anerkannte Forschungsergebnisse
• Stärkung bilateraler Zusammenarbeit zw. Deutschland und der Mongolei im Wassersektor

Auftraggeber

Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Projektlaufzeit

Mai 2005  −  Dezember 2006

Projektleitung

Dietrich Borchardt

Projektbeteiligte

Ralf B. Ibisch
Daniel Krätz
Jeanette Völker

Kooperationen

Nationaluniversität der Mongolei (NUM)
Mongolische Universität für Wissenschaft und Technik (MUST)

Zielsetzung

Die allgemeine Zielsetzung von CAVES ist es, Simulationen komplexer Mensch-Umwelt-Interaktionen zu erstellen. Dabei sollen mithilfe von vier Fallstudien die Schlüsselphänomene komplexen menschlichen Verhaltens bei der Land- und Wassernutzung untersucht werden. Das Hauptaugenmerk von CAVES liegt auf dem Einfluss sozialer Netzwerke auf das Umweltverhalten. Auftraggeber des Projektes ist die Europäische Union im Rahmen des NEST-Programms. Das Projekt wird in Kooperation mit mehreren Forschungsinstituten durchgeführt: Centre for Policy Modelling (Manchester Metropolitan University, Großbritannien), Stockholm Environmental Institute (Oxford Office, Großbritannien), Politechnika Wroclawska (Wroclaw, Polen), Uniwersytet Wroclawski (Wroclaw, Polen), International Institute for Applied Systems Analysis (Laxenburg, Österreich), The Macaulay Land Use Research Institute (Aberdeen, Gro

Für die vier Fallstudien wurden Regionen in Polen, Schottland, Südafrika und Australien ausgesucht, die zu einem oder mehreren Zeitpunkten unter naturbedingten oder gesellschaftlichen Schocks litten, welche die Bevölkerung zwangen, ihre Landnutzung anzupassen. In der Oder-Region in Polen umfassen die Schocks den Verlust des Wissens um bewährte Landnutzungsstrategien nach dem zweiten Weltkrieg, das Ende des Kommunismus, den Eintritt in die EU sowie mehrere Hochwasserereignisse. In der Grampian-Region in Schottland werden die Reaktionen auf die Maul- und Klauenseuche untersucht und in der Limpopo-Region in Südafrika der Wechsel in der Landnutzung nach dem Ende des Apartheid-Regimes sowie mehreren Dürreperioden. Einige dieser Schocks haben einen starken Einfluss auf die Stabilität im Mensch-Umwelt-Verhalten, während andere die jeweiligen Akteure kaum beeinflussen. Besonders interessant dabei ist, dass Phasen hoher Unsicherheit und Instabilität im Mensch-Umwelt-System sich mit Phasen relativer Systemunempfindlichkeit gegenüber äußeren Einflüssen abwechseln.

Um die Interaktion der Menschen mit ihrer Umwelt in den jeweiligen Regionen zu untersuchen, entwickeln wir agentenbasierte Modelle, die die detaillierten Daten aus den Fallstudien aufbereiten. Dabei wird besonderer Wert auf die Emergenz von Eigenschaften und Ereignisse in komplexen sozialen Systemen gelegt, d.h., wie sich beispielsweise der Einfluss des Verhaltens auf der Mikroebene auf Phänomene auf der Makroebene auswirkt, sowie auf die Ausbreitung von Einstellungen und Verhaltensweisen.

Ergebnis

Die Arbeit am CAVES-Projekt ist in mehrere Arbeitspakete unterteilt. Die Gruppe in Kassel beschäftigt sich dabei, neben der Koordination der Modellierungsaktivitäten insgesamt, vor allem mit der Erstellung abstrakter agentenbasierter Modelle für die Oder-Region in Polen. Die Land- und Wassernutzungsproblematik in der Fallstudienregion Oder besteht im Wesentlichen darin, dass die Nutzungsvoraussetzungen auf den einzelnen landwirtschaftlich genutzten Parzellen gerade unter extremen Wetterbedingungen, wie Flut oder Dürre, sehr stark davon abhängen, inwieweit das Landrückgewinnungssystem (LRS), bestehend aus Deichen, Deichschleusen und Gräben, auf allen flussabwärts (bei Flut) bzw. flussaufwärts (bei Dürre) gelegenen Parzellen instand gehalten wird, was kollektives Handeln erfordert. Diese asymmetrische Abhängigkeitsrelation der Akteure (der Bauern) birgt ein soziales Dilemma, welches dem Entstehen kollektiven Handelns entgegenwirken und somit den Aufbau eines funktionierenden LRS behindern oder gar verhindern könnte.

Zentral für Modelle, die die Problematik in der Fallstudienregion erfassen können, sind Netzwerke von Agenten und die Verhaltensregeln der Agenten in diesen Netzwerken. In einer ersten Modellierungsphase wurde daher zunächst ein abstraktes agentenbasiertes Modell der Entstehung aufgabenorienterter Netzwerke (Kollaborationsnetzwerke) aus bereits bestehenden Bekanntschaftsnetzwerken, das SONATA-Modell (Social Networks of Abstract Task oriented Agents), erstellt und hinsichtlich einiger allgemeiner netzwerkdynamischer Faktoren untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass sich zwar langfristig unter gewissen Voraussetzungen (z.B. relativ niedrige Vergessensrate der Agenten bzgl. geeigneter Kollaborationspartner, Aufbau paarweiser Verbindungen im Kollaborationsnetzwerk und qualitativ gleichbleibender Aufgaben) stabile Netzwerkstrukturen mit effizienten, hoch vernetzten Cliquen herausbilden. Gleichzeitig wurde aber auch vermutet, dass solche Netzwerke auf äußere Schocks, z.B. unter der realistischeren Annahme sich verändernder Aufgaben, sensibel reagieren.

Auf den Erkenntnissen des SONATA-Modells aufbauend und unter Berücksichtigung der Ergebnisse der Oder-Fallstudie wurde in einem zweiten Schritt das sogenannte SoNARe-Modell (Social Networks of Agents’ Reclamation of land) entwickelt, welches bereits einige der Kerneigenschaften und -prozesse von Umwelt und Akteuren im Oder-Szenario in abstrakter Form abbildet, sich derzeit jedoch auf die Abhängigkeit der Agenten flussaufwärts beschränkt. Das SoNARe-Modell wurde, wie auch schon das SONATA-Modell, mithilfe des Repast-Frameworks (in Java) als agentenbasierte Simulation implementiert.

Erste Simulationsläufe, in denen das Bekanntschaftsnetzwerk der Agenten zu Simulationsbeginn in Form eines Small-World-Netzwerkes zufällig generiert wurde, aber über den gesamten Simulationslauf konstant blieb, zeigten zum einen, dass sich die Instandhaltung des LRS als Verhaltensstrategie nur dann global durchsetzen kann, wenn es zu Beginn der Simulation eine räumlich zusammenhängende, im obersten Flussabschnitt befindliche Gruppe von Agenten gibt, die diese Strategie verwenden. Die Verbreitung der Strategie kann aber auch dadurch verhindert werden, dass ein Agent direkt unterhalb einer solchermaßen homogenen Gruppe im Verlauf der Simulation zum Trittbrettfahrer (free rider) wird, d.h. er profitiert von der Instandhaltung flussaufwärts, hält aber selbst sein lokales LRS nicht instand.

Variiert man statt der räumlichen Ausgangsverteilung der Verhaltensstrategien die Höhe der Ausgleichszahlungen bei Ernteausfall, so ist ein kritischer Bereich festzustellen, oberhalb dessen sich die Instandhaltung des LRS als Strategie nicht lohnt, unterhalb dessen sich diese Strategie jedoch rasch durchsetzt. Innerhalb des kritischen Bereichs scheint sich die Strategie „Instandhaltung“ zunächst durchzusetzen. Es partizipieren allerdings nicht ausreichend viele Agenten, sodass nach einer gewissen Zeit einige Agenten wieder zur Vernachlässigungsstrategie wechseln. Diejenigen Agenten jedoch, die weiterhin auf Instandhaltung setzen, treiben sich damit in den finanziellen Ruin, welcher durch das Eintreten äußerer Schocks nur beschleunigt wird. Langfristig verlieren in diesem Szenario jedoch alle Agenten, da sich zum einen der Zustand des LRS immer weiter verschlechtert und zum anderen die Höhe der Ausgleichszahlungen dann nicht mehr ausreicht, um die entstehenden Ernteausfälle zu kompensieren.

Als wichtiger Schritt im Hinblick auf die Realitätstreue und die soziale Komplexität des SoNARe-Modells wurden die Ergebnisse der Befragung von Bauern in der Fallstudienregion Oder in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe in Wroclaw in einen Satz charakteristischer Verhaltensregeln überführt. Die Arbeitsgruppe in Wroclaw hat auch ein erstes biophysikalisches Modell der Oder-Region erarbeitet, welches die lokalen Land- und Wasserverhältnisse sowie deren Dynamik realistischer widerspiegelt als das bisherige integrierte Umweltmodell.

Weiterführung

Um das aktuelle Modell weiter an die Gegebenheiten in der Fallstudienregion anzunähern und die Untersuchung interessanter netzwerkdynamischer Faktoren voranzutreiben, hat sich die Kasseler Arbeitsgruppe fol

• Kopplung des neuen biophysikalischen Modells der Fallstudienregion mit dem Agentenmodell,
• Erweiterung der Abhängigkeitsrelation auf den flussabwärts gerichteten Fall, sowie den Betrieb der Schleusen auf einzelnen Parzellen,
• Integration der abstrahierten Verhaltensregeln der Akteure als Entscheidungsregeln der Agenten in das Modell unter Verwendung des regelbasierten Systems Jess, und
• Untersuchung der Kovarianz von Netzwerkeigenschaften und kollektivem Verhalten bei der Land- und Wassernutzung.

Auftraggeber

The CAVES project is funded under the EU 6FP NEST programme.

Projektlaufzeit

März 2005  −  März 2008

Projektleitung

Andreas Ernst

Projektbeteiligte

Michael Elbers
Friedrich Krebs

Kooperationen

Centre for Policy Modelling, Manchester Metropolitan University

Stockholm Environmental Institute, Oxford Office

Politechnika Wroclawska

International Institute for Applied Systems Analysis

The Macaulay Land Use Research Institute

Zielsetzung

Das übergeordnete Ziel des Vorhabens besteht darin, die Berechnung von Sicherheitsdiagrammen zu verbessern, indem die Definition der drei Eingangsgrößen für diese Diagramme – Umweltstress, Anfälligkeit und Umweltkrisen – verfeinert wird. Diese Verbesserung wird durch die Analyse der Daten aus drei Fallstudien-Gebieten (Wolga-Becken in Russland, Nordwestindien und Südportugal) geleistet welche im Lichte von sozial- und naturwissenschaftlichen Erkenntnissen durchgeführt werden sollen. Ein weiteres Ziel dieses Vorhabens ist es, die Kluft zwischen der wissenschaftsorientierten Klimafolgenforschung und der politikorientierten Forschung, die sich mit dem Thema "Umwelt und Sicherheit" befasst, zu überbrücken.

Ergebnis

Das Projekt begann offiziell im April 2001. Es wurden folgende Schritte unternomme

• Es wurden Kontakte zu Kooperationspartnern in den Fallstudienregionen Russland, Indien und Portugal aufgebaut und die Zusammenarbeit strukturiert.
• Zur Untersuchung der drei Konzepte "Umweltstress", "Anfälligkeit" und "Krise" aus der Top-Down-Perspektive der Politikwissenschaften und der Wirtschaftswissenschaften wurden aus der Literatur relevante Indikatoren zusammengestellt. Eine Liste von rund 50 zu erhebenden Werten wurde in mehreren Planungsworkshops diskutiert und ausgewählt.
• Für die psychologische Analyse der drei Konzepte wurde ein Befragung von Vertretern sozialer Gruppen sowie Experten durchgeführt. Hierzu wurde ein Interviewleitfaden entwickelt und mit den Partnern in den Fallstudienregionen abgestimmt. Des Weiteren wurden geeignete soziale Gruppen und Experten identifiziert.

Weiterführung

Bis Mitte 2002 liefen die Datenerhebungen in den Fallstudienregionen; anschließend wurden die Daten ausgewertet. In einer zweiten, noch nicht beantragten Projektphase könnten die Ergebnisse der ersten Phase dazu genutzt werden, verfeinerte Datenerhebungen und verbesserte Indikatoren zu entwickeln, um dann ein neues, allgemein gültiges Bild des Zusammenhanges von Umweltstress, Vulnerabilität und Krise zu erhalten.
Die Entwicklung von Szenarien könnte auch die Anwendungsmöglichkeiten des Sicherheitsdiagramms deutlich erweitern, und zwar zur Identifizierung der Regionen, deren Wasserressourcen besonders empfindlich auf den Klimawandel reagieren, sowie als Hilfsmittel zur Planung von Entwicklungs- und Katastrophenhilfe, indem die Gebiete ermittelt werden, in denen Wasserknappheiten Entwicklungsprozesse beeinträchtigen können.

Auftraggeber

German Federal Ministry of Education and Research (BMBF)

Projektlaufzeit

April 2001  −  Dezember 2003

Projektleitung

Joseph Alcamo

Projektbeteiligte

Frank Eierdanz
Dörthe Krömker

Kooperationen

Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK), Adelphi Research, Berlin

Weiterführender Link

https://secdiag.cesr.de

Zielsetzung

Die Diemeltalsperre mit einer Fläche von 1,65 km² und einem Volumen von 19,93 Mio. m³ (bei Vollstau) wird zur Niedrigwasseraufhöhung der Weser, dem Hochwasserschutz, der Energiegewinnung und als Naherholungsgebiet für diverse Freizeitaktivitäten genutzt. Der trophische Zustand der Diemeltalsperre wird als eutroph 1 (mäßig eutroph) eingestuft und erreicht demnach das nach EG-WRRL geforderte „gute ökologische Potenzial“ von erheblich veränderten Wasserkörpern nicht.
Obwohl sich die Trophiekenngrößen in den Jahren 2002 bis 2007 nicht wesentlich verändert haben, kam es in den vergangenen Jahren immer häufiger zu Wasserblüten von Cyanobakterien (Blaualgen) in der Diemeltalsperre. Das massenhafte Auftreten von Blaualgen ist eine Folge zunehmender Eutrophierung, welche insbesondere durch das ausreichende Vorhandensein des Nährstoffs Phosphor hervorgerufen wird. Dieser wiederum ist ein limitierender Faktor für die Primärproduzenten (Algen).

Um die Ursache- Wirkungszusammenhänge und Faktoren für das verstärkte Auftreten von Blaualgenblüten in der Diemeltalsperre zu untersuchen, sollen in dem geplanten Vorhaben
(a) die Nährstoffkonzentrationen an insgesamt fünf vorgegebenen Probestellen im Rahmen eines Monitorings detailliert untersucht,
(b) das Nährstofffreisetzungspotenzial, insbesondere des Phosphors aus dem Seesediment bestimmt und
(c) ökologisch und ökonomisch effektive Handlungsstrategien für die Verminderung der Nährstofffrachten und lokal die Freisetzung des Phosphors aus dem Seesediment erarbeitet werden.

Auftraggeber

Gemeinde Diemelsee

Projektlaufzeit

Juni 2008  −  Dezember 2008

Projektleitung

Ralf B. Ibisch

Projektbeteiligte

Jeanette Völker

Zielsetzung

Vom United Nation Environment Programme (UNEP) erhielt das Zentrum den Auftrag, vorhandene Umweltszenarien auf ihre Relevanz für die Anwendung in einem zukünftigen Bericht State of the Environment and Global Environmental Outlook (GEO) hin zu überprüfen. Dabei sollten europäische Umweltszenarien im Mittelpunkt stehen oder globale Szenarien, die wenigsten einen Bezug zu europäischen Gegebenheiten aufweisen.

Ergebnis

In der Szenarienübersicht wurde auf Landnutzung und Landnutzungsänderungen fokussiert weil mit diesen beiden Gesichtspunkten ein weites Spektrum von physischen und sozialen Funktionen in den Blick genommen werden kann.
Wir haben 33 Szenarien aus neun Studien (UNEP) Global Environmental Outlook 3, IMAGE simulation of Special Report on Emissions Scenarios (SRES), Swedish Environment Institute-Global Scenarios Group, OECD-Environmental Outlook, Netherlands Ground for Choices study, United Kingdom Climate Impact study, CAPRI simulation of the Midterm Review to the European Commission) beurteilt. Dazu wurde eine quantitative Analyse der Landnutzungsänderungen und ausgewählter "driving forces" durchgeführt. Als analytischer Rahmen zur Beurteilung dessen, was in den Szenarien zu Landnutzungsänderungen gebraucht wird dient uns das "driving force-pressure-state-impact-response" (DPSIR) Schema, das von der European Environment Agency (EEA) vorgeschlagen wurde. Inkongruenzen zwischen Anforderungen aus der Szenarienerstellung und den vorhandenen Modellierungsansätzen und Szenarienprojekten wurden herausgearbeitet. Als Ergebnis wurde ein erster Aktionsplan für die Entwicklung europäischer Landnutzungsszenarien vorgelegt, insbesondere mit Blick auf zukünftige Berichte (wie den Global Environment Outlook der UNEP und den State and Outlook Report der EEA).

Weiterführung

Das Projekt wurde im Dezember 2003 beendet und die Ergebnisse werden demnächst in Form eines internationalen Berichts veröffentlicht.

Auftraggeber

UNEP (Geneva, Switzerland)

Projektlaufzeit

September 2003  −  Dezember 2003

Projektleitung

Gerald Busch

Projektbeteiligte

Joseph Alcamo
 

Zielsetzung

Im Nachgang zur Ederseekonferenz vom 21. November 2001 wurden zwei Gutachten zu wasserwirtschaftlichen und ökologischen Fragestellungen, die im Kontext möglicher Änderungen der Bewirtschaftung der Talsperre zu betrachten sind, vergeben. Von Seiten der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) - Mitte Mai 2002 beauftragt durch das WSA Hann. Münden - wird eine Analyse des Steuerungssystems der Edertalsperre zum Nachweis von Reserven und der Stützung des Pegels Hann. Münden erstellt. Darauf aufbauend wird eine Steuerungsstrategie entwickelt, die mit stark reduzierten Abflüssen höhere sommerliche Wasserstände im Edersee bewirken soll. Das Fachgebiet Wasserbau und Wasserwirtschaft und das Institut für Gewässerforschung und Gewässerschutz der Universität Kassel erarbeiten im Auftrage des Regierungspräsidiums Kassel dazu einen Vorschlag für einen ökologisch und ökonomisch vertretbaren Mindestwasserabfluss in der Unteren Eder und der Unteren Fulda. Ziel der Arbeiten ist es, die Auswirkungen der verschiedenen von der Bundesanstalt für Gewässerkunde vorgeschlagenen Strategien zur optimierten Steuerung der Wasserabgabe des Edersees auf die ca. 45 km lange Fließstrecke der Unteren Eder und die stauregulierte Fulda unterhalb von Kassel zu beurteilen. Dabei erstrecken sich die wasserwirtschaftlichen Untersuchungen von der Staustufe Affoldern bis zur Edermündung und von dort bis zur Mündung der Fulda in Hann. Münden und die ökologischen Untersuchungen auf die Untere Eder von der Staustufe Affoldern bis hin zur Edermündung. Es wird aufgezeigt, welche wassermengenwirtschaftlichen, wassergütewirtschaftlichen, naturschutzfachlichen und ökologischen Folgen bei unterschiedlichen Steuerstrategien zu erwarten sind und für welche Nutzungen des Gemeingebrauches Einschränkungen zu erwarten sind. Angaben zu den Nutzungen (Wasserkraftnutzung, Personenschifffahrt, Wasserentnehmer) werden vor Ort überprüft und ergänzt. Die Arbeiten stützen sich auf amtliche Unterlagen. Mit Bilanzen und Prognoserechnungen werden die Auswirkungen abgeschätzt. Im Rahmen dieser Arbeiten ist ein Naturversuch geplant. Dazu wird im September 2003 für ein bis zwei Tage der Abfluss aus dem Edersee auf 2 m3/s gedrosselt und es werden vor Ort Daten erhoben.

Auftraggeber

Land Hessen, Regierungspräsidium Kassel, Abteilung Staatliches Umweltamt Kassel

Projektlaufzeit

April 2006  −  April 2006

Projektleitung

Dietrich Borchardt

Projektbeteiligte

Corina Günther
Jeanette Völker

Kooperationen

Universität Kassel, FB 14, FG Wasserbau, Prof. Tönsmann

Zielsetzung

This study was prepared on behalf of the European Environment Agency (EEA) as a contribution to the next State of the Environment Outlook Report 2005 (SoEOR2005). The major objective of this work was to produce quantitative estimates of water use in Europe up to 2030 and to assess the impact of climate change and changing water use on future water availability and water stress.

Ergebnis

In this study we used the WaterGAP model (Alcamo et al., 2003a and b; Döll et al. 2003) to simulate future European water use and water availability up to the year 2030. Therefore, we analyzed and explained the impact of key economic, demographic, technological and other driving forces on the future development of water use in Europe. Additionally, the influence of climate change on European water resources and on irrigated agriculture was taken into account. We used a combined scenario and modeling approach. Two scenarios were developed to cover the time horizon from 2000 (the base year) to 2030 - a baseline scenario reflecting a continuation of current trends (Long Range Energy Modeling scenario, LREM-E) and a climate policy scenario (Sustainability Emission Pathway, SEP) assuming drastic policies to limit greenhouse gas emissions. The aim of the scenario analysis was not to predict the future but rather to enhance the understanding of complex systems, to examine the interactions of trends within a given domain and time frame, and to identify critical issues. The modeling approach was selected to quantify the current and future European water use in a consistent way and thus support the scenarios.
The results of this study have shown that water withdrawals at the European scale have a decreasing trend, 19 of 30 European countries will withdraw less water in the future. Following the baseline scenario (EU, 2003), water withdrawals are expected to decrease by about 11% across the Europe-30 region by 2030, to less than 275 km³. However, this trend varies not only with the European region considered, but also with the sectors analyzed. In 2000, the main water using sector in Northern Europe was the electricity production sector, but in the future the manufacturing and domestic sectors will have the largest withdrawals. This trend is also true for the New EU Member States, where electricity production as the most important sector in 2000 will be replaced by the domestic sector in 2030. Only in Southern Europe and in the EU Candidate States, water withdrawals are currently dominated by agricultural water use and will remain so. With expanding irrigated areas and reduced precipitation due to climate change, water used for irrigation is expected to increase by more than 10% in this region. The differences between the baseline and the climate policy scenario results are very small, although these policies will lead to lower water use in the electricity production sector. The emission reductions assumed in the climate policy scenario do not dampen climate change very much in the coming decades (because of the inertia in the climate system).
The results of this study explore the complexity of prospects and uncertainties of the water use outlook for different European regions. Additionally, they highlight the need for integrated and multi-sectoral approaches to support a sustainable use of water resources.

Weiterführung

The project has been completed and results have been published as part of the European Environment Outlook (EEA, 2005).

Auftraggeber

European Environment Agency (EEA), Copenhagen, Denmark

Projektlaufzeit

Oktober 2003  −  September 2004

Projektleitung

Joseph Alcamo

Projektbeteiligte

Martina Flörke
Ellen Kynast

Hintergrund:

Bis März 2005 müssen alle Mitgliedstaaten einen Bericht an die Europäische Kommission darüber übermitteln, zu welchen Ergebnissen hinsichtlich des Gewässerzustands und der vorliegenden Gewässerbelastungen die Bestandsaufnahme geführt hat (Artikel 15 WRRL). Dieser Bericht wird in der Bundesrepublik Deutschland von den jeweils beteiligten Bundesländern für insgesamt zehn Flussgebietseinheiten erstellt und aufgrund der in den Ländern zum Teil unterschiedlichen Methoden nicht homogen sein. Daher soll im Rahmen des Vorhabens ein zusammenfassender Bericht für die Bundesrepublik Deutschland erarbeitet werden.

Ziele der Wasserrahmenrichtlinie:

Hauptziel der im Dezember 2000 in Kraft getretenen Wasserrahmenrichtlinie ist es, den guten Zustand der Gewässer europaweit bis zu einem festgesetzten Zeitpunkt (2015) zu erreichen. Die Ziele sollen durch eine ganzheitliche Bewirtschaftung der Flussgebiete, sichergestellt durch sogenannte Flussgebietsbewirtschaftungspläne, erreicht werden. Diese Pläne sind das Ergebnis einer ganzheitlichen, ökologisch orientierten Analyse und Bewertung von Flusseinzugsgebieten. Die Flussgebietsbewirtschaftungspläne werden für jede Flussgebietseinheit erstellt und spätestens 9 Jahre nach Inkrafttreten der Richtlinie veröffentlicht (Artikel 13 WRRL). Als wesentlicher Bestandteil der Vorarbeiten zur Erstellung der Flussgebietsbewirtschaftungspläne wird in Artikel 5 der WRRL gefordert, dass für jede Flussgebietseinheit eine

• Analyse ihrer Merkmale
• eine Überprüfung der Auswirkungen menschlicher Tätigkeiten auf den Zustand der Gewässer und
• eine wirtschaftliche Analyse

durchgeführt und bis spätestens Ende 2004 abgeschlossen wird. Über diese Analyse ist im März 2005 Bericht an die Europäische Kommission zu erstatten. Ergebnisse des Forschungsvorhabens sind daher einerseits eine etwa 60 Seiten umfassende Broschüre, die als Argumentationshilfe für Entscheidungsträger und für die Öffentlichkeitsarbeit dienen kann. Diese Broschüre soll allgemein verständlich, unter anderem anhand von Kartendarstellungen, ein Bild über den Status der Gewässer hinsichtlich der Anforderungen der WRRL vermitteln. Die Broschüre wird Ende März 2005 in der Reihe "Umweltpolitik" des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) veröffentlicht.
Weiterhin werden die erforderlichen Kartengrundlagen sowie ein ausführlicher Forschungsbericht erstellt, der die Herleitung der bundesdeutschen Berichterstattung sowie die wissenschaftlichen und empirischen Grundlagen über die Vorgehensweise in den Bundesländern bzw. den Flussgebietseinheiten beinhaltet, um unter anderem eine Aussage über die Vergleichbarkeit der Ergebnisse für Deutschland treffen zu können.

Zielsetzung

Die Erstellung eines zusammenfassenden Berichtes über die Ergebnisse der Belastungs-analyse soll rechtzeitig vor der Aufstellung der Monitoring- und insbesondere der Maßnahmenprogramme Aufschluss darüber geben, wie sich die derzeitige Situation der bundesdeutschen Gewässer darstellt.

Ergebnis

Ergebnisse des Forschungsvorhabens sind daher einerseits eine etwa 60 Seiten umfassende Broschüre, die als Argumentationshilfe für Entscheidungsträger und für die Öffentlichkeitsarbeit dienen kann. Diese Broschüre soll allgemein verständlich, unter anderem anhand von Kartendarstellungen, ein Bild über den Status der Gewässer hinsichtlich der Anforderungen der WRRL vermitteln. Die Broschüre wird Ende März 2005 in der Reihe "Umweltpolitik" des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) veröffentlicht.
Weiterhin werden die erforderlichen Kartengrundlagen sowie ein ausführlicher Forschungsbericht erstellt, der die Herleitung der bundesdeutschen Berichterstattung sowie die wissenschaftlichen und empirischen Grundlagen über die Vorgehensweise in den Bundesländern bzw. den Flussgebietseinheiten beinhaltet, um unter anderem eine Aussage über die Vergleichbarkeit der Ergebnisse für Deutschland treffen zu können.

Auftraggeber

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU)

Projektlaufzeit

September 2004  −  April 2006

Projektleitung

Dietrich Borchardt

Projektbeteiligte

Sandra Richter

Kooperationen

Umweltbundesamt (UBA)

Zielsetzung

Durch das EU-Projekt ENSEMBLES sollen die Aktivitäten auf der europäischen Ebene im Bereich der Klimaforschung weiter ausgebaut werden. In diesem Projekt werden sogenannte Modell-Ensembles durchgeführt, d.h. parallele Anwendungen europäischer Erdsystem- und Klimamodelle mit einheitlichen bzw. vergleichbaren Eingangsdaten. Bei den ausgewählten Klimamodellen handelt es sich um Ansätze, die dem aktuellen Stand der Forschung entsprechen und in Europa entwickelt wurden. Durch dieses Modell-Ensemble wird es erstmalig möglich, für simulierte Klimaänderungen sowie deren Auswirkungen Unsicherheitsbänder bzw. Wahrscheinlichkeiten zuzuweisen. Unsicherheiten in der Abbildung physikalischer, chemischer, biologischer und anthropogener Rückkopplungen in Erdsystem-Modellen sollen so quantifiziert und reduziert werden. Ein größtmöglicher Nutzen soll durch die Übertragung der Projektergebnisse auf Fragestellungen in der Landwirtschaft, der Lebensmittelsicherung, der Gesundheit, der Energie, der Wasserressourcen, im Versicherungswesen und im Risikomanagement erzielt werden.  Etwa 70 Institute sind europaweit an ENSEMBLES beteiligt. Das Projekt selbst gliedert sich in zehn Forschungsschwerpunkte, die wiederum in mehrere Arbeitspakete aufgeteilt sind.

Ergebnis

Das Wissenschaftliche Zentrum für Umweltsystemforschung ist am Forschungsschwerpunkt „Analyse der Auswirkungen des Klimawandels“ beteiligt. Das bearbeitete Arbeitspaket befaßt sich mit einer quantitativen Abschätzung der Überschreitungswahrscheinlichkeit kritischer Schwellenwerte durch Klimawandel. Dazu wird anhand einer Sensitivitätsanalyse der Einfluß möglicher Kombinationen in den Änderungen von Klimavariablen auf den Abfluß mit dem globalen Wassermodell WaterGap untersucht (Abbildung 1).

Auftraggeber

Europäische Union

Projektlaufzeit

September 2004 − August 2009

Projektleitung

Joseph Alcamo

Projektbeteiligte

Tim Aus der Beek
Martina Weiß

Zielsetzung

Im Rahmen europäischer Forschungskooperationen arbeiten Mitglieder des Zentrums an einem Integrated Project und einer COST Aktion mit. Im Mittelpunkt beider Vorhaben stehen Fragen der Methodenentwicklung. Ziel des Sust-A-Test Vorhabens ist es, den Stand der Methodenentwicklung bei Nachhaltigkeitsassessments kritisch zu resümieren. Dazu werden in acht Tool Teams Methoden beschrieben und in ihrer Leistungsfähigkeit bzw. hinsichtlich der notwendigen Aufwendungen beurteilt. Gemeinsam wird an einer Fallstudie zur Rolle der Biobrennstoffe gearbeitet. Als ein Ergebnis wird es ein computer-gestütztes Handbuch geben, das von EU-Mitarbeitern bei der Beurteilung von Nachhaltigkeitsproblemen eingesetzt werden kann. Mitglieder von CESR koordinieren das Tool Team zur Szenarienanalyse.
Die COST-Aktion zielt auf eine Weiterentwicklung von Methoden, die bei einer Beurteilung zukünftiger Entwicklungen helfen sollen. Mitglieder von CESR arbeiten derzeit vor allem in einer Arbeitsgruppe zu den "Seeds of Change" mit.

Ergebnis

Die Arbeiten in beiden Vorhaben sind voll im Gange. Aus Sust-A-Test gibt es eine erste Version des geplanten Handbuchs und eine erste Auswertung der bisherigen EU-Dokumente und Assessments im Rahmen der Biofuel Directive. Hinsichtlich des Werkzeugs Szenarienanalyse werden zwei unterschiedliche Anwendungen unterschieden: Die Verwendung existierender Szenarien (die mit geringeren personellen und finanziellen Aufwendungen einhergeht) sowie die Erstellung neuer Szenarien (die nach allen bisherigen Erfahrungen einen Einsatz von bis zu Menschjahren erfordert).

Im Rahmen der COST-Aktion werden zweimal pro Jahr Workshops durchgeführt. Bisherige Diskussionen haben sich auf technologische Prozesse konzentriert; ein gemeinsamer EU-Antrag zur Vertiefung von Fragestellungen ist in Vorbereitun

Weiterführung

Bis Mitte 2005 wird die gemeinsame Fallstudie in SUST-A-Test bearbeitet. Die Ergebnisse dienen u.a. dazu, das Handbuch in einen endgültige Form zu bringen. Aus den Diskussionen im Rahmen der COST-Aktion sind ebenfalls zusammenfassende Publikationen aus den Arbeitsgruppen geplant.

Auftraggeber

EU 6th Framework Programme

Projektlaufzeit

September 2003  −  Juli 2007

Projektleitung

Karl-Heinz Simon

Projektbeteiligte

Alejandra Matovelle

Zielsetzung

Zentrale Aufgabe der EuroWasser-Studie war die Abschätzung der möglichen Auswirkungen des Klimawandels auf Wasserdargebot, Wassernutzung, Wasserkraftpotential sowie Hoch- und Niedrigwasser in Deutschland und im übrigen Europa. Dazu wurden in einem integrierten Ansatz physische und politikrelevante Faktoren kombiniert und vorhandene Daten und Modelle genutzt. Insbesondere wurde das globale Wassermodell WaterGAP eingesetzt, das die Berechnung von Wasserdargebot und Wassernutzung auf Zell-, Einzugsgebiets- und Länderebene erlaubt. Die großskalige Modellierung sollte überschlägige, jedoch europaweit konsistente Aussagen liefern, mit dem Ziel, diejenigen Einzugsgebiete zu identifizieren, die in ihrer zukünftigen Entwicklung hinsichtlich der Situation von Wasserressourcen und Hydrologie als kritisch einzustufen sind.

Ergebnis

Im Vorhaben wurden bestehende Anwendungskonzepte von WaterGAP weiterentwickelt und verbessert. Es wurden erstmalig neue Konzepte entwickelt, um die Auswirkungen des Globalen Wandels auf zukünftige Hochwasser- und Dürrehäufigkeiten sowie auf das Wasserkraftpotential mittels eines konsistenten Ansatzes für ganz Europa abzuschätzen. Diese makroskaligen Entwicklungen und Analysen stellten weitgehend wissenschaftliches Neuland dar. Die Ergebnisse sind insbesondere für behördliche und politische Entscheidungsträger von großer Bedeutung, da dadurch eine Einschätzung künftiger Konflikt- und Risikosituationen auf nationaler und internationaler Ebene unterstützt wird.

• Als Reaktion auf die veränderten Niederschlagsmengen nimmt generell die Wasserverfügbarkeit in Nordeuropa zu und geht in Südeuropa zurück.
• Die Kritikalität der Wasserversorgungssituation verschärft sich im Osten Europas, in erster Linie bedingt durch den für dort simulierten starken Anstieg in der Wassernutzung.
• Aufgrund höherer Niederschläge und veränderter Schneeschmelzen nimmt das Hochwasserrisiko in Nordeuropa zu.
• Niedrigwassersituationen bzw. hydrologische Dürren treten vermehrt im Süden und Osten Europas auf, wobei neben den verminderten Niederschlägen auch die erhöhte Wassernutzung im Osten Europas einen starken Einflussfaktor darstellt.
• Das Potential der bestehenden Wasserkraftanlagen zur Stromerzeugung nimmt, in starker Korrelation zur Wasserverfügbarkeit, in Nordeuropa zu und geht im Süden zurück.
• Die Situation der Wasserressourcen und der Hydrologie Deutschlands erweist sich im Vergleich zu anderen europäischen Ländern als relativ stabil.

Weiterführung

Das Projekt wurde im Februar 2001 abgeschlossen, und die Ergebnisse sind als Bericht Nr. 5 in der "Kassel World Water Series" des Zentrums veröffentlicht: Lehner, B., Henrichs, T., Döll, P., Alcamo, J. (2001). Eine Fortführung des Projekts ist nicht geplant.

Auftraggeber

German Federal Ministry for Research and Education (BMBF)

Projektlaufzeit

März 1999  −  Februar 2001

Projektleitung

Joseph Alcamo
Petra Döll

Projektbeteiligte

Thomas Henrichs
Frank Kaspar
Bernhard Lehner
Thomas Rösch
Stefan Siebert

Kooperationen

Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK); Institute for Atmospheric Research, GKSS Research Center Geesthacht

Zielsetzung

Inhalt dieses Projektes ist die Weiterentwicklung des individuenorientierten Wachstumsmodells für tropischen Regenwald FORMIND und dessen weltweite Anwendung auf verschiedene Regenwaldstandorte in Südostasien und Südamerika. Die zu erwartenden Auswirkungen menschlichen Eingreifens in das Ökosystem Regenwald sollen durch Simulationsstudien abgeschätzt werden. Ein besonderer Schwerpunkt der Arbeit liegt in der Betrachtung der natürlichen Regeneration und der Dynamik der Baumartendiversität.
Das Modell wurde bereits auf den Standort Deramakot in Südostasien angewendet. Zur Zeit werden Anwendungen für alle in der Abbildung dargestellten Standorte entwickelt. Jeweils sollen die Eingriffe mit der Holzernte simuliert werden.

Ergebnis

Die Untersuchungen sollen Aufschluß geben über typische Regenerationszeiten genutzter Regenwälder. Hierbei sind Nutzungsintensität und -zyklus neben den angerichteten Schäden Parameter, von denen die Regenerationszeiten abhängen. Insbesondere die Rolle der Naturverjüngung sowie Annahmen über Samenverbreitungsstrategien sollen hinsichtlich ihres Einflusses auf die Walddynamik untersucht werden.

Auftraggeber

Otto-Braun-Fonds via the Kasseler Hochschulbund

Projektlaufzeit

Oktober 1998  −  September 2000

Projektleitung

Hartmut Bossel

Projektbeteiligte

Andreas Huth
Peter Köhler

Zielsetzung

Um tropische Regenwälder zu schützen, müssen Konzepte einer nachhaltigen Bewirtschaftung entwickelt werden. Dafür ist es erforderlich, die Auswirkungen unterschiedlichster Störungen auf diese Wälder abzuschätzen. Zu diesem Zweck wurden Simulationsmodelle für kleine Waldbestände tropischer Regenwälder entwickelt und eingesetzt. Ein besonderes Problem der realitätsnahen Beschreibung des Waldes liegt in der Heterogenität unterschiedlicher Standorteigenschaften und Bestandesstrukturen über große Flächen. Wir verwenden ein Bestandesmodell und betten es in ein Geographisches Informationssystem (GIS) ein, um große Flächen realistisch simulieren zu können.
Unser Anwendungsgebiet ist das Deramakot Forest Reserve (DFR) in Sabah (Malaysia). Die Dipterocarpaceenwälder des DFR wurden in der Vergangenheit genutzt. Heute ist das DFR ein Modellgebiet zur Erprobung nachhaltiger Nutzungsverfahren für solche gestörten Wälder.

Ergebnis

Mit dem Modell FORMIX 3-Q steht seit Mitte 1998 ein validiertes, standortsensitives Modell für Dipterocarpaceenwaldbestände zur Verfügung. Durch die Auswertung von Felddaten zur räumlichen Verteilung der Standorteigenschaften und der aktuellen Waldvegetation im GIS wurden 48 standortspezifische Bestandestypen im DFR identifiziert. Die Bestandestypen unterscheiden sich z.B. im Ausmaß der Störung der Waldstruktur durch die Holzernten der Vergangenheit (Stratum 1: stark degradierte bis Stratum 4: gute Waldstruktur). Die Bestandesentwicklung der verschiedenen Typen wurde jeweils für einen Bestand von 1 ha Ausdehnung mit dem Modell simuliert. Aus den Simulationsergebnissen für die einzelnen Bestandestypen ergibt sich die Waldentwicklung für das Gesamtgebiet von 55.000 ha.
In der Abbildung ist die simulierte Waldentwicklung im DFR ohne weitere Störungen über 120 Jahre dargestellt (beginnend mit dem Zeitpunkt der Felddatenerhebung 1991). Es zeigt sich, dass der Wald selbst bei ungestörter Regeneration mehr als 120 Jahre braucht, um sich zu erholen.

Weiterführung

Im nächsten Schritt soll die im DFR geplante Holznutzung hinsichtlich ihres ökonomischen Ertrags und ihrer ökologischen Folgen untersucht werden. Ziel ist es, unterschiedliche Bewirtschaftungsoptionen zu vergleichen und so konkrete Hinweise für eine nachhaltige Bewirtschaftung des Regenwaldes in Deramakot zu geben.

Auftraggeber

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Projektlaufzeit

Januar 1997  −  März 2000

Projektleitung

Hartmut Bossel

Projektbeteiligte

Thomas Ditzer
Andreas Huth

Kooperationen

Institute for World Forestry, Federal Research Centre for Forestry and Forest Products, Hamburg (Germany). Malaysian-German Sustainable Forest Management Project, Sandakan (Malaysia).

Zielsetzung

In früheren Jahren war das Bilanzierungswerkzeug GEMIS (Gesamt Emissionsmodell Integrierter Systeme) in Kooperation mit dem Öko-Institut entwickelt und in Forschungsprojekten und Fragestellungen aus dem Energie-, Mobilitäts- und Landwirtschaftssektor angewendet worden. Dabei stand die Bilanzierung klimarelevanter Gase im Vordergrund. Die Arbeiten im vorliegenden Projekt führen Aktivitäten fort, die im Jahr 1994 einen ersten Höhepunkt in der Veröffentlichung eines Berichtes für die Enquête-Kommission "Schutz der Erdatmosphäre" zur Klimarelevanz von Landwirtschaft und Ernährung gefunden hatten. Der damalige Ansatz hatte sich auf eine Grobanalyse und die Untersuchung exemplarischer Fallstudien beschränkt; es geht nunmehr darum, den Ansatz methodisch und inhaltlich weiterzuentwickeln. Ein methodischer Gesichtspunkt ist der, den Prozesskettenansatz, auf den die Analysen aufbauen, mit anderen Ansätzen, wie etwa dem "metabolism approach" von Baccini zu verknüpfen. Bei den inhaltlichen Gesichtspunkten stehen Datenver-feinerungen und -aktualisierungen im Vordergrund (z.B. Anschluß an KTBL Daten).
Das Projekt dient auch dazu, das Zentrum stärker in Aktivitäten im International Human Dimensions Programme einzubinden. Der dort verfolgte Ansatz, "food consumption and production systems" als Untersuchungseinheiten festzulegen, deckt sich weitgehend mit der Herangehensweise im Projekt (als Beispiel für eine Teilkomponente siehe Abbildung).

Ergebnis

Im Rahmen eines Workshops wurden ca. 10 Arbeitsgruppen zusammengebracht, die auf verschiedenen Ebenen an den Kenndaten der Prozessbeschreibungen arbeiten. Auf einer demnächst erscheinenden CD der Landesregierung ist neben einer aktuellen Fassung des Bilanzierungsprogramms GEMIS auch die aktuelle Datenbank mit den Landwirtschafts- und Ernährungsdaten veröffentlicht.

Auftraggeber

own resources, in part: Institut für angewandte Ökologie e.V.

Projektlaufzeit

Januar 2000  −  März 2006

Projektleitung

Karl-Heinz Simon

Projektbeteiligte

Lothar Rausch
M. Zehr, u.a.

Kooperationen

Institut für angewandte Ökologie e.V., Büro Darmstadt; Hessisches Landesamt für Regionalentwicklung und Landwirtschaft; Fachhochschule Fulda, FG Haushaltsökonomie und Ernährung.

Weiterführender Link

http://iinas.org/ueber-gemis.html

Zielsetzung

Als Fortsetzung der GEO-Reporte 1 bis 3 (1997 bis 2002) zielt GEO 4, unter Gesichtspunkten der Verlässlichkeit, wissenschaftlichen Glaubwürdigkeit und Politikrelevanz, auf die Analyse und Abschätzung der Wechselwirkung zwischen Umwelt und Gesellschaft. Dieses Projekt wird durch das Entwicklungsprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) finanziert und koordiniert. GEO 4 ist in zwei Themenkomplexe unterteilt: zum einen die Bewertung des globalen status quo von Mensch und Umwelt, zum anderen die Szenario-basierte Abschätzung möglicher zuknüftiger Entwicklungen (Kapitel 9). Die Hauptaufgabe des CESR, die Szenarien-Modellierung, ist somit im zweiten Themenkomplex einzuordnen.

Ergebnis

CESR hat für GEO 4 wasserbezogene Indikatoren innerhalb des GEO-Szenarienverbundes definiert und diese sukzessive modelltechnisch umgesetzt. Für diese vier Szenarien, genannt  Markets First, Policy First, Security First und Sustainability First, wurden folgende Analysen durchgeführt:

-    Bevölkerung und Gebiete unter Einfluss von großem Wasserstress
-    Veränderungen von Abflussextremen
-    Abfluss von behandeltem und unbehandeltem Abwasser

Diese Studien konnten durch die Weiterentwicklung und Anwendung des globalen Hydrologie- und Wassernutzungsmodells WaterGAP verwirklicht werden, wobei ein zeitlicher Rahmen bis 2050 definiert wurde. Hierbei ist zu erwähnen, dass WaterGAP von den Ergebnissen anderer in GEO 4 verwendeter globaler Modellen abhängig ist. Zum Beispiel berechnet das IFs-Modell soziökonomische Zeitreihen, wie BSP und Bevölkerung, die als Input für das Wassernutzungsmodul von WaterGAP benötigt werden. Der in GEO 4 verknüpfte Modellverbund besteht aus den folgenden Modellen: WaterGAP, IFs, IMAGE, GloBio, EcoSim, Impact und AIM. Obwohl die meisten dieser Modelle auf der globalen Skala rechnen, sind viele Ergebnisse auch auf UNEP-Region- und UNEP-Unterregion-Ebene verfügbar. Eine weitere Aufgabe des CESR ist die Koordination des Wissens- und Ergebnistransfers zwischen allen in Kapitel 9 involvierten Modelliergruppen.

Links

UNEP - http://www.unep.org/geo/
UNEP GEO Data Portal - http://geodata.grid.unep.ch
GLOBIO-Modell - http://www.globio.info
IMAGE-Modell - https://www.pbl.nl/en/image/home

Auftraggeber

UNEP

Projektlaufzeit

September 2005  −  März 2007

Projektleitung

Joseph Alcamo
Martina Flörke

Projektbeteiligte

Tim Aus der Beek
Ellen Kynast
Kerstin Verzano

Zielsetzung

Das Gesamtziel des Modells GLASS (Global Assessment of Environmental Security) ist die Gewinnung eines verbesserten Verständnisses der Auswirkungen des globalen Wandels auf die globale Nahrungsmittel- und Wassersicherheit. Es handelt sich dabei um ein integriertes Modell zur Beschreibung großskaliger Umweltprobleme und zur Integration von Informationen aus unterschiedlicher Fachdisziplinen in einer für die Politik relevanten Art und Weise.
Aus wissenschaftlicher Sicht wird das Ziel verfolgt, ein Instrument zur Darstellung der Verbindung zwischen extremen globalen Veränderungen (wie einer Änderung der Auftrittshäufigkeit von Dürren oder Hochwässern) und der gesellschaftlichen Reaktion auf diese Veränderungen bereitzustellen. Darüber hinaus soll ein Rahmen für die Quantifizierung der relevanten natur- und sozialwissenschaftlichen Aspekte zur Verfügung gestellt werden.
Aus Sicht der Politikberatung wird ein Werkzeug zur Projektion von aktuellen und zukünftigen, durch Umwelteinflüsse hervorgerufenen Sicherheitsrisiken angestrebt. Die Bereitstellung von Informationen zur Entwicklung von Anpassungsstrategien ist hier ein weiteres wichtiges Ziel.

Ergebnis

Die grundlegende Idee des GLASS-Modells ist die Nutzung miteinander verbundener Modellteile zur Berechnung "schneller" und "langsamer" Änderungen und deren Einfluss auf die Möglichkeit einer Sicherheitsbedrohung für die Gesellschaft. Langsamen Änderungen unterlegen sind beispielsweise die Landnutzung, das durchschnittliche Klima und der Anteil der in Krisensituationen besonders anfälligen Gesamtbevölkerung. Schnelle Änderungen betreffen die durch die Klimavariabilität verursachten Schwankungen der Ernteerträge und Wasserverfügbarkeiten.
Die grundlegende Modellierungshypothese ist, dass Gesellschaften sich an langsame Änderungen mittel- und langfristig anpassen können, während schnelle Änderungen ein hohes Bedrohungspotential hervorrufen.
Das GLASS-Modell bietet einen Rahmen zur Verbindung einzelner Modellteile. Dabei werden sowohl neu entwickelte als auch bereits etablierte Modelle verwendet.
Zur Berechnung von Wasserverfügbarkeiten wurde das Modell WaterGAP 2, das ebenfalls am Zentrum entwickelt wurde, in das Rahmenwerk integriert. Zur Simulation der potentiellen Ernteerträge wichtiger Feldfrüchte wird das Modell Global Agro-Ecological Zones (GAEZ) verwendet, das von der FAO (Food and Agriculture Organization) und dem IIASA (Internationales Institut für Angewandte Systemanalyse) entwickelt wurde.
Das Modell rechnet mit einem jährlichen Zeitschritt für Simulationsperioden von 1901-1995 und für 2000-2099. Die historischen Betrachtungen bieten eine Möglichkeit der Modellvalidierung, während die lange Szenarioperiode ab 2000 eine Auswirkungsanalyse der langfristigen Trends erlaubt. Die geographische Auflösung des Modells variiert je nach Anforderung und reicht von einer globalen Rasterung bis zu einzelnen Wassereinzugsgebieten und Ländern.

Weiterführung

Im weiteren Verlauf des Projekts werden Verbesserungen im Modellkonzept implementiert, die im Rahmen einer regionalen Studie für Russland (R-GLASS) entwickelt wurden.

Auftraggeber

Max-Planck-Society

Projektlaufzeit

Januar 2000  −  Dezember 2002

Projektleitung

Joseph Alcamo

Projektbeteiligte

Marcel B. Endejan
Andrei Kirilenko (Russian Academy of Sciences)

Kooperationen

International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA, Austria)

Zielsetzung

Als Teil des deutschen GLOWA (GLObaler WAndel des Wasserkreislaufs) Programms hat das Teilprojekt 'Makroskalige Integration' zum Ziel, konsistente makroskalige Szenarien über Wasserdargebot und Wassernutzung für fünf Wassereinzugsgebiete (Donau, Elbe, Oueme, Draa und Volta) zu erarbeiten, wobei der Einfluss von Klima-, Bevölkerungs- und Technologiewandel sowie des sozioökonomischem Wandels berücksichtigt werden sollen. Das allgemeine Ziel des GLOWA Programms ist die Entwicklung integrierter Strategien für das nachhaltige Management von Oberflächengewässern und Grundwasser in großen Wassereinzugsgebieten. In unserem Teilprojekt wird das globale Wassermodell WaterGAP 2 angewandt, um folgende Größen für jedes der fünf Wassereinzugsgebiete zu berechnen

• Wasserdargebot,
• Wassernutzung,
• Gesamtabfluss des Wassereinzuggebietes.

Zusätzlich wird erstmals ein makroskaliges Modell der Stickstoffflüsse entwickelt, um den Gesamtstickstofftransport in den Ozean zu modellieren und um die Wasserqualität in den Einzugsgebieten abzuschätzen.

Ergebnis

Die Untersuchungen wurden im Mai 2000 begonnen und 2003 abgeschlossen. Für alle fünf Einzugsgebiete liegen Berechnungen der gegenwärtigen Wassersituation vor. Weiterhin wurde auch das WaterGAP 2 Modul zur industriellen Wassernutzung verbessert. Durch die Teilnahme in der GLOWA-Elbe Szenariengruppe haben wir zur Entwicklung konsistenter Szenarien für das Elbe-Einzugsgebiet beigetragen.

• Vergleich von Daten und Ergebnissen, die im Zentrum erarbeitet wurden, mit denen der anderen Partner innerhalb der GLOWA-Elbe-Studie;
• Entwicklung der treibenden Kräfte für die Szenarien innerhalb der GLOWA-Elbe-Studie;
• Berechnung des Wasserdargebots und der Wassernutzung für die verschiedenen Szenarien;
• Entwicklung eines globalen Stickstofftransportmodells;
• Vergleich von modelliertem Wasserdargebot und Wassernutzung mit den Ergebnissen aus anderen GLOWA Teilprojekten.

Weiterführung

Eine Fortführung in Rahmen des GLOWA-Elbe-Projektes ist nicht vorgesehen

Auftraggeber

German Federal Ministry of Education and Research (BMBF)

Projektlaufzeit

Mai 2000  −  April 2003

Projektleitung

Petra Döll

Projektbeteiligte

Sara Vassolo

Zielsetzung

Ziel des Projekts ist eine Abschätzung der Emissionen und der Aufnahme von Treibhausgasen im Bereich Landnutzung und Landbedeckung für das Gebiet des Bundeslandes Hessen. Das Projekt soll zur strategischen Bewertung verschiedener Landnutzungsoptionen im Hinblick auf ihre Klimarelevanz beitragen.
Die Untersuchung umfasst die Treibhausgase CO2, N2O und CH4. Es werden Emissionsinventare für das Bezugsjahr 1990, das Jahr 2000, sowie für einen Satz von Szenarien für das Jahr 2025 entwickelt. Einen hohen Stellenwert nimmt dabei die Abschätzung der Kohlenstoffflüsse in Böden und Vegetation ein, um Erkenntnisse über die Rolle dieser Ökosystemkomponenten als potentielle Senken für das Treibhausgas Kohlendioxid in Hessen zu gewinnen.

Ergebnis

Im Rahmen des Projekts wird ein Softwaresystem entwickelt, das verschiedene Modellansätze zur Berechnung von Emissionen und Aufnahme der genannten Treibhausgase auf einem räumlichen Raster integriert.

• Identifikation der folgenden Hauptkategorien für Emissionen der Treibhausgase N2O und CH4 auf Landesebene unter Verwendung der IPCC Richtlinien: 1) Mülldeponierung und Altablagerungen (CH4), 2) Viehhaltung (CH4), 3) Düngemitteleinsatz in der Landwirtschaft (N2O);
• Abschätzung von CO2 Quellen und Senken, ebenfalls auf Grundlage der IPCC Richtlinien;
• Evaluierung verschiedener Prozessmodelle für eine Anwendung innerhalb des Modellsystems;
• Formulierung von Datenanforderungen zum Betrieb der Prozessmodelle.

Darauf aufbauend wurde der Prototyp eines GIS basierten Modellsystems für die räumlich explizite Abschätzung von Treibhausgasemissionen aus Landnutzung für Hessen entwickelt. Erste Ergebnisse sind räumliche Emissionsabschätzungen für die oben genannten Kategorien.

Weiterführung

Das Projekt läuft in Zusammenarbeit mit dem Hessischen Landesamt für Umwelt und Geologie (HLUG) bis zum Jahr 2004. Weitere Arbeitsschritte sehen zunächst die Entwicklung von Zukunftsszenarien für Landnutzung und Landbedeckung auf Landesebene und eine Berechnung der daraus resultierenden Treibhausgasemissionen vor. Schwerpunkt der zweiten Projektphase ist die methodische Fortentwicklung des Modellsystems und die Integration eines Landnutzungsmodell

Auftraggeber

Hessian State Agency for Environment and Geology (HLUG)

Projektlaufzeit

Oktober 2000  −  September 2004

Projektleitung

Joseph Alcamo

Projektbeteiligte

Gerald Busch
Rüdiger Schaldach

Kooperationen

Hessian State Agency for Environment and Geology (HLUG)

Zielsetzung

In dem Vorhaben wird untersucht, inwieweit eine Weiterentwicklung und Systematisierung von Nachhaltigkeitsindikatoren für integrierte Farmsysteme (kombinierte Agro-/Aquakultur in kleinen Farmen) unter Verwendung von Simulationsmodellen erfolgen kann. Im Vorhaben wird mehrstufig vorgegange

1. Es wird ein Simulationsmodell entwickelt, das die wichtigsten Zusammenhänge hinsichtlich der Stoff- und Energieflüsse in der Farm abbildet.
2. Es werden Indikatoren zur Beurteilung der Nachhaltigkeit gesammelt und unter Verwendung des sog. Orientorenansatzes geordnet.
3. Schließlich werden Anknüpfungsstellen für Indikatoren im Modell gesucht und Perspektiven für die Weiterentwicklung des Simulationsmodells diskutiert.Im Vorhaben werden Szenarioansätze mit kybernetischen Wirkungsmodellen und Bewertungsansätzen (Orientorenansatz) kombiniert.

Ergebnis

Das in der ersten Projektphase entwickelte Simulationsmodell wurde erweitert und auf längere Simulationszeiträume hin ausgelegt. Eine Reihe von Szenarien, mit denen unterschiedliche Situationen und Handlungsstrategien abgebildet werden, wurden in ihren Konsequenzen durchgespielt und auf Indikatoren bezogen.
Bislang sind hauptsächlich über Nährstoffbilanzen Kopplungen zwischen Simulationsmodell und Indikatorenmodul herstellbar. Für eine Gesamteinschätzung des Geschehens reicht dies jedoch nicht aus, so daß einerseits in die Bewertung auch Indikatoren einfließen sollen, die bisher nicht im Simulationsmodell erfaßt sind (qualitative Betrachtung); es soll aber andererseits ein erweitertes Modell konzipiert werden, mit dem weitere Indikatoren auch quantitativ behandelt werden können.

Auftraggeber

ICLARM (Manila); GTZ

Projektlaufzeit

Oktober 1995  −  Juni 1999

Projektleitung

Karl-Heinz Simon

Projektbeteiligte

Friedrich Krebs
M. Prein (Manila) A. Schallehn (bis Sept. 98)

Kooperationen

International Center for Living Aquatic Resources Management, Manila, Philippines.

Zielsetzung

Das Hauptziel des ICLIPS Projektes (Integrated Assessment of Climate Protection Strategies) ist die Durchführung einer integrierten Analyse von Klimastabilisierungsstrategien, die PolitikerInnen bei Entscheidungen zur Klimarahmenkonvention unterstützen kann. Im Zentrum des Projektes steht die Entwicklung eines sog. "Tolerable Windows Approach" (TW) oder Leitplankenansatzes. Charakteristisch für die Leitplanken ist die normative Vorgabe von inakzeptablen Klimafolgen. Innerhalb ICLIPS ist das Zentrum u.a. verantwortlich für die Analyse der Auswirkungen des Klimawandels. Das Zentrum entwickelt Instrumente und Methoden, die Auswirkungen von CO2- und Klimaänderungen auf Agrarproduktion, Wasserverfügbarkeit und natürliche Ökosysteme beschreiben. Weiter wird das Zentrum in Zusammenarbeit mit den Partnern das ICLIPS Rahmenkonzept anwenden, um Lösungsvorschläge der Klimapolitik zu evaluieren.

• Die Entwicklung von Methoden, die zu einer einfacheren Analyse und Darstellung des Klimawandels beitragen. Mögliche Methoden sind Response Surface Diagrams (RSD) und Empirical Orthogonal Functions (EOF).
• Die Analyse der Auswirkungen der langfristigen Klimaänderung.

Ergebnis

Im Jahr 1998 sind die RSD und EOF für die Wirkungsbereiche Agrarproduktion, Wasserverfügbarkeit und natürliche Ökosysteme erstellt worden. Ein Beispiel für ein RSD ist in der Abbildung zu finden. Beide Diagrammtypen beschreiben auf nationaler Ebene die Auswirkungen der CO2-Erhöhung und des Klimawandels basierend auf Temperatur- und Niederschlagsänderungen. Sie unterschieden sich darin, dass die EOF eine räumliche Verteilung des Klimawandels annehmen, während RSD in mehr allgemeiner Form die Auswirkungen darstellen. Außerdem wurde mit der Analyse der Auswirkung von Klimavariabilität begonnen.

Auftraggeber

German Federal Ministry of Education, Science, Research and Technology (BMBF)

Projektlaufzeit

Juni 1996  −  Juni 1999

Projektleitung

Joseph Alcamo

Projektbeteiligte

Marcel B. Endejan
Frank Kaspar
Jelle van Minnen

Kooperationen

Within the ICLIPS project, the Center cooperates with the Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK) in Potsdam in Germany, the Batelle Institute in Washington in the USA, the Institute of World Economics in Kiel in Germany, the Institute for Applied Systems Analysis in Laxenburg in Austria, the Jackson Environment Institute of the University of Norwich in the United Kingdom, and the Max Planck Institute for Meteorology in Hamburg in Germany. The PIK is the initiator and main coordinator responsible for the project.

Zielsetzung

Das Ziel diese Projektes war es, die Wahrnehmung und Bewertung globaler Umweltveränderungen in verschiedenen Kulturen zu analysieren. Es wurde untersucht, in welcher Hinsicht Unterschiede in der Wahrnehmung des Klimawandels, als ein ausgewähltes Beispiel globalen Wandels, beobachtet werden können. Auch wurde betrachtet, welche Faktoren maßgeblich sind für Akzeptanz von Schutzmaßnahmen, wie z.B. der "Ökosteuer". Des Weiteren wurde geprüft, ob verschiedene Naturbilder diese Wahrnehmungen beeinflussen.

Ergebnis

Die Studie trägt zu einem besseren Verständnis der sozialen und kulturellen Einbindung des Umgangs mit dem Klimawandel sowie anderer Probleme des globalen Wandels bei. Die Studie wurde mit insgesamt 588 Studierenden aus vier Ländern durchgeführt: Deutschland, Indien, den USA und Peru. Die Wahrnehmung des Klimawandels sowie die Akzeptanz von Schutzmaßnahmen wurden mit der Hilfe eines integrierten psychologischen Handlungsmodells untersucht. Die folgenden Ergebnisse zeigten sich

• Die Integration von drei Handlungstheorien war erfolgreich. Die Theorie des geplanten Verhaltens von Ajzen (1991), die Schutz-Motivations-Theorie von Rogers et al. (1987, 1997) und das Norm-Aktivations-Modell von Schwartz et al. (1977, 1981) berücksichtigen teilweise identische Komponenten, aber teilweise auch wichtige unterschiedliche Aspekte, die in ein integriertes Modell einbezogen werden sollten. Die entsprechende Modellstruktur wurde mit Strukturgleichungs-Methoden berechnet, dessen empirische Passung zufriedenstellend ist.
• Es lassen sich Unterschiede in der Wahrnehmung des Klimawandels, der Bewertung und folglich in der Akzeptanz von Schutzmaßnahmen zwischen den Personen aus den vier Ländern feststellen. Jedoch scheint sich länderbezogen kein eindeutiger Trend zur Akzeptanz oder Nicht-Akzeptanz abzuzeichnen, mit Ausnahme der deutschen Befragten, die den Schutzmaßnahmen in der Tendenz immer positiv zugeneigt sind. Zudem erklärt Nationalität an sich Unterschiede nicht. Die Erklärung von Unterschieden bleibt ohne Rückgriff auf weitere Variablen oder Inhalte unbefriedigend. Naturbilder bieten solch einen Inhalt.
• Es konnten vier Naturbilder identifiziert werden: Die "spirituellen Schützer" (47% aller Befragten), die "spirituellen Nutzer" (11%), die "weltlichen Schützer" (15%) und die "weltlichen Nutzer" (27%). Diese Naturbilder wurden auf der Basis von Clusteranalysen gebildet und berücksichtigen die folgenden Fragen: ob Natur vor allem zur Befriedigung menschlicher Bedürfnisse existiert, ob sie respektvoll behandelt werden sollte, ob sie es verdient und ob es notwendig ist, Natur zu schützen, ob sie spirituell ist, ob sie bedrohlich ist, ob sie menschliche Eingriffe toleriert und ob Natur eine begrenzte Ressource ist (siehe Abbildung).
• Die Tatsache, dass alle vier Naturbilder von allen Befragten gewählt wurden, zeigt die Pluralität des Naturverständnisses innerhalb einer Nation. Jedoch werden bestimmte Naturbilder von Mitgliedern einer Nation vorgezogen. Beispielsweise werden die "weltlichen Schützer" vor allem von den deutschen Befragten gestellt, die "weltlichen Nutzer" mehrheitlich von den peruanischen, die "spirituellen Schützer" vor allem von den Befragten aus der USA und Indien. Das Bild der "spirituellen Nutzer", ist, wenn überhaupt, von den indischen Befragten gewählt worden. Dies weist darauf hin, dass bestimmte Bilder in einer Kultur dominanter als in einer anderen sind.
• Die Naturbilder stehen mit der Wahrnehmung des Klimawandels und der Akzeptanz von Schutzmaßnahmen in Verbindung. Generell zeigen die Nutzer-Gruppen auf der einen Seite und die Schützer-Gruppen auf der anderen Seite sehr ähnliche Ausprägungen. Die "Nutzer" weisen höhere Werte in den Variablen auf, die die Akzeptanz von Schutzmaßnahmen mindern. Entsprechend ist ihre Akzeptanz von Schutzmaßnahmen niedriger. Dagegen zeigen die "Schützer" niedrigere Ausprägungen in den Akzeptanz mindernden und höhere Werte in den fördernden Variablen. Dem entsprechend ist ihre Akzeptanz der Klimaschutzmaßnahmen höher.

Weiterführung

Das Projekt wurde im July 2003 abgeschlossen. Die Ergebnisse sind in einem Buch veröffentlicht (Krömker (2004). Naturbilder, Klimaschutz und Kultur. Beltz: Weinheitm), sind auf verschiedenen Konferenzen vorgestellt worden und werden in die entsprechenden Diskussionen, z.B. im Rahmen des International Human Dimensions Programme (IHDP), eingespeis

Auftraggeber

Internes Projekt

Projektlaufzeit

Oktober 2001  −  Juli 2003

Projektleitung

Dörthe Krömker

Projektbeteiligte

Andreas Stolberg

Kooperationen

National Committee for Global Change Research, German-Indian Forum, Dept.. Social Psychology, University Zürich

Zielsetzung

Um die weiterreichenden energiewirtschaftlichen Perspektiven der Biomasse zu realisieren, sind in allen Phasen der Systemgestaltung die Wirkungsbeziehungen innerhalb des Versorgungssystems vom Anbau der landwirtschaftlichen Ressourcen bis hin zu den unterschiedlichen Endenergieformen unter Beachtung der Bedarfs- und Netzdynamik zu beachten. Der Arbeitsansatz des Projektes besteht daher darin, die vernetzten Energie- und Stoffströme von Konzepten zur energetischen Biomassenutzung mit Mitteln der Systemforschung zu analysieren und in vernetzten Modellen abzubilden. Dieses Vorgehen erfordert eine interdisziplinäre Beteiligung und abgestimmte Analyse- und Modellierungsmethoden. Über die dynamische Modellierung wird es möglich, die Vorteile der Biomassenutzung -Speicherbarkeit und Reaktivierung bei Bedarf- quantitativ darzustellen und für die Systemoptimierung zu nutzen.

Auftraggeber

Zentrale Forschungsförderung der Universität (ZFF)

Projektlaufzeit

Oktober 2005  −  Oktober 2007

Projektleitung

Hartmut Hübner

Kooperationen

Beteiligte Fachgebiete: Umweltsystemtechnik, ISET (Biogastechnologie), Rationelle Energienutzung, Abfalltechnik, Produktionsorganisation

Zielsetzung

In diesem Projekt soll die Frage untersucht werden, in wie weit die Erträge wichtiger Feldfrüchte in Hessen vom Klimawandel beeinflusst werden. Diese Studie nutzt Ergebnisse des SRES Szenarios B2, welche für Hessen für den Zeitraum 2000 - 2050 mittels eines stochastischen Verfahrens herunterskaliert wurden. Diese Klimadaten werden für Ertragsberechnungen eingesetzt, die mit einer für Hessen angepassten Version des Simulationsmodells DAYCENT durchgeführt werden. Dabei wird der Zeitraum 1990 - 2000 zur Kalibration des Modells mittels statistischer Ertragsdaten auf Ebene der Landkreise genutzt.

Ergebnis

Die Kalibration der fünf wichtigsten Feldfrüchte (Winterweizen, Wintergerste, Winterraps, Zuckerrüben, Mais), sowie Grünland, erfolgte auf Basis von 3 Landkreisen als Repräsentanten für Süd-, Mittel- und Nordhessen, auf Grundlage der für diesen Zeitraum typischen Bewirtschaftung, insbesondere der Aussaat, der Stickstoff Düngung (Mineral- und Wirtschaftsdünger). Herangezogen wurden die statistischen Erträge des Zeitraums ca. 1990 - 2000, für den ein konstantes Management vorausgesetzt wurde.

Die Simulationsergebnisse zeigen, dass im landesweiten Durchschnitt der Einfluss des Klimawandels auf die hessische Landwirtschaft in den nächsten 5 Dekaden voraussichtlich zu sinkenden (bis -14%) bis leicht steigenden Erträgen (bis +5%) führen wird, innerhalb eines Bereichs von etwa -40% bis +20%. Die Ursachen für die Änderungen der Ertragsniveaus liegen in den steigenden Temperaturen, welche bei Getreide im Mittel zu einem verfrühten Abreifen führen. Weiterhin treten häufigere Phasen von warmen bis heißen Sommern bei gleichzeitiger Sommertrockenheit auf, die sich an wasserlimitierten Standorten negativ auf das Pflanzenwachstum und die Ertragsbildung auswirken können. Die Ertragsrückgänge sind mit bis zu -14% am stärksten bei Raps, gefolgt von Weizen (bis -10%) ausgeprägt, während Gerste kaum betroffen ist. Mais und Zuckerüben nehmen mit etwa 5% Ertragsreduktion eine Mittelstellung ein. Grünland profitiert mit bis zu +10% Ertragszuwachs von den durch die höheren Temperaturen bedingten längeren Vegetationsperioden.

Durch die Zunahme der Häufigkeit extremer Wetterbedingungen nimmt die Variabilität der Erträge im Verhältnis zum Vergleichszeitraum 1980-2000 vor allem bei Zuckerrüben und Gerste bis 58% zu und auch die Biomasseproduktion von Grünland zeigt eine bis 57% erhöhte Variabilität. Die Ertragssicherheit für die Landwirte nimmt für die genannten Feldfrüchte deutlich ab. Die Ertragsvariabilität der anderen Feldfrüchte Mais, Raps und Weizen bleibt weitgehend im Rahmen des Vergleichszeitraums 1980 - 2000.

Die im Mittel für Hessen zu erwartenden Klimaänderungen werden weder zeitlich noch räumlich homogen oder in einem kontinuierlichen Trend auftreten. Die auch in Zukunft zu erwartende hohe kleinräumige Klimavariabilität spiegelt sich in dieser Studie in den teils gegenläufigen Ertragstrends der hessischen Agrarregionen Nord - Mitte - Süd wider, was hier am Beispiel der Gerste verdeutlicht werden soll. In Nordhessen zählt Gerste mit 4% - 6% Ertragssteigerung zu den „Gewinnern" des Klimawandels, während sie im Süden bei mittlerer Variabilität auf heutigem Niveau verbleibt, aber in Mittelhessen bei gleichzeitig hoher Variabilität um bis zu 10% Mindererträge zu erwarten sind. Die Erträge der anderen Feldfrüchte entwickeln sich zum Teil ebenfalls regional unterschiedlich, aber nicht notwendigerweise gleichsinnig mit den Gerstenerträgen. Unsere Ergebnisse belegen darüber hinaus, dass auch auf Landkreisebene mit unterschiedlichen Klimawandelfolgen für die Landwirtschaft zu rechnen ist.

Weiterführung

Eine Weiterführung ist nicht geplant

Auftraggeber

Hessian State Office for Environment and Geology (HLUG)

Projektlaufzeit

Januar 2005  −  April 2005

Projektleitung

Jörg A. Priess

Projektbeteiligte

Maik Heistermann
Matthias Mimler
Janina Onigkeit
Rüdiger Schaldach
Daniela Trinks

Kooperationen

Hessian State Company for Agriculture (LLH)

Zielsetzung

Im Sinne der EU- Wasserrahmenrichtlinie sind viele der unterhalb von Talsperren gelegenen, zumeist rhithralen Fließgewässern hinsichtlich der Erreichung des „guten ökologischen Zustands" bzw. des „guten ökologischen Potenzials" als „gefährdet" einzustufen. Zwar bewirkt die zumeist relativ gute chemische und physikalische Gewässerbeschaffenheit des aus Trinkwassertalsperren abgelassenen Wassers ein hohes ökologisches Potenzial in den betroffenen Fließgewässerabschnitten in der fließenden Welle, jedoch können die Rückkopplungsprozesse zwischen fließender Welle, Gewässersohle und hyporheischem Interstitial durch die veränderte Geschiebedynamik gestört sein.

Daher hat die Integration fließgewässerökologischer Aspekte in das Management von mehrfachgenutzten Talsperren grundsätzliche Bedeutung und stellt fachliche Anforderungen an die daraus resultierenden Bewirtschaftungsstrategien, für die bisher noch wichtige Grundlagen fehlen.

In diesem Verbundprojekt sollen systematische Untersuchungen über das tatsächliche Ausmaß ökologischer Beeinträchtigungen in ausgewählten Fließgewässern unterhalb von mehrfach genutzten Talsperren in den Regionen Sachsen und Hessen durchgeführt werden. Im Vordergrund stehen dabei experimentelle Untersuchungen und die Erfassung von Kolmationsprozessen, Sauerstoff- und Temperaturverhältnissen, deren Einfluss auf Austauschvorgänge im hyporheischen Interstitial sowie die Modellierung und Kopplung von Fließgewässergüte- und Talsperrenmodellen. 

Die Ergebnisse werden im Hinblick auf ihre Übertragbarkeit analysiert. Es werden Prozesse und Parameter quantifiziert, mit denen die Sicherung der ökologischen Funktionalität von Fließgewässern in das Management von Trinkwassertalsperren integriert werden kann. Diese Fragen sind nicht zuletzt für das Aufstellen und die Umsetzung der kosteneffizientesten Maßnahmen zum Erreichen der Umweltziele nach der EU-WRRL von wesentlicher Bedeutung.

Auftraggeber

Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Projektlaufzeit

Juni 2006  −  Mai 2009

Projektleitung

Dietrich Borchardt
Prof. Dr. Uhl, TU Dresden

Projektbeteiligte

Markus Funke
Jeanette Völker

Kooperationen

Universität Dresden, Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft, Institut für Hydrobiologie Ingenieurbüro Sydro Consult, Darmstadt Krüger Wabag GmbH, Bayreuth DOC Labor Dr. Huber, Karlsruhe

Zielsetzung

Bei JET-SET handelt es sich um einen disziplinenübergreifenden Projektverbund im Rahmen der sozialökologischen Forschung des BMBF. Im Projekt werden die Auswirkungen eines marktbasierten Klimaschutzinstrumentes, wie es das europäische Emissionshandelssystem darstellt, aus der Perspektive unterschiedlicher Fachdisziplinen untersucht. Die Ziele des Forschungsnetzwerkes lassen sich in zwei Punkten zusammenfassen: Es wird erwartet, dass die enge Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen Forschungstea

• relevante Informationen und Erkenntnisse in Bezug auf die Nachhaltigkeit eines marktbasierten Klimaschutzinstrumentes für die Politik bereitstellt und
• neue Einblicke in Bezug auf die Realisierung eines trans-disziplinären Forschungsprozesses liefert.

Das vom Zentrum bearbeitete Teilprojekt konzentriert sich auf zwei Themenbereiche:

• Die Analyse mittelfristiger CO₂ Reduktionsszenarien für Europa im Hinblick auf die Verlagerung der europäischen Reduktionsanstrengungen für CO₂ Emissionen bei unterschiedlichen Szenarien der Verknüpfung des europäischen  Emissionshandelssystems mit außereuropäischen anlagenbasierten Handelssystemen.

• Die Abschätzung der Potentiale und Risiken eines verstärkten Anbaus von Energiepflanzen als Primärenergieträger in Europa;

Ergebnis

Klimagerechtigkeit ist bei der Verhandlung eines Klimaregimes für die Zeit nach der ersten Verpflichtungsperiode des Kyoto Protokolls ein entscheidendes Element, da die Eindämmung des Klimawandels einer globalen Anstrengung, d.h. vor allem von Industrieländern aber auch von Entwicklungsländern mit schnellwachsenden Treibhausgasemissionen bedarf. Es kommt daher die Frage auf, ob eine Verknüpfung des EU-Handelssystems (EU-ETS) mit Nicht-EU Handelssystemen oder dem sogenannten Clean Development Mechanism nicht zu einer Verlagerung von Reduktionsanstrengungen führt und den notwendigen klimafreundlichen Umbau der Energiesysteme verzögert. Dies hätte Auswirkungen auf Aspekte der Klimagerechtigkeit, wenn man die anstehende bzw. gerade stattfindende Erneuerung und den Ausbau des Energiesystems in vielen europäischen Ländern berücksichtigt. Um dieser Frage nachzugehen, wurde eine dreistufige Analyse durchgeführt:

• In einem ersten Schritt wurden Emissionsanrechte für das Jahr 2020 für Industrie- und Entwicklungsländer ermittelt, die ein Erreichen des Klimaziels der EU, nämlich den globalen Temperaturanstieg auf maximal 2°C zu begrenzen, unter Berücksichtigung von Gerechtigkeitsaspekten möglich machen.

• In einem zweiten Schritt wurden diese Emissionsanrechte als Eingabe für ein ökonomisches Modell genutzt, mit dem die Auswirkungen unterschiedlicher Szenarien der Verknüpfung des europäischen Handelssystems auf die Verlagerung der Reduktionsanstrengungen in den involvierten Ländern untersucht wurden.

• In einem dritten Schritt der Analyse wurde wiederum die Verbindung zu Gerechtigkeitsaspekten hergestellt, indem der Verlauf der europäischen Pro-Kopf-Emissionen unter dem jetzigen Handelssystem verglichen wurde mit dem Verlauf unter unterschiedlichen Szenarien der Verknüpfung des EU-ETS.

Die Ergebnisse dieser Analyse zeigen, dass es zwei Verknüpfungs-Szenarien gibt, unter denen eine Reduktion der europäischen Pro-Kopf-Emissionen verlangsamt wird, d.h. Reduktionsanstrengungen ins außer-europäische Ausland verlagert werden:

(1) wenn eine Verknüpfung des EU-ETS einhergeht mit einer kosten-optimierten Ausgestaltung der nationalen Allokationspläne. Hier werden Reduktionsanstrengungen über alle Sektoren nach Gesichtspunkten der Kosteneffizienz verteilt.

(2) wenn preisgünstige CO₂ Emissionsanrechte über den Clean Development Mechnism verfügbar werden.

Eine Verknüpfung unter den derzeit gegebenen Nationalen Allokationsplänen führt nur zu einer leichten Verlagerung der Reduktionsanstrengungen von der EU ins außereuropäische Ausland. Allerdings müssen ein Großteil der Reduktionen in den nicht-energieintensiven Sektoren, die nicht am Emissionshandel beteiligt sind, wie z.B. Wohnen und Transport unter vergleichsweise höheren Kosten durchgeführt werden. Auch hier können Gerechtigkeitsaspekte eine Rolle spielen, je nachdem, wie die Kosten/Lasten der CO2 -Minderung innerhalb der Bevölkerung eines Landes verteilt werden.

Weiterführung

Mit Hilfe eines räumlich differenzierten Ertragsmodells wird eine Abschätzung der Potentiale und Risiken eines verstärkten Anbaus von Energiepflanzen in Europa durchgeführt. Der vermehrte Anbau von Energiepflanzen für den Einsatz als Primärenergieträger wird als eine Chance für tiefgreifende Veränderungen in der Landwirtschaft angesehen. Es wird davon ausgegangen, dass die Ausgestaltung eines Emissionshandelssystems über die CO2-Preise einen Einfluss auf die Geschwindigkeit der Einführung und Ausbreitung des Energiepflanzenanbaus haben wird. So könnten beispielsweise strikte Reduktionsziele und damit einhergehende steigende CO2-Preise Pflanzenbiomasse im Vergleich zu fossilen Energieträgern wirtschaftlich konkurrenzfähig werden lassen. Ein Modell zur Berechnung von Kohlenstoff- und Stickstoffflüssen, die mit der Änderung der Nutzung der landwirtschaftlichen Fläche einhergehen, wird für die Berechnung der Erträge verschiedener Energiepflanzen, wie z.B. Miscanthus oder Raps, eingesetzt.

Auftraggeber

German Federal Ministry of Education and Research (BMBF)

Projektlaufzeit

Mai 2003  −  April 2006

Projektleitung

Joseph Alcamo
Janina Onigkeit

Kooperationen

Institute for Energy and Environmental Research (ifeu, Heidelberg), Wuppertal Institute for Climate, Environment, Energy (Wuppertal), Centre for European Economic Research (ZEW, Mannheim), Institute for Socio-Ecological Research (ISOE, Frankfurt)

Zielsetzung

Ziel des Vorhabens ist es zu zeigen

• welche Umweltentlastungspotentiale durch alternative Lebens- und Wirtschaftsweisen in einer Region gegeben sind;
• welche Komponenten dieses "Lebensstils" verallgemeinerbar sind.

Das Vorhaben steuert damit einen Beitrag zur Nachhaltigkeitsdiskussion bei, in dem gezeigt wird, wo Alternativprojekte im Vergleich zu Normalhaushalten auf der einen Seite und Nachhaltigkeitszielen (z.B. auf der Grundlage des Umweltraumkonzepts) auf der anderen Seite verortet ist. Für das Modellprojekt "Kommune Niederkaufungen" wird eine Ökobilanz für die Bedarfsfelder Mobilität, Ernährung und Wohnen durchgeführt, und es werden die Verflechtungen mit der Region analysiert. Für die Durchführung der Bilanzierung wird auf den sogenannten "Prozesskettenansatz" zurückgegriffen. Ergebnisse der Ökobilanz werden mit Referenzfällen verglichen und anhand von Nachhaltigkeitskriterien bewertet, die sowohl ökologische als auch soziale und regionalökonomische Gesichtspunkte berücksichtigen.

Ergebnis

In der ersten Projekthälfte stand die Erfassung empirischer Daten über die Stoff- und Energieflüsse im Vordergrund. Über ein Jahr lang wurden in der Kommune Niederkaufungen Daten erfasst; in den anderen beteiligten Projekten wurden mehrmals Interviews zur Erfassung der Umsätze durchgeführt. Unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit zeigt die alternative Lebensweise beachtliche Vorteile. Zusätzlich zur persönlichen Entscheidung für ein Leben mit weniger Konsum wird dies durch strukturelle Gegebenheiten, wie die gemeinsame Nutzung von Fahrzeugen oder die Eigenproduktion von Nahrungsmitteln, unterstützt.

• für eine weitere Optimierung im Modellprojekt,
• im Hinblick auf eine breitere gesellschaftliche Praxis.

Die Handlungsempfehlungen werden für verschiedene Akteursgruppen (Zulieferer, Öffentlichkeit), für Ausstellungen, Workshops, Vortragsveranstaltungen nachvollziehbar aufbereitet, insbesondere durch ein Video, das für Informationsveranstaltungen zur Verfügung steht.

Weiterführung

Das Projekt wurde im Sommer 2001 begonnen und im Dezember 2003 beendet.

Auftraggeber

German Federal Ministry of Education and Research (BMBF)

Projektlaufzeit

Juli 2001  −  Dezember 2003

Projektleitung

Karl-Heinz Simon

Projektbeteiligte

Dagmar Fuhr
Alejandra Matovelle
Klaus-Peter Kilmer-Kirsch, Peter Dangelmeyer

Kooperationen

Verein für Ökologie, Gesundheit und Bildung e.V. (Kaufungen),
Öko-Institut (Darmstadt),
Ökodorf Sieben Linden,
Lebensgut Pommritz

Weiterführender Link

https://glww.cesr.de/

Zielsetzung

In diesem Projekt wird das langfristige Wachstum und der CO2-Austausch bewirtschafteter europäischer Wälder vor dem Hintergrund wahrscheinlicher klimatischer Änderungen mit Hilfe physiologie-orientierter Modelle untersucht.
Das Bestandeswachstumsmodell TREEDYN3 (Bossel, 1996) wurde weiter modularisiert und um ein biochemisches Blattphotosynthesemodell, ein Phänologiemodell und ein Lichtabsorphtionsmodell erweitert. Zum Test des Modells auf der Ebene des täglichen CO2-Bestandesaustausches wurden Flußmessungen (Eddy-covariance Methode) in mehreren Waldbeständen herangezogen (Projekt EURO-FLUX). Für diese Bestände - Fichte in Deutschland, Buche in Frankreich und Kiefer in den Niederlanden, Frankreich und Finnland - wurde TREEDYN3 parametrisiert und die simulierten Flüsse mit den gemessenen verglichen.
Weiterhin wurde das Wachstum der oben genannten Waldbestände über 50 Jahre mit bekannten Ertragstafeln bzw. gemessenen Bestandeswerten verglichen.
In einem nächsten Schritt wird das Bestandeswachstum und der CO2-Austausch vor dem Hintergrund plausibler Klimaänderungsszenarien untersucht. Diese Ergebnisse werden dann, zusammen mit anderen Bestandeswachstumsmodellergebnissen der Projektpartner, in die Parametrisierung eines großskaligen, europäischen Waldmodells, das zur Zeit von Mitarbeitern des Europaen Foresty Institute (EFI) in Finnland erstellt wird, eingehen.

Ergebnis

Simulationen mit dem Modell TREEDYN3 zeigten Ergebnisse, die sehr nahe an den gemessenen Daten liegen. Es wird daher erwartet, dass die Aufskalierung auf Grundlage dieser Daten erfolgversprechend sein wird.

Auftraggeber

Commission of the European Community (CEC), Brussels/ Belgium

Projektlaufzeit

Januar 1998  −  Juni 2000

Projektleitung

Hartmut Bossel

Projektbeteiligte

Michael Sonntag

Kooperationen

A close cooperation exists with Prof. Hauhs and his team at the University of Bayreuth and Dr. Cramer at the Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK). International contacts include the group of Prof. Mohren (Wageningen, The Netherlands, project leader), and Prof. Hari (Helsinki, Finland). In addition, we cooperate with participants of the EU projects EUROFLUX and ECOCRAFT.

Zielsetzung

Übergeordnetes Ziel des "Millennium Ecosystem Assessment" (MA) ist, Entscheidungsträgern und der Öffentlichkeit wissenschaftliche Informationen über die Konsequenzen von Eingriffen in Ökosysteme auf den Menschen zu liefern sowie Optionen aufzuzeigen, wie auf Änderungen in Ökosystemen reagiert werden kann. Dieses Hauptziel kann untergliedert werden in folgende strategische Ziele

• Die besten und neuesten Informationen über Ökosystemgüter und -leistungen sollen zusammengetragen werden, um Politik- und Managemententscheidungen zu unterstützen.
• Aufbau von Kompetenzen auf allen Ebenen, um eine integrierte Ökosystemanalyse vorzunehmen sowie die weiterführende Diskussion dieser Ökosystemanalyse zu gewährleisten.

Die Hauptadressatengruppe des MA sind internationale Konventionen, welche Ökosysteme zum Gegenstand haben, nationale Regierungen, die zivile Öffentlichkeit sowie der private Sektor. Das MA liefert Informationen, um Kompetenzen aufzubauen und zu unterstützen. Es will aber keine politischen Ziele setzen oder bestimmte politische Entscheidungen bzw. Entscheidungsprozesse beeinflussen. Das MA ist folglich als politikrelevant aber nicht als politiksteuernd zu betrachten.

Ergebnis

Im Rahmen des MA wurde ein globales Modellexperiment durchgeführt, um quantitative Szenarien zu entwickeln. Für diese Experiment wurden mehrere globale Modelle gekoppelt und getestet. Die dafür verwendeten Ein- und Ausgabedaten wurden entsprechend harmonisiert. Die Modelle wurden weich gekoppelt, das heißt die Ausgabedaten einiger Modelle dienen als Eingabe für andere Modelle. Mit Hilfe der Modelle werden umfassende quantitative globale Informationen über wichtige Aspekte der Ökosysteme, ihrer Funktionen sowie ihrer Auswirkungen auf den Menschen zur Verfügung gestellt. Die quantitativen Szenarien beschreiben die Lebensmittelproduktion, den Stand der Frischwasserressourcen, der Landbedeckung und -nutzung, die Fischereierträge sowie andere wichtige Indikatoren der Ökosysteme. Alle Modelle wurden mit einem Satz von Treiberkräften betrieben. Diese Treiberkräfte sind konsistent mit den qualitativen Szenarien ("Storylines"), die von der Szenarienarbeitsgruppe entwickelt wurden. Die quantitativen Szenarien werden in einem iterativen Verfahren mit den qualitativen Szenarien harmonisiert. Das Zentrum hat dieses globale Modellexperiment koordiniert und mit dem WaterGAP Modell einen eigenen Beitrag zu diesem Experiment geliefert.

Weiterführung

Die wesentlichen Treiberkräfte und Modellergebnisse sind auf der projekteigenen Webseite detailliert dargestellt (https://ma-gmgroup.cesr.de/). Allgemeine Informationen zum Millennium Ecosystem Assessment sind unter www.millenniumassessment.org zu finden.

Auftraggeber

Scientific Committee on Problems of the Environment (SCOPE), Paris, France

Projektlaufzeit

Dezember 2002  −  Juni 2004

Projektleitung

Joseph Alcamo

Projektbeteiligte

Martina Flörke
Michael Märker
Kerstin Verzano

Kooperationen

International Food Policy Research Institute (IFPRI, USA); National Institute for Environment Studies (NIES, Japan); National Institute of Public Health and the Environment (RIVM, Niederlande); University of British Colombia (Canada)

Weiterführender Link

https://ma-gmgroup.cesr.de/

Zielsetzung

Ursachenanalyse zur Veränderung der Fischfauna
Für den unterfränkischen Main wurden sowohl in historischer, als auch in aktueller Zeit umfangreiche Daten zu den vorkommenden Fischbeständen aufgenommen. Ziel eines ersten Arbeitsschrittes wird der Vergleich der aktuellen und historischen Daten vor dem Hintergrund der wasserbaulichen Ausbaustufen des betreffenden Mainabschnitts sein. Daraus resultierend werden signifikanten Belastungen und ökologische Effekte auf die Fischfauna identifiziert und beschrieben. 

Typisierung ausgewählter Buhnenfelder und Stillwasserbereiche
Ziel dieses Arbeitspakets ist die Klassifikation von mehreren Buhnenfeld- und Stillwassertypen, deren Abgrenzung auf Basis morphologischer, gewässerchemischer und fischereibiologischer Daten erfolgt. Hierbei werden je nach Typ Hinweise auf Tendenzen zur Eutrophierung oder Verlandung und ggf. Verluste ihrer Funktion für die Fischfauna gegeben.

Hydraulische Belastung verschiedener Buhnenfeld- und Stillwassertypen
Ein wichtiges Ziel des Projekts ist die qualitative und quantitative Beschreibung der hydraulischen Belastung verschiedener Buhnenfeld- und Stillwassertypen durch Sog und Schwall, wie er durch den Schiffsverkehr, aber auch durch Schleusungen an den Stauhaltungen entsteht. Zusätzlich wird der Effekt auf die Gewässergüte- und andere, für die Fischfauna wichtige Parameter untersucht.

Fischökologische Bedeutung der Buhnenfelder und Stillwasser
Unter Zuhilfenahme der Daten aus früheren Erhebungen ist ein weiteres Ziel die funktionale Beschreibung der untersuchten Buhnenfeld- und Altwassertypen für die Fischfauna. Hierbei gilt es zu unterscheiden, inwiefern diese als Jungfisch-, Adult oder Laichhabitat genutzt werden, welche Arten und Abundanzen anzutreffen sind und welche ökologische Bewertung getroffen werden kann.

Erarbeitung von Maßnahmen zur Verbesserung des aktuellen Zustands Als Synthese aus den zuvor genannten Teilzielen sollen Empfehlungen und Hinweise für die Neuplanung und Umgestaltung von Buhnen und Altwassern formuliert werden. Durch diese Handlungsanweisungen soll im Bereich der Fischfauna eine langfristige, auf die  Ziele der EG-WRRL  hinführende Veränderung der Wasserkörper erreicht werden.

Auftraggeber

Fischereiverband Unterfranken

Projektlaufzeit

August 2006  −  Dezember 2009

Projektleitung

Dietrich Borchardt

Projektbeteiligte

Daniel Krätz

Kooperationen

Bezirksregierung Unterfranken, Fischereifachberatung

Zielsetzung

Die Nutzung regenerativer Energien wurde vom Gesetzgeber durch Anpassung der rechtlichen Rahmenbedingungen unterstützt. Bauvorhaben zur Nutzung, Entwicklung und Erforschung von Wind- und Wasserkraft sind nach dem neuen Stand des Baugesetzes im Außenbereich privilegiert. Die Regionalplanung erhält Gestaltungsmöglichkeiten, durch positive Standortzuweisungen einen gezielten Ausbau einzuleiten. Eine befristete Übergangsklausel erlaubt es den Gemeinden, Bauanträge bis zum Abschluss der nötigen umfangreichen Planungsarbeiten zurückzustellen.
Für den Planungsprozess ist eine flächendeckende Gesamtraumbewertung erforderlich, aus der sich die auszuweisenden Vorranggebiete nachvollziehbar ableiten lassen. Die Gemeinde muss umgekehrt stichhaltig nachweisen können, warum Flächen, denen keine öffentlichen Belange entgegenstehen, nicht für die Windenergienutzung ausgewiesen wurden.
Entwickelt wird eine Entscheidungsstruktur, in welcher den energie- und umweltpolitischen sowie ökonomischen Aspekten die raumplanerischen Aspekte gegenübergestellt werden. Das Konfliktfeld wird mit computerunterstützten Instrumenten untersucht und nach zu entwickelnden Kriteriensätzen bewertet.

Ergebnis

Zur Bearbeitung der Aufgabenstellung wurden zunächst folgende Einflussgrößen abgeleitet und mit den Projektbeteiligten abgestimmt: Emissionsreduzierung, Schallemissionen, Landschaftsverträglichkeit, Naturhaushalt, Flächeninanspruchnahme, Aufwand für die Netzeinspeisung
Während auf die Belange des Naturschutzes durch Ausweisen von Ausschluss- und Restriktionsflächen direkt eingegangen wird, wurden zur Bestimmung des Windenergiepotentiales und zur Untersuchung von Schallemissionen und Landschaftsverträglichkeit flexible computerunterstützte Instrumente eingesetzt.
Die flächige Ermittlung des Windenergiepotentiales erfolgt über Windfeld-Simulationsmodelle, welche die Orographie, Strömungshindernisse, kleinräumige Geländegliederungen und Geländerauhigkeiten berücksichtigen. Das Verfahren zeigte gute Übereinstimmungen zwischen Simulationsergebnissen und Potentialberechnungen auf der Basis von langjährigen Reihen gemessener Werte.
Im Mittelgebirgsraum stellt die Landschaftsverträglichkeit ein besonderes Problem dar. Zum Erreichen ungestörter Strömungsverhältnisse werden höhere Masten eingesetzt und interessante Standorte befinden sich ohnehin in exponierten Sichtlagen. Mit Hilfe computergestützter Bildbearbeitung wurden die zu erwartenden Landschaftswirkungen dargestellt. Darauf aufbauend ergibt sich während des Entscheidungsprozesses die Möglichkeit, Maßnahmen der Eingriffsminderung flexibel aus unterschiedlichen Sichtwinkeln vergleichend gegenüberzustellen und darüber im laufenden Planungsprozess zu befinden.
Nach Untersuchung der einzelnen Einflussgrößen erfolgte das Ausweisen der Vorranggebiete über "Schnittmengenbildung" durch Überlagerung der kartierten Einzelaspekte. Die über diese Vorgehensweise abgeleiteten Vorranggebiete wurden von den Entscheidungsgremien übernommen und in das Verfahren der öffentlichen Anhörung eingespeist.

Auftraggeber

City council of Marburg

Projektlaufzeit

Dezember 1996  −  Juli 1999

Projektleitung

Hartmut Hübner

Projektbeteiligte

I. Hawranke

Zielsetzung

Ausgangssituation:
Die im Einzugsgebiet des weltweit bedeutsamen Baikal-Sees gelegenen Fließgewässersysteme im Nord-Osten der Mongolei repräsentieren auf der Nordhalbkugel die letzten Naturräume, die durch menschliche Einflüsse noch nicht oder nur sehr geringfügig verändert wurden. In jüngster Vergangenheit nehmen die anthropogenen Eingriffe jedoch auch in dieser Region zu, vor allem durch einen immer schneller expandierenden Goldminentagebau, der aus volkswirtschaftlicher Sicht notwendig und weiter zu entwickeln ist. In dem Untersuchungsgebiet des Khan Khentii nordöstlich von Ulaanbaatar können in einmaliger Weise sowohl der Naturzustand der Gewässer und die aquatischen Fauna, als auch die Eingriffsfolgen eines sich schnell ausbreitenden Goldminentagebaus studiert werden.

Ziele:

1. der Quantifizierung der signifikanten Einflüsse (unter Einbeziehung der internationalen Erfahrungen),
2. der Etablierung eines gezielten ökologischen Monitorings,
3. der Erprobung von Technologien (Pilotanlagen zur Abwasserbehandlung) und
4. der Umsetzung von Managementstrategien (Kooperation mit staatlichen Organen und Unternehmen).

Dabei sind folgende Fragen zu klären:

1. Welche ökologischen Eigenschaften weisen natürliche Fließgewässer hinsichtlich Wasserqualität, Sedimentbeschaffenheit und Ausprägung des Kieslückensystems auf?
2. Welche Artenzusammensetzung und funktionalen Eigenschaften habe Makrozoobenthos und die Fischfauna in natürlichen Gewässern?
3. Welche signifikanten Einflüsse hat der Goldtagebau auf Gewässerökosysteme einschließlich des Gewässerumfeldes (quantitativ, qualitativ, räumlich, zeitlich)?
4. Welches sind vor dem Hintergrund der örtlichen Verhältnisse effektive Managementstrategien im Bereich Landschaftsplanung und Gewässerschutz?
5. Welche Umwelttechnologien sind ausreichend robust und effektiv für einen Einsatz unter den gegebenen besonderen Bedingungen?
6. Wie lässt sich eine nachhaltige Strategie zum umweltverträglichen Goldtagebau unter Einbeziehung aller beteiligten Parteien etablieren?

Auftraggeber

Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Projektlaufzeit

September 2002  −  Dezember 2006

Projektleitung

Dietrich Borchardt

Projektbeteiligte

Ralf B. Ibisch
Daniel Krätz

Kooperationen

Fachbereich Stadt- und Landschaftsplanung, Universität Kassel, Prof. Dr. Robert Mayer Nationaluniversität der Mongolei, Prof. Dr. R.Samja Universität für Wissenschaft und Technologie der Mongolei, Dr. J. Budsuren.

Zielsetzung

Das MoMo-Projekt ist Teil des vom BMBF geförderten, international angelegten Rahmenprogramms „Forschung für die Nachhaltigkeit“ (FONA) und wurde im Jahre 2006 als einer von insgesamt acht Projektanträgen zur Förderung ausgewählt. Übergeordnetes Ziel dieser Projekte ist, anhand von Modellregionen außerhalb Europas, in denen Wasserprobleme kritische Ausmaße angenommen haben, neue Techniken und Herangehensweisen für ein Integriertes Wasserressourcen Management (IWRM) zu erproben und anzuwenden. Damit soll die Wassersituation in den betroffenen Gebieten verbessert und die Wasserversorgung der Bevölkerung und der Umwelt nachhaltig gesichert werden. Ziel ist auch, das Expertenwissen der Projektpartner zur Verbesserung des wissenschaftlich-technischen Ausbildungsstandes in den Regionen einzusetzen („capacity building“) und Technologietransfer zu ermöglichen. Die im Laufe der Projekte weiterentwickelten Kenntnisse und Methoden sollen schließlich auf andere Gebiete mit vergleichbaren Bedingungen und Wasserproblemen übertragen werden. Das vom CESR geleitete Projekt MoMo verfolgt die Implementierung des IWRM-Prinzips zunächst für die Modellregion Mongolei. Für dieses Land existieren derzeit nur ungenügende Informationen und Abschätzungen über das Wasserdargebot und insbesondere über die räumliche und zeitliche Variabilität der Wasserhaushaltskomponenten. Es ist jedoch bekannt, dass aufgrund des kontinentalen Klimas mit geringen Niederschlägen und einer stark negativen klimatischen Wasserbilanz die Wasserverfügbarkeit allgemein sehr gering ist. Zunehmende Streßsituationen ergeben sich durch steigende Bevölkerungszahlen, Verstädterung, ökonomisches Wachstum mit steigenden Lebensstandards und damit allgemein erhöhtem Wasserbedarf. Die negativen Auswirkungen des Klimawandels, die Übernutzung der Wasserressourcen durch den Erzabbau (z.B. Goldtagebau), Bewässerungslandwirtschaft und diffuse Schadstoffeinträge in die Gewässer verschärfen kontinuierlich die Situation. Aufzeichnungen an einzelnen Pegelmeßstellen weisen auf deutliche Rückgänge der mittleren Abflußbedingungen in den Flüssen und auf ein Absinken der Grundwasserstände hin. Zahlreiche Flüsse und Seen der Mongolei sind in den letzten Jahren bereits trockengefallen.

Ergebnis

Neben der Projektleitung und -koordination verfolgt unser Zentrum innerhalb von MoMo die Anwendung des IWRM-Konzepts auf drei unterschiedlichen räumlichen Skalen:
- In einem konkreten Flussgebiet (Kharaa/Darkhan, Nordosten der Mongolei), weil hier wesentliche Problemfelder (Auswirkungen des Klimawandels, Verschärfung von Trockenheit und Dürren, Übernutzung von Wasserressourcen, Ausbeutung von Bodenschätzen, diffuse Gewässerbelastungen, Wasserver- und Abwasserentsorgung in ländlichen sowie städtischen Gebieten, Sicherung ökologischer Funktionen und Naturschutz), die untrennbar miteinander verflochten sind, in einem überschaubaren Rahmen beispielhaft bearbeitet werden können

- Betrachtung weiterer Flussgebiete in der Mongolei bzw. die gesamte Mongolei

- Anwendung der Erkenntnisse und Modellstudien auf weitere Regionen in ganz Zentralasien

Dabei kommen u.a. folgende, an unserem Zentrum entwickelte Modellwerkzeuge zum Einsatz: Das regionale Landnutzungsmodell SITE wird zur Simulation der historischen und potentiellen zukünftigen Landnutzungsänderungen eingesetzt und weiterentwickelt. Das hydrologische Modell TRAIN wird auf der Flußgebietsebene angewendet um die wesentlichen Prozesse, die zur Aufteilung der Wasserhaushaltskomponenten unter kühlen semi-ariden Bedingungen beitragen, zu identifizieren und nachzubilden. Die wesentlichen Erkenntnisse werden anschließend an das globale Wassermodell WaterGAP übergeben, mit dem die Wasserverfügbarkeit und –nutzung auf der Ebene der Mongolei bzw. ganz Zentralasiens abgeschätzt wird. Analog dazu, werden die auf Einzugsgebietsskala gewonnen Erkenntnisse über Landnutzungsdynamiken für die Parametrisierung des globalen Landnutzungsmodells LandSHIFT für die ganze Mongolei bzw. Zentralasien genutzt. Ein weiterer Forschungsschwerpunkt an unserem Zentrum liegt im Bereich der Gewässerökologie und des Flussgebietsmanagements. Hierzu werden pro Jahr zwei mehrwöchige Expeditionen im Einzugsgebiet durchgeführt, wobei eine umfangreiche Datenaufnahme sowohl von physikalisch-chemischen Messgrößen, als auch von biologischen Komponenten erfolgt. Daraus kann zunächst eine ökologische Bestandsaufnahme abgeleitet und anschließend ökologisch relevante Belastungen identifiziert werden. Der Fokus liegt hierbei auf hydraulischen, chemischen und strukturellen Belastungskomponenten in Zusammenhang mit der Land- und Flächennutzung im Einzugsgebiet. Weiterhin wird auf dieser Grundlage ein Monitoringprogramm entwickelt, das eine zuverlässige Beurteilung von Wasserqualität und ökologischem Zustand der Gewässer zulässt. Durch die Einbeziehung modellbasierter Simulationen können außerdem auch Entwicklungstendenzen bezüglich des ökologischen Zustandes dargestellt werden. Abschließend erfolgt eine integrative Zusammenführung aller Ergebnisse aus den Teilprojekten, auf deren Basis Flussgebietspläne für das IWRM erstellt werden.

Auftraggeber

Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), Projektträger Jülich (PTJ)

Projektlaufzeit

August 2006  −  Oktober 2009

Projektleitung

Ralf B. Ibisch
Lucas Menzel

Projektbeteiligte

Tim Aus der Beek
Maral Chimed-Ochir
Daniel Krätz
Michael Schäffer
Christian Schweitzer
Purevdorj Surenkhorloo
Tobias Törnros
Florian Wimmer

Kooperationen

Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ), Aquatische Ökosystemanalyse; Fraunhofer Anwendungszentrum Systemtechnik Ilmenau, Abteilung Wasser; Ing.-Büro Dr. Pecher und Partner, München; Leibniz Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei Berlin (IGB), Abteilung Ökohydrologie; Technische Universität Ilmenau (TUIlm), Institut für Automatisierungs- und Systemtechnik

Weiterführender Link

http://www.iwrm-momo.de

Zielsetzung

Das fachbereichsübergreifend interdisziplinär angelegte Projekt vernetzt  das CESR mit der Stadt- und Regionalforschung am Fachbereich 6 der Universität Kassel mit den. Es trägt dadurch zur Stärkung des universitätsinternen Forschungsschwerpunkts „Umwelt“ bei. Das Projekt will durch die Evaluierung von komplexen Nachhaltigkeitsstrategien von Städten eine wichtige empirische Lücke schließen, die angesichts aktueller Anlässe (20 Jahre Brundtland-Bericht, bevorstehender 20-jähriger Jahrestag der Rio-Konferenz, internationale Klimadebatte) die Forschungspotentiale einer umweltorientierten Universität bündeln und für einen in der politischen Debatte relevanten Beitrag nutzbar machen. Dabei wendet sich das Projekt mit dem direkten Vergleich von technologisch-disziplinären und integrativinterdisziplinären Strategien bislang unzureichend aufgeklärten Kontroversen in der Nachhaltigkeitsforschung zu. Ziel ist es, die Wirkungen der Stadtentwicklungspolitik von Städten in mehreren OECD-Staaten durch eine fallstudienbezogene qualitative Untersuchung vergleichend zu analysieren. Im Fokus sind insbesondere die Raumnutzungs-, Standort- und Infrastrukturpolitik sowie Klimaschutz- und Klimaanpassungstrategien.

Auftraggeber

Zentrale Forschungsförderung der Universität Kassel

Projektlaufzeit

September 2008  −  Oktober 2009

Projektleitung

Heike Köckler

Kooperationen

Universität Kassel, FB 06, FG Stadterneuerung und Stadtumbau Universität Kassel, FB 06, FG Ökonomie der Stadt- und Regionalentwicklung

Zielsetzung

NeWater is an Integrated Project (IP) within the Sixth Framework Programme of the European Union. The re-search objective of the project is to develop and test new concepts and methods for integrated water resources management in river basins. NeWater will focus on several key research and application issues within the EU Water Initiative (EUWI) and the European Water Framework Directive (WFD). The project directs its investiga-tions on selected river basins which aim to serve as exemplary cases for the development of future scenarios and generalized approaches for integrated water resource management.
The Center is involved in several tasks of NeWater and acts as a work package leader. The project work will support the Center?s activities towards the development of a new version of WaterGAP with an explicit consideration of water quality issues.

Auftraggeber

European Union, Brussels, Belgium

Projektlaufzeit

Januar 2005  −  Dezember 2008

Projektleitung

Joseph Alcamo
Lucas Menzel

Projektbeteiligte

Martina Flörke
Alejandra Matovelle
Anja Voß

Weiterführender Link

http://www.newater.info

Ergebnis

NeWater started in the beginning of 2005 and is currently in its inception phase where detailed task descriptions are elaborated. This phase also includes the development of short briefing notes on key concepts and methods of the project. The Center contributes to the development of the scientific base for water quality aspects in analyzing water quality management issues in three case study basins: Amu Darya, Nile, and Rhine. Secondly, the Center leads the work for an assessment of driving forces of future stress on ecosystems and inhabitants and the analysis and development of scenarios of future vulnerability and adaptive capacity for the Elbe, Rhine, and Tisza case studies.

Weiterführung

In the next phase of the project, the Center will further develop a conceptual framework and first techniques for an integrated water quality management. Furthermore, an inventory and selection of regional and global scenar-ios will be carried out and used as an information source for a rapid appraisal of trends in driving forces in each case study. Regional or global scenarios will elaborated and analyzed for the specified case studies and will pro-vide a consistent picture of future trends in economic growth, demographic change, the rate of improvement of water use efficiency, electricity production, irrigated area, and land cover change.

Zielsetzung

Das Nutzerverhalten hat wesentliche Auswirkungen auf Energieverbrauch und Lastdynamik von Gebäuden und damit auf die Umweltbelastungen. Mit steigendem Standard der Einsparmaßnahmen gewinnt dieser Einfluss an Bedeutung. Bei der Gestaltung zukünftiger umweltverträglicher Gebäudekonzepte ist der Einfluss des Nutzerverhaltens daher von Beginn an mit zu berücksichtigen.
Eine wichtige Schnittstelle ergibt sich durch den Einsatz neuer Informations- und Kommunikationstechnologien zum Energiesparmanagement. Voraussetzung für die Realisierung der mit den Einspartechnologien intendierten Effekte ist eine nutzerfreundliche Gestaltung der Mensch-Maschine-Schnittstelle.
Der Lösungsansatz besteht in der Entwicklung eines integrierten Modells, auf dessen Basis in Abhängigkeit vom Raumklima und psychologischen Eingangsgrößen der Einfluss des Nutzungsverhaltens auf den Energieverbrauch untersucht werden kann. Die Modellierung erfolgt auf der Basis vorliegender, validierter verhaltenspsychologischer Modellansätze.

Ergebnis

Empirische Untersuchungen zum Energiesparen zeigen, dass weder das Wissen über die Zusammenhänge zwischen dem eigenen Verhalten und dem Energieverbrauch noch die Ausprägung des Umweltbewußtseins alleine zu umweltgerechtem Nutzungsverhalten führen. Es bestehen vielmehr deutliche Diskrepanzen zwischen Umweltbewußtsein und praktischem Handeln.
Zur Ableitung effektiver Interventionsmaßnahmen reicht es daher nicht aus, nur vom zu modifizierenden Verhalten auszugehen. Es müssen vielmehr eine Reihe von dahinterliegenden psychologischen Ursachen berücksichtigt werden. Die Vielfalt der Verhaltensweisen lässt sich auch nicht auf Mittelwerte und Korrelationen reduzieren. Über derartige Kennwerte sind die zum Nutzungsverhalten führenden Prozesse nicht darzustellen.
Auf der Basis validierter Prozessmodelle, die jeweils bestimmte Aspekte der zur Handlung führenden psychologischen Prozesse beschreiben, wurden auf das Nutzungsverhalten in Gebäuden zugeschnittene Verhaltensmodelle aufgebaut, die in vorliegende Gebäudemodelle integriert wurden. Das integrierte Modell erlaubt in Abhängigkeit vom Raumklima unter Vorgabe psychologischer Eingangsgrößen die Simulation des Einflusses des Nutzungsverhaltens.
Im ersten Ansatz werden die Handlungsfelder Heizen und Lüften (Fenster und Lüftungsanlage) untersucht. Die Verhaltensmodelle werden einzeln getestet und anhand empirischer Untersuchungsergebnisse validiert.

Projektlaufzeit

Januar 2000  −  März 2006

Projektleitung

Hartmut Hübner

Projektbeteiligte

B. Schmitz, M. Levin

Kooperationen

Passivhaus Institut Darmstadt; Firma innovatec, Kassel; Gemeinnützige Wohnungsbaugesellschaft Kassel.

Zielsetzung

Die übergreifende Zielsetzung des Forschungsprojekts besteht im Identifizieren der Anforderungen, die Passivhäuser erfüllen müssen, damit sie einen relevanten Anteil am Bauvolumen erreichen und einen konkreten Beitrag zum nachhaltigen Wohnen leisten können. Zur Erschließung des wesentlichen Bereiches des Mietwohnungsbaus wird die Passivhaus-Technologie auf der Basis sozialwissenschaftlicher Untersuchungen mieterspezifisch nut-zungsorientiert weiterentwickelt.

• detaillierte Untersuchung der Ursachen des Nutzerverhaltens;
• Ableitung und Durchführung von Feedback- und Verbesserungsmaßnahmen;
• Untersuchung der durch diese Maßnahmen erreichten Ergebnisse.

Ergebnis

Als bundesweites Novum wurden in Kassel im Mai 2000 zwei Passivhäuser in Geschoßbauweise mit insgesamt 40 Wohnungen im Rahmen des sozialen Mietwohnungsbaus fertig gestellt. Die Untersuchung der oben genannten sozialwissenschaftlichen Fragestellungen bezüglich des Nutzerverhaltens erfolgte mittels teilstandardisierter persönlicher Querschnittsbefragungen aller Mie-ter. Es stellt sich heraus, dass den Punkten "Passivhaus" und "Heizkosten" von den Mietern wenig Bedeutung bei der Entscheidung zum Einzug beigemessen wird, wohingegen den Punkten wie "Neubau", "Wohnumfeld" und "Balkon" wesentlich höhere Bedeutung zukommt. Ursächlich hierfür sind der sehr geringe Bekanntheitsgrad von Passivhäusern unter Mietern und das geringe Wissen über die Höhe der Heizkosten und speziell der erzielbaren hohen Heizkosteneinsparungen.
Das Wohnen im Passivhaus erreichte bei den Mietern hohe Zufriedenheitswerte. Neben dieser positiven Grundeinstellung herrscht eine besondere Sensibilität der Mieter hinsichtlich der lüftungsanlagenbedingten Geräusche. Hier ist bei Planung und Montage noch erhöhte Aufmerksamkeit geboten. Generell wird die Frischluftversorgung über die Lüftungsanlage als Kom-forterweiterung empfunden. Auch die Temperierung der Wohnungen über den Zuluftstrom erreichte hohe Zufriedenheitswerte. Auffällig sind die ermittelten hohen Raumlufttemperaturen, die sich weitgehend mit der erhobenen, als genau richtig empfundenen Temperierung decken. Heizperioden-Mittelwerte über 23°C liegen damit deutlich über dem Auslegungswert von 20°C. Im Verhältnis zu den bekannten großen Streuungen der Heizwärmeverbräuche in Passivhäusern von Eigentümern treten im Ge-schoßwohnungsbau für Mieter extreme Streuungen auf. Den wesentlichen Erklärungsbeitrag hierfür liefern durch Temperaturdifferenzen zwischen den Wohnungen induzierte Wärmeströme. Die abhängig von den Heizwärmeverbräuchen streuenden Heizkostenabrechnungen sind für die Mieter ursächlich nicht nachvollziehbar, da sie wegen der Querströme nicht auf dem "tatsächlichen Eigenverbrauch" beruhen. Dem Passivhaus-Geschoßwohnungsbau angemessen wäre eine garantierte Warmmiete, welche die Verbreitung der Passivhaus-Technologie im Mietwohnungsbau wesentlich unterstützen würde.

Weiterführung

Als Praxistest zur Einführung einer kostendeckenden Warmmiete ist ein Feldversuch mit einem zeitnahen Feedbacksystem vorgesehen, der die erforderlichen Planungsgrundlagen liefert.

Auftraggeber

Deutsche Bundesstiftung Umwelt

Projektlaufzeit

Juni 2000  −  Mai 2003

Projektleitung

Hartmut Hübner

Projektbeteiligte

Andreas Hermelink

Kooperationen

Passivhaus-Institut (Darmstadt), Fa. Innovatec (Kassel), Gemeinnützige Wohnungsbaugesellschaft (Kassel)

Zielsetzung

Die Umweltwirkungen, die von den Aktivitäten des CESR ausgehen, sollen bilanziert und bewertet werden. Hierzu wird die Methode der Ökobilanz angewendet, bei der sämtliche Umweltwirkungen von der Wiege bis zur Bahre eines Produktes oder einer Dienstleistung erfasst und bewertet werden. Zu den umweltrelevanten Aktivitäten des CESR zählen in erster Linie der Aufenthalt in den Büroräumen (Heizwärmebedarf), die Nutzung der elektrischen Geräte (Computer, Lampen, Kaffee- und Spülmaschine, etc.) und die Nutzung von Verkehrsmitteln für Dienstreisen. Mit diesen Aktivitäten sind der Verbrauch von Ressourcen, z.B. in Form von Energieträgern und Mineralien, und die Emission von Schadstoffen (Kohlendioxid, Schwefeldioxid, ...) verbunden. Diese Umweltwirkungen werden bestimmten Schadenskategorien zugeordnet und über Indikatoren quantifiziert. Die mit den einzelnen Aktivitäten verbundenen Mengen an Emissionen und Rohstoffverbräuchen werden der Software Gemis (Globales Emissionsmodell Integrierter Systeme) entnommen und in einem ersten Schritt über Excel ausgewertet.

Bei der Abschätzung der Umweltwirkungen werden folgende Indikatoren herangezogen:

• Treibhauspotenzial in CO2-Äquivalenten
• Versauerungspotenzial in SO2-Äquivalenten
• KEA (Kumulierte Energieaufwand) für den kumulierten Bedarf an Primärenergie

Zwischenergebnisse

Die hier dargestellten Ergebnisse geben einen ersten Eindruck auf die Verteilung der Wirkungen über die einzelnen Aktivitäten. Die Bilanz ist allerdings nicht vollständig, da bisher nur die Dienstreisen einiger Mitarbeiter erfasst worden sind.

Der Heizwärmebedarf hat mit ca. 50% den höchsten Anteil an den Wirkungen in den Kategorien Treibhauseffekt und Energieträgerbedarf. Nachfolgend trägt in diesen Kategorien der Strombedarf der elektrischen Geräte mit rund 25% zu den Umweltwirkungen bei. Die Flugreisen von stellvertretend sieben aller Mitarbeiter führen bereits zu einem Anteil von 20%. Einen relativ geringen Beitrag in diesen beiden Umweltkategorien weisen die Zugfahrten und der Verbrauch von Papier auf. n der Kategorie Versauerung zeigt sich eine andere Verteilung der Umweltwirkungen. Den weitaus größten Anteil an den Umweltwirkungen haben mit über 60% die bisher erfassten Flugreisen. Der Heizwärme- und Strombedarf tragen mit jeweils ca. 15% zu den Gesamtwirkungen bei. Die Zugfahrten und der Verbrauch von Papier sind auch in dieser Kategorie mit Anteilen um jeweils 2-3% eher unbedeutend.

Weiterführung

Die Aktivitäten (insbesondere Flugreisen) sollen in weiteren Arbeiten detaillierter erfasst werden. Die Umsetzung eines entsprechenden Stoffstrommodells in Umberto ist in einem ersten Schritt erfolgt, so dass individuell für jeden Mitarbeiter eine Analyse der Umweltwirkungen durchgeführt werden kann. Es ist vorgesehen, eine Bewertung zu implementieren, bei der diese Ergebnisse im Vergleich zum Durchschnittswert des CESR und anderen Werten dargestellt werden können.

Projektlaufzeit

November 2006  −  Februar 2007

Projektleitung

Hartmut Hübner

Projektbeteiligte

Hartmut Hübner
Ulrich Neumann
Meike Schmehl

Zielsetzung

Die generelle Zielsetzung des Forschungsprojekts "Nutzungsorientierte Gestaltung von Passivhäusern" besteht darin zu klären, welche Anforderungen Passivhäuser erfüllen müssen, damit sie einen relevanten Anteil am Bauvolumen erreichen und einen konkreten Beitrag zum nachhaltigen Wohnen leisten können. Von einem Passivhaus wird dann geredet, wenn die Wärmeverluste so stark reduziert werden, dass eine separate Heizung nicht mehr erforderlich ist. Der jährliche Heizwärmebedarf liegt beim Passivhaus unter 15 kWh/m². Dies entspricht etwa dem Energieinhalt von 1,5 l Heizöl und ist weniger als 1/10 dessen, was im heutigen Gebäudebestand notwendig ist.

• detaillierte Untersuchung der Ursachen des Nutzerverhaltens;
• Ableitung und Durchführung von Feedback- und Verbesserungsmaßnahmen;
• Untersuchung der durch diese Maßnahmen erreichten Ergebnisse.

Ergebnis

Als bundesweites Novum wurden in Kassel im Mai 2000 zwei Passivhäuser mit insgesamt 40 Wohnungen im Rahmen des sozialen Mietwohnungsbaus fertig gestellt. Die Beantwortung der oben genannten sozialwissenschaftlichen Fragestellungen bezüglich des Nutzerverhaltens in diesen beiden Passivhäusern erfolgte mittels mehrerer teilstandardisierter persönlicher Befragungen aller Mieter in diesen zwei Häusern.
Es stellte sich heraus, dass den Punkten "Passivhaus" und "Heizkosten" von den Mietern wenig Bedeutung bei der Entscheidung zum Einzug in eines dieser Häuser beigemessen wird, wohingegen den Punkten wie "Neubau", "Wohnumfeld" und "Balkon" wesentlich höhere Bedeutung zukommt. Ursächlich hierfür sind der sehr geringe Bekanntheitsgrad von Passivhäusern und das geringe Wissen über die Höhe der erzielbaren Heizkosteneinsparungen. Selbst nach einem diesbezüglichen Informationsschreiben wurden die möglichen Heizkosteneinsparungen auch in der zweiten Befragung unterschätzt.
Die Zufriedenheit der Mieter mit den Passivhäusern war vor und nach der ersten Heizperiode gleichbleibend hoch. Neben dieser positiven Grundeinstellung herrschte eine besondere Sensibilität der Mieter hinsichtlich der lüftungsanlagenbedingten Geräusche und der Wechselintervalle für Filter in den Wohnungen.
Wie bereits in Passivhäusern von Eigentümern beobachtet, variiert auch in Passivhäusern für Mieter der Heizenergieverbrauch erheblich. In konventionellen Gebäuden konnte ein großer Teil dieser Schwankungen mit psychologischen Modellen erklärt werden. Es zeichnet sich aber ab, dass der Erklärungsgehalt dieses Arbeitsansatzes bei Passivhäusern abnimmt. Während im Wohnungsbestand die Heizung im wesentlichen den Wärmebedarf deckt, tragen im Passivhaus der Einsatz von Elektrogeräten, der Warmwasserverbrauch und die Bedienung eventuell vorhandener Verschattungselemente nahezu gleichrangig zur Wärmebedarfsdeckung bei, so dass eine Gegenüberstellung von gemessener Heizenergie und psychologischen Kategorien nicht mehr aussagekräftig ist.

Weiterführung

Before changing the current system, it is, therefore, necessary to establish adequate limiting values of overall heat consumption, and to develop feedback methods to prevent an increasing consumption.
At the instigation of the German Environment Foundation (DBU), an expert workshop will be organized to assess the transition to a flat-rate rent system. In order to demonstrate the practicability of such a system, a field study is planned which includes a feedback system, and which should serve as the basis for deriving the data and planning information needed to implement such a system at a larger scale.

Auftraggeber

Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)

Projektlaufzeit

Juni 2000  −  Dezember 2005

Projektleitung

Hartmut Hübner

Projektbeteiligte

Andreas Hermelink

Kooperationen

Passivhaus-Institut (Darmstandt), Fa. Innovatec (Kassel)

Zielsetzung

Hintergrund:
Die EG-Wasserrahmenrichtlinie sieht zur Erreichung des "guten Zustands" in Oberflächengewässern und im Grundwasser bis 2015 die Aufstellung von Maßnahmenprogrammen vor (Art. 11, WRRL). Hierbei ist die bis Ende 2004 aufzustellende Bestandsaufnahme der Flussgebieteinheiten hinsichtlich naturräumlicher Merkmale, der Auswirkungen menschlicher Aktivitäten und der wirtschaftlichen Analyse der Wassernutzungen zu berücksichtigen (Art. 5.1, WRRL). Des Weiteren legt Anhang III für die wirtschaftliche Analyse fest, dass sie ausreichende Informationen enthalten muss, um eine Beurteilung der kosteneffizientesten Kombinationen der Maßnahmen für die aufzustellenden Maßnahmenprogramme zu ermöglichen. Das große Spektrum möglicher Instrumente und Maßnahmen in der Wasserwirtschaft bietet die unterschiedlichsten Lösungsansätze für die Verminderung signifikanter Gewässerbelastungen. Entscheidend ist jedoch die Frage, wie diese Maßnahmen auszuwählen und miteinander zu kombinieren sind, so dass die wirkungsvollste und zugleich kostengünstigste Kombination zur Anwendung kommt. Insbesondere ist dabei von Interesse, wie technische Lösungen gegenüber kooperativen Maßnahmen und ökonomischen Instrumenten abgewogen und mit ihnen kombiniert werden können.

Projektziel:
Anhand eines Pilotprojektes in Nordhessen im Einzugsgebiet der Fulda soll die Entwicklung von Methoden zur ökologisch und ökonomisch effizientesten Maßnahmenwahl im Hinblick auf das nach Artikel 11 WRRL erforderliche Maßnahmenprogramm erarbeitet und dokumentiert werden. Das Pilotprojekt deckt wesentliche Belastungssituationen Hessens repräsentativ ab, im Mittelpunkt stehen jedoch Untersuchungen zur Wiederherstellung der aquatischen Durchgängigkeit.

Die untersuchten Fälle werden in einem Handlungsleitfaden dokumentiert. Die Vorgehensweise, Methoden und Ergebnisse werden so aufgearbeitet, dass sie hessenweit für die ganz überwiegende Zahl der signifikanten Belastungen durch Unterbrechung der aquatischen Durchgängigkeit angewendet werden können. Die wasserwirtschaftlichen Akteure erhalten damit ein Werkzeug, das die wesentlichen Entscheidungsprozesse bei der Entwicklung kosteneffizienter Maßnahmen-programme im Zuge der Umsetzung der WRRL unterstützt.

Die Bearbeitung wissenschaftlicher Fragestellungen der Sozioökonomie soll in Zusammenarbeit mit dem Umweltforschungszentrum (UFZ) Halle-Leipzig (Prof. Dr. Bernd Hansjürgens) durchgeführt werden

Auftraggeber

Regierungspräsidium Kassel

Projektlaufzeit

Juli 2005  −  Dezember 2006

Projektleitung

Dietrich Borchardt

Projektbeteiligte

Markus Funke

Kooperationen

Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie (HLUG)

Hintergrund:
Die EG-Wasserrahmenrichtlinie sieht zur Erreichung des "guten Zustands" in Oberflächengewässern und im Grundwasser bis 2015 die Aufstellung von Maßnahmenprogrammen vor (Art. 11, WRRL). Hierbei ist die bis Ende 2004 aufzustellende Bestandsaufnahme der Flussgebieteinheiten hinsichtlich naturräumlicher Merkmale, der Auswirkungen menschlicher Aktivitäten und der wirtschaftlichen Analyse der Wassernutzungen zu berücksichtigen (Art. 5.1, WRRL). Des Weiteren legt Anhang III für die wirtschaftliche Analyse fest, dass sie ausreichende Informationen enthalten muss, um eine Beurteilung der kosteneffizientesten Kombinationen der Maßnahmen für die aufzustellenden Maßnahmenprogramme zu ermöglichen. Das große Spektrum möglicher Instrumente und Maßnahmen in der Wasserwirtschaft bietet die unterschiedlichsten Lösungsansätze für die Verminderung signifikanter Gewässerbelastungen. Entscheidend ist jedoch die Frage, wie diese Maßnahmen auszuwählen und miteinander zu kombinieren sind, so dass die wirkungsvollste und zugleich kostengünstigste Kombination zur Anwendung kommt. Insbesondere ist dabei von Interesse, wie technische Lösungen gegenüber kooperativen Maßnahmen und ökonomischen Instrumenten abgewogen und mit ihnen kombiniert werden können.

Projektziel:
Anhand eines Pilotprojektes in Mittelhessen im Einzugsgebiet der Mittleren Lahn soll die Entwicklung von Methoden zur ökologisch und ökonomisch effizientesten Maßnahmenwahl im Hinblick auf das nach Artikel 11 WRRL erforderliche Maßnahmenprogramm erarbeitet und dokumentiert werden. Das Pilotprojekt deckt typische Belastungssituationen Hessens repräsentativ ab. Im Mittelpunkt dieses Projektes stehen Untersuchungen über den Einfluss der morphologischen Veränderungen und diffusen Belastungen der Mittleren Lahn sowie über die diffusen Belastungen aus dem in Teilen stark landwirtschaftlich geprägten Einzugsgebietes des Emsbachs.

Die untersuchten Fälle werden in einem Handlungsleitfaden dokumentiert. Die Vorgehensweise, Methoden und Ergebnisse werden so aufgearbeitet, dass sie hessenweit für ähnliche signifikante Belastungen angewendet werden können. Die wasserwirtschaftlichen Akteure erhalten damit ein Werkzeug, das die wesentlichen Entscheidungsprozesse bei der Entwicklung kosteneffizienter Maßnahmenprogramme im Zuge der Umsetzung der WRRL unterstützt.

Die Bearbeitung wissenschaftlicher Fragestellungen der Sozioökonomie soll in Zusammenarbeit mit dem Umweltforschungszentrum (UFZ) Halle-Leipzig (Prof. Dr. Bernd Hansjürgens) durchgeführt werden.

Auftraggeber

Regierungspräsidium Gießen

Projektlaufzeit

Juli 2005  −  Dezember 2006

Projektleitung

Dietrich Borchardt

Projektbeteiligte

Markus Funke
Sandra Richter

Kooperationen

Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie

Zielsetzung

The PRELUDE project of the European Environment Agency assessed environmental implications of land use and land cover changes in Europe in a participatory scenario exercise. The project was carried out by six subgroups with different tasks. The Center for Environmental Systems Research (CESR) acted as Scenario Analysis Support Group whose task it was to provide support to the developing, drafting and writing of the land use change scenarios, and to the translation between qualitative and quantitative scenario information. CESR co-operated closely with the Université Catholique de Louvain-la-Neuve who acted as Modeling Group and provided quantitative land use/cover change modeling analyses of the scenarios.

Ergebnis

The project was carried out according to the Story And Simulation Approach (SAS) (EEA, 2001): It was a co-operation between stakeholders, land use specialists, and modeling experts. The stakeholders produced five storylines of possible futures of land use and land cover in Europe until 2035 described by qualitative information. Based on these storylines, CESR translated this qualitative information into quantitative scenarios which were the departure point for the computer modeling done by the modeling group in Louvain. The output of the project is a set of five scenarios that provide insight into the environmental consequences of changes in land use and land cover in the EU-25 Member countries over the next 30 years (see Figure).
With the help of professional sounding-board of a fiction writer, a journalist, a future studies expert and a policy maker, the stakeholders successfully dramatized their storylines so that attractive text for a general audience was generated. The scenario generation reflects different future pathways of European land use and portray the stakeholders? view that a crisis is necessary for triggering a change in current policies and behavior. All five scenarios are represented by a set of 20 driving forces, however, only a subset of these could be taken directly into account in the modeling exercise. Model results, which are currently under review, show distinct geographical patterns of future land use in Europe arising from the quantified scenario information. In conclusion, it can be said that the PRELUDE exercise has given some valuable insight into the potential future development of land use and land cover in Europe. Scenario exercises of this type are likely to generate further useful insights for the development of land-related policies.

Weiterführung

The results were presented to the Stakeholders at a third Stakeholder Meeting in May 2005 and will have the opportunity for final discussion of these results.

Auftraggeber

European Environment Agency (EEA), Copenhagen, Denmark

Projektlaufzeit

Mai 2004  −  Februar 2005

Projektleitung

Joseph Alcamo

Projektbeteiligte

Gerald Busch

Kooperationen

Isabelle Reginster and Mark Rounsevell, Université Catholique de Louvain-la-Neuve, Belgium

Zielsetzung

Das Gesamtziel des Projekts ist die Gewinnung eines verbesserten Verständnisses der Auswirkungen des globalen Wandels auf die Nahrungsmittel- und Wassersicherheit in Russland. Der Schwerpunkt der Untersuchungen liegt dabei auf umweltverursachten Sicherheitsrisiken. Die Analysen konzentrieren sich auf mittel- und langfristige Trends und sollen russischen und internationalen Organisationen bei der Entwicklung und Umsetzung möglicher Anpassungsstrategien helfen.

Ergebnis

R-GLASS ist ein einzigartiges Projekt, da es Aspekte des Globalen Wandels nicht nur mit möglichen Problemen im Nahrungsmittelbereich, sondern auch mit Wasserproblemen in Russland verbindet und damit Informationen über das gleichzeitige Auftreten dieser Probleme in einzelnen Regionen bereitstellen kann. Grundlage für die Analysen ist das in der Entwicklung befindliche Simulationsmodell R-GLASS, das unter Verwendung des parallel entworfenen Modells GLASS realisiert wird. Neben der Entwicklung des Simulationsmodells stand in der ersten Phase des Projektes die Datenerhebung im Vordergrund. Die zweite Projektphase sieht die Entwicklung des Simulationsmodells vor. In Kooperation mit den Projektpartnern in Moskau wurden die wichtigsten Zusammenhänge im Bereich der Nahrungsmittelproduktion und -versorgung identifiziert und im R-GLASS Modell implementiert. Die Erhebung und die Synthese qualitativer Informationen werden durch sogenannte "Dialog Workshops" unterstützt, an denen Wissenschaftler, Fachexperten und Entscheidungsträger teilnehmen.
Die Modellansätze wurden im April 2001 an der Moskauer Staatsuniversität präsentiert und zur Diskussion gestellt. Die dabei formulierten Anregungen wurden dann bei der Weiterentwicklung des Modells berücksichtigt. Erste Modellergebnisse wurden auf einem Expertentreffen im November 2001 beim Russischen Forschungsinstitut für Wirtschaft, Politik und Recht in Moskau präsentiert. Eine Abschlusspräsentation erfolgte im Februar 2003 in der Deutschen Botschaft in Moskau.

Weiterführung

In Nacharbeiten werden Anregungen des Experten-Gremiums in das Modell umgesetzt und Szenarien zur weiteren Analyse erstellt. Das R-GLASS Modell soll nach Fertigstellung den teilnehmenden Experten und Wissenschaftlern aus Russland und anderen Ländern für weitere Analysen zur Verfügung gestellt werden.

Auftraggeber

Max-Planck-Society

Projektlaufzeit

Januar 2000  −  Dezember 2003

Projektleitung

Joseph Alcamo

Projektbeteiligte

Marcel B. Endejan
Andrei Kirilenko (Russian Academy of Sciences), Genady Golubev, Nikolai Dronin (Moscow State University (MGU))

Kooperationen

Moscow State University (MGU), Russian Academy of Sciences

Zielsetzung

Welche Kompetenzen werden benötigt, um in sehr komplexen Zusammenhängen effizient zu handeln? Will man z.B. bei einer sozial- und umweltverträglichen Regionalentwicklung mitwirken, reicht Sachwissen allein nicht aus. Systemverständnis, strategisches Wissen, Kompetenzen im Umgang mit Unsicherheiten, die Fähigkeit zur problemorientierten Selbstregulation und soziale Kompetenzen wie z.B. Konfliktmanagement sind ebenso notwendig.
Von 1994-1998 ist in dem Kasseler Teilprojekt unter der Leitung von Prof. Lantermann ein multimediales Lernmedium (SYRENE) entstanden, durch das der Erwerb neuer Handlungskompetenzen im Umgang mit komplexen, konflikthaften Umwelten ermöglicht wird. Das Biosphärenreservat Schorfheide-Chorin bietet eine authentische inhaltliche Grundlage für die Konzeption und Gestaltung eines solchen Lernmediums. Zentrales Thema ist die Tourismusentwicklung im Biosphärenreservat Schorfheide-Chorin. Ausgangspunkt für die Arbeit mit dem Lernmedium SYRENE ist ein reales und sehr umstrittenes Hotelprojekt im Biosphärenreservat. Anhand von Systemmodellen und unterschiedlich komplexen Simulationssystemen mit verschiedenen thematischen Schwerpunkten (z.B. Ökologie, soziales Dilemma) wird das Experimentieren mit Eingriffsstrategien geübt und eine gezielte Handlungsfolgenabschätzung gefördert. Die so erworbenen Kompetenzen können dann auf die Hotelaufgabe übertragen werden.
Dem Aufbau und der Konstruktion des Lernmediums SYRENE liegt die Auffassung zugrunde, daß Lernziele wie Kompetenz im Umgang mit Unsicherheit, soziale und strategische Kompetenzen oder die Fähigkeit zur problemorientierten Selbstregulation nicht mit den konventionellen Lernprinzipien der Wissensvermittlung erreicht werden können. Statt vorstrukturierter Lernwege und Aufgabenlösungen erfordern sie ein Höchstmaß an Selbstbestimmung bei der Wahl des Lernweges, die Einbindung des individuellen Erfahrungshorizonts und die Möglichkeit, individuelle Lösungsvorschläge zu präsentieren und zu verteidigen.
Das Lernmedium ist für den Einsatz in Schulen, speziell in der gymnasialen Oberstufe, konzipiert worden. Es kann aber auch von einzelnen Nutzern angewendet werden.

Ergebnis

Eine erste Evaluationsphase und intensive Kontakte mit Lehrern haben gezeigt, daß großes Interesse an dem Lernmedium SYRENE im schulischen Bereich besteht. Das Lernangebot wird von Lehrern und Schülern begeistert aufgenommen.
Durch seinen modularen Aufbau, der es gestattet, auch nur Ausschnitte des Lernmediums zu nutzen, und die Möglichkeit, Lernwege selbst zu gestalten, ist es auch in anderen Zusammenhängen flexibel einsetzbar.

Auftraggeber

Ministry for Research, Education, and Technology (BMBF) and the Federal State of Brandenburg

Projektlaufzeit

Januar 1994  −  Dezember 1998

Projektleitung

Ernst-Dieter Lantermann

Projektbeteiligte

B. Schmitz

Kooperationen

The design of the multimedial learning system SYRENE is only a subproject of the entire Schorfheide-Chorin project. Another subproject was carried out in Bamberg under the leadership of Prof. Dörner, and a third subproject was done by Prof. Kruse-Graumann in Hagen.

Zielsetzung

Bei einer gegenwärtigen Neubaurate im Wohnungsbau von unter einem Prozent pro Jahr ist das Potenzial des erreichten Technologiestandards beim Neubau für das nachhaltige Bauen und Wohnen minimal. Daher ist die Umnutzung und Renovierung aus dem Gebäudebestand das nächstliegende Anwendungsfeld für die Umsetzung von Nachhaltigkeitskonzepten. Das Zentrum initiierte daher das Projekt SOLANOVA: Solar unterstützte, integrierte ökoeffiziente Renovierung von großen Wohngebäuden und Wärmeversorgungssystemen.
Ziel ist die Entwicklung von integrierten, umwelt- und sozialverträglichen Sanierungskonzepten für den Wohnbereich (Einsparung von Heizwärme um den Faktor 10), die in einem anschließenden Demonstrationprojekt in Ungarn exemplarisch umgesetzt werden sollen. Für den restlich verbleibenden Wärmebedarf wird eine möglichst hohe Deckungsrate durch Solarenergie angestrebt. Der Entwicklungsprozess erfolgt auf der Grundlage von Life-Cycle-Analysen und Untersuchungen der Bewohnerbedürfnisse.
Die Ergebnisse des umfassenden physikalischen und sozialwissenschaftlichen Monitorings vor und nach der Sanierung münden in einen Sanierungsleitfaden, in dem die Implikationen der Verbrauchsreduzierung um den Faktor 10 und die erhebliche Solarenergienutzung auf das Versorgungssystem und auf die Dienstleistung "Wohnqualität" dokumentiert werden.

Ergebnis

Im ersten Zeitraum wurde die gegenwärtige Situation analysiert und darauf aufbauend Sanierungsalternativen entwickelt. Die Analyse des Istzustands bestand aus drei Teilen:

1. Technische Analyse,
2. überschlägliche Life-Cycle-Analyse des Bestandes,
3. Sozialwissenschaftlich basierte Erhebung.

Die technische Analyse des Bestandes und darauf aufbauende erste Simulationsläufe mit Varianten von Einspartechnologien ergaben, dass das angestrebte Einsparziel zu erreichen und wahrscheinlich sogar zu unterschreiten ist. Umweltbilanzen des Bestandsgebäudes weisen den erheblichen Ressourceneinsatz und damit verbundene Emissionen für dessen Erstellung auf und liefern damit ein wesentliches Argument für die Weiternutzung und Renovierung. Eine auf persönlichen Interviews basierte und zusätzlich auch im nahe gelegenen Referenzgebäude durchgeführte Umfrage ergab wertvolle Informationen über die Einstellungen und Gewohnheiten der Bewohner und Hinweise für den Gestaltungsprozess. Besonders für das thermische Verhalten des Gebäudes im Sommer ergeben sich daraus erhöhte Anforderungen.

Weiterführung

Auf die Analyse des Istzustand folgt die weitere Konzeptentwicklung und ökoeffiziente Optimierung. Hierbei werden ökologische, ökonomische und soziale Faktoren berücksichtigt und analysiert, um die bestmögliche integrierte Lösung mit hohem Potenzial an Reproduzierbarkeit zu finden.

Nach Abschluß der ökoeffizienten Optimierung wurde das Sanierungskonzept exemplarisch an einem Plattenbau in Ungarn umgesetzt. Erste Messungen bestätigen den Faktor 5 Einsparstandard von Primärenergie und CO2.

Auftraggeber

Eurpean Community, 5th Framework Programme, Target Action "Eco Buildings"

Projektlaufzeit

Januar 2003  −  März 2007

Projektleitung

Andreas Hermelink
Hartmut Hübner

Projektbeteiligte

Meike Schmehl

Kooperationen

Budapest University of Technology and Economics (Hungary), District Heating Company of Dunaujvaros (Hungary), Fiorentini Solar (Hungary), Internorm Fenster International GmbH (Austria), Energy Centre Hungary, Sziget Foundation Dunaujvaros (Hungary), Passive House Institute Dr. Wolfgang Feist (Germany), Innovatec Energiesysteme GmbH (Germany)

Zielsetzung

Im Rahmen des neuen Förderschwerpunktes des BMBF zur sozialökologischen Forschung wurden eine Reihe von Sondierungsstudien durchgeführt, um den Entwicklungsstand zu ermitteln und um Hinweise auf zukünftige Forschungsthemen sowie Einschätzungen zur Machbarkeit entsprechender Projekte zu erhalten. Das Zentrum war mit einer Studie über Modellierungsansätze daran beteiligt. Ziel war es, vorhandene Modellierungsansätze sowie Einsatzperspektiven zu analysieren, unter Berücksichtigung der besonderen Anforderungen sozialökologischer Forschung, die sowohl gesellschaftliche als auch ökologisch-naturwissenschaftliche Dynamiken in ihrem Zusammenwirken erfassen muss.

Ergebnis

Die Analysen haben ergeben, dass derzeit keine Modellierungsansätze verfolgt werden, die hinreichend umfassend die verschiedenen Aspekte der sozialökologischen Forschung in Modellen repräsentieren. Allerdings gibt es zahlreiche Ansätze, die einzelne Facetten der genannten Problemstellungen aufgreifen und durch Einsatz von Modellierungstechniken besser verstehbar bzw. besser kommunizierbar machen. Auch spielen Modellierungsansätze bei der Durchführung interdisziplinärer Forschungsverbünde eine wichtige Rolle, weil sie, flankiert durch systemtheoretische Methoden und Szenariotechniken, zur Integration beitragen können. Der aktuelle Stand der Entwicklung von Modellierungsansätzen zeigt eine Vielfalt von unterschiedlichen Ansätzen, die für je unterschiedliche Fragestellungen passen. Neben "Klassikern" wie System Dynamics sind innovative Entwicklungen zu finden, z.B. Multiagenten-Systeme und deren Kopplung mit Zellulären Automaten oder anderen Arten der Repräsentation räumlicher Sachverhalte. Noch nicht ausgeschöpfte Potentiale bieten ggf. wissensbasierte Ansätze und Qualitative Simulation.

Weiterführung

Die Sondierungsstudie ist abgeschlossen; die gewonnenen Erfahrungen sollen in zukünftige Forschungsvorhaben einfließen. Auch in verwandten Projektschwerpunkten, z.B. für das Kaufungen-Projekt zum "Nachhaltigen Wirtschaften", sind die Ergebnisse dieser Sondierungsstudie von Interesse.

Auftraggeber

Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Projektlaufzeit

Juli 2000 − August 2001

Projektleitung

Karl-Heinz Simon

Projektbeteiligte

Friedrich Krebs Bernhard Marien

Kooperationen

Institut für Sozialökologische Forschung (Frankfurt) u.a.

Zielsetzung

Ziel dieses Projektes ist es, politischen Entscheidungsträgern Informationen zur Verfügung zu stellen, die hilfreich bei der Entwicklung von langfristigen Perspektiven für den globalen Klimaschutz sein können. Mit diesem Projekt liefern wir eine quantitative Abschätzung der globalen und regionalen Auswirkungen von zwei langfristigen Stabilisierungszielen für die Treibhausgaskonzentration, nämlich für 550 ppm und 450 ppm CO2 in der Atmosphäre. Für den Zeitraum 1990-2100 wurden untersucht

• die globalen und regionalen Treibhausgasemissionen, die erlaubt sind, um diese Stabilisierungsziele zu erreichen;
• die Auswirkungen des mit diesen Stabilisierungszielen einhergehenden Klimawandels auf wichtige natürliche und sozioökonomische Systeme.

Alle Berechnungen wurden mit dem integrierten globalen Modell IMAGE 2.1 durchgeführt.

Ergebnis

Das Projekt wurde im April 2000 mit dem Bericht über "Stabilisierungsziele für Treibhausgaskonzentrationen: Eine Abschätzung der Auswirkungen und der Emissionspfade" abgeschlossen. Die wichtigsten Schlussfolgerungen lassen sich wie folgt zusammenfassen

• Eine signifikante Reduktion der Treibhausgasemissionen ist sowohl auf globaler als auch auf regionaler Ebene notwendig, um die angestrebten Stabilisierungsziele für die atmosphärische CO2 -Konzentration umzusetzen.
• Reduktionsmaßnahmen werden in erster Linie von den Industriestaaten direkt durchgeführt oder finanziert werden müssen, wenn Entwicklungs- und Industrieländern langfristig das gleiche Recht auf Pro-Kopf-Emissionen zugestanden werden soll.
• Trotz einer Reduktion der globalen Treibhausgasemissionen und einer langfristigen Stabilisierung der atmosphärischen Treibhausgaskonzentrationen sind durch den Klimawandel bedingte Beeinträchtigungen der untersuchten Systeme zu erwarten. Kurzfristig kann das Ausmaß der negativen Auswirkungen sehr schnell ansteigen, auch wenn eine Stabilisierung auf dem gewählten Konzentrationspfad umgesetzt wird. Eine Verzögerung der Reduktionsmaßnahmen, wie sie oft aus ökonomischen Gründen vorgeschlagen wird, hat eine entsprechend schnellere Änderung des Klimas mit all seinen Konsequenzen zur Folge.
• Da eine baldige und deutliche Veränderung des Klimas mit großer Sicherheit zu erwarten ist, sollte die Planung von Maßnahmen und die Erhöhung der Fähigkeit zur Anpassung an einen Klimawandel eine ebenso wichtige Rolle spielen wie die Reduktion von Treibhausgasemissionen. Grundsätzlich schwierig ist die Anpassung natürlicher Ökosysteme, die daher besonders anfällig gegenüber einer Klimaänderung sind.

Weiterführung

Am Zentrum wurde für das Umweltbundesamt ein Folgeprojekt mit dem Titel "Szenarien für die regionale Verteilung von Klimaschutzverpflichtungen und ihre Auswirkungen" durchgeführt, das inzwischen ebenfalls abgeschlossen wurde (siehe Projekt Burden-Sharing).

Auftraggeber

German Federal Ministry for Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety (BMU)

Projektlaufzeit

Februar 1997  −  Februar 1999

Projektleitung

Joseph Alcamo

Projektbeteiligte

Frank Kaspar
Janina Onigkeit
Paul Reuter
Thomas Rösch

Kooperationen

National Institute of Public Health and the Environment (RIVM, The Netherlands)

Zielsetzung

Im Auftrag des Hessischen Landesamtes für Umwelt und Geologie (HLUG) sollen die Wechselwirkungen zwischen der Makrozoobenthosbesiedlung und den hydromorphologischen Bedingungen an hessischen Fließgewässern untersucht werden. Die Auswertung und Diskussion der Ergebnisse werden anhand der Datenerhebung zur Bestandsaufnahme nach EU-WRRL aus den Jahren 2004 und 2005 erhoben. Es stehen dafür 400 Datensätze in Form von Artenlisten der benthischen Invertebraten an ausgesuchten Probestellen zur Verfügung, die mit der in 1999 erhobenen Strukturgütekartierung in Hessen verglichen werden.

Das Bearbeitungskonzept und die Projektziele gliedern sich in vier Abschnitte:

1. Analyse der Ergebnisse der benthosbiologischen Untersuchungen aus den Jahren 2004 und 2005 im Hinblick auf Zusammenhänge (qualitativ/quantitativ) der Ergebnisse mit den Strukturgüteparametern der Vor-Ort- Kartierung. Dabei werden Einzelparameter und Kombinationen von Einzelparametern in ihrer Bedeutung für das biologische Besiedlungsbild untersucht.
2. Ermittlung von Parametern zur Erfassung und Bewertung der Strukturgüte, deren Aussagekraft die z. Zt. im Rahmen der Vor-Ort- Kartierung erhobenen Kriterien spezifiziert und somit die Übertragbarkeit der biologischen Befunde des Makrozoobenthos auf nicht untersuchte Stellen unterstützen kann. Anhand der Ergebnisse aus 1) werden die bisherigen Vor-Ort Strukturgüteparameter in ihrer Relevanz und Aussagekraft in Bezug auf die Besiedlung durch das Makrozoobenthos untersucht.
3. Erarbeitung von Vorschlägen für eine geeignete Gruppierung von Wasserkörpern zu Betrachtungsräumen und die Erarbeitung von Vorschlägen zum erforderlichen Untersuchungsumfang im Hinblick auf die Bewertung des ökologischen Zustands eines gesamten Betrachtungsraumes anhand des Makrozoobenthos für die Überblicksüberwachung gemäß EU-WRRL.
4. Verifizierung und Abschätzung der ökologischen Wirksamkeit von ausgewählten Renaturierungsmaßnahmen auf das Makrozoobenthos im Hinblick auf die erarbeiteten Ergebnisse zu den Strukturgütevariablen.

Auftraggeber

Hessisches Landesanstalt für Umwelt und Geologie HLUG)

Projektlaufzeit

April 2006 − August 2006

Projektleitung

Dietrich Borchardt

Projektbeteiligte

Jeanette Völker

Zielsetzung

Einige europäische Forschungs- und Demonstrationsprojekte haben die wärmetechnische Sanierung größerer Wohngebäude zum Ziel. Erfolgreiche Konzepte konnten inzwischen aufgezeigt werden, z.B. im Projekt SOLANOVA für den Bereich der Plattenbausanierung. Die Ergebnisse sind jedoch bis heute kaum in die Ausbildung von Architekten und in die professionelle Anwendung bei Wohnungsbaugesellschaften eingeflossen. Der Energieverbrauch als wesentliches Kriterium für ein zukunftsfähiges Bauen und Wohnen wird weiterhin nur unzureichend bei den langfristigen Entscheidungen über Sanierungsmassnahmen berücksichtigt. Im Verhältnis zum Neubaubereich liegen jedoch im Bestand die wirkungsvollsten Ansatzpunkte für Klima- und Ressourcenschutz sowie zur Förderung des Bausektors. Auch der soziale Aspekt wird zunehmend wichtig: Bei weiter steigenden Energiepreisen bewahren wärmetechnische Sanierungen einkommensschwache Familien im sozialen Wohnungsbau vor drastischen wirtschaftlichen und sozialen Konsequenzen („Energiearmut“).

Die neue Europäische Gebäuderichtlinie berücksichtigt diese Trends und wird deutliche Veränderungen auslösen, die Innovationsgeist und neue fachliche Qualifikationen erfordern. Das Einbeziehen des Energieverbrauchs von Gebäuden in die Aus- und Fortbildung wird damit in Zukunft eine Notwendigkeit. Das Ziel von TREES ist deshalb eine Zusammenarbeit zwischen Forschung und Ausbildung, um neue Erkenntnisse in aktuelle mediengerechte Lehrmaterialien und Hintergrundinformationen umzusetzen.

Vorgehensweise

Die in Forschungsprojekten entwickelten und in Demonstrationsprojekten erprobten Lösungsvarianten werden bezüglich ihrer didaktischen Eignung und Übertragbarkeit analysiert. Beispielhafte Elemente werden für Weiterbildungsmaterialen aufbereitet. Die Vorstellung von Software-Tools zur LCA, Wärmebedarfsberechnung und Kostenkalkulation sowie Planungshilfen für Nachhaltigkeitskonzepte und die Bauleitplanung ergänzen die technischen Grundlagen. Präsentationen von Fallstudien sollen den Nachhaltigkeitsansatz und seine professionelle Umsetzung verdeutlichen, auch um eine Harmonisierung des Erkenntnisstandes auf europäischem Niveau, besonders in den neuen Beitrittsländern, zu fördern.

Auftraggeber

EU, Intelligent Energie Executive Agency

Projektlaufzeit

Januar 2006  −  Januar 2008

Projektleitung

Hartmut Hübner

Projektbeteiligte

Ulrich Neumann

Kooperationen

ARMINES, Budapest University, EnerMa, DHV Building and Industry, SINTEF

Zielsetzung

Das Ziel dieses Vorhabens war die Definition des unscharfen Konzeptes Vulnerabilität (Anfälligkeit) aus der Perspektive eines akteursbasierten Handlungsmodells. Es sollten Indikatoren abgeleitet werden, mit denen Vulnerabilität auf globaler Ebene dargestellt werden kann. Dabei sollten sowohl soziale als auch Umweltfaktoren berücksichtigt werden. Weiterhin sollte der Index mit Hilfe externer Daten validiert werden. Insbesondere sollten in dem Projekt folgende Schritte unternommen werden

• Indices sollten für interne und externe Handlungsbarrieren, die eine erfolgreiche Bewältigung von Krisensituationen verhindern, identifiziert werden.
• Durch regressionsanalytische Verknüpfung und Gewichtung dieser Indices sollte ein Gesamtindex gebildet werden.
• In diesem Fall sollte Vulnerabilität gegenüber Wasserknappheit und damit verbundenen Nahrungsmittelknappheiten analysiert werden.
• Mit Hilfe einer internationalen Disaster-Datenbank sollte ein Krisenmaß entwickelt werden, mit dem das Ausmaß der Betroffenheit in einer dürrebedingten Nahrungsmittelkrise ermittelt werden kann. Dieses Maß sollte zur Validierung des Gesamtindexes dienen.

Ergebnis

Das Projekt wurde im Oktober 2001 mit einer Präsentation auf dem International Human Dimensions Program (IHDP) Open Meeting in Rio de Janeiro abgeschlossen. Die wesentlichen Erkenntnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen

• Vulnerabilität wird aus Sicht akteursbasierter Handlungstheorie als die Abwesenheit von erfolgreichen Handlungsmöglichkeiten in einer kritischen Umweltsituation definiert.
• Handlungsmöglichkeiten der Akteure sind durch die Wahrnehmung und Bewertung externer und interner Bedingungen bestimmt, z.B. Umwelt-, ökonomische, infrastrukturelle oder politische Faktoren als externe und kulturell geprägte Fähigkeiten, Wissensbestände oder soziale Normen als interne akteursspezifische Bedingungen.
• Auf Grund der mangelhaften Datensituation konnten nur Indices für externe Bedingungen herangezogen werden.
• Aus der Vielzahl dieser externen Indices ließen sich auf der Grundlage von Faktor- und Regressionsanalysen sieben zentrale Einflussgrößen für einen Gesamtindex Vulnerabilität gegenüber Wasserknappheit definieren: (1) Aidsrate, (2) Anteil der Dienstleistungen am BIP, (3) Wasserstress, (4) pro Kopf Anteil fruchtbaren Landes, (5) Wohlfahrt (ein faktorenanalytisch gebildeter Faktor, der hauptsächlich gesundheits- und bildungsbezogene Daten umfasst), (6) Bodendegradation, und (7) Ungleichverteilung des Einkommens.
• In der Tendenz lässt sich sagen, dass in einem Land, in dem der Anteil der Dienstleistungen am BIP gering, die Wohlfahrt niedrig und alle anderen Faktoren hoch sind, die Wahrscheinlichkeit groß ist, in hohem Maß von einer Wasserknappheit betroffen zu sein.
• Mit dem gebildeten Index lässt sich eine Varianzaufklärung von 46,1% (r= 0,68) erreichen, was angesichts der schwachen Datenlage ein gutes Ergebnis ist. Die Vorhersage dürrebedingter Krisen ist mit diesem Index deutlich besser als mit bereits bestehenden Indices.
• Eine länderbezogene Analyse der einzelnen Indices, aus denen sich der Gesamtindex zusammensetzt, liefert Hinweise darauf, welche die besonders relevanten Einflussgrößen auf die Anfälligkeit in einem Land sind.

Weiterführung

Zur Zeit wird eine Publikation über Vorgehensweise und Ergebnisse der Studie vorbereitet. Des weiteren fließen die Erfahrungen in das aktuelle Projekt "Sicherheitsdiagramme" (DEKLIM) ein.

Auftraggeber

Internes Projekt

Projektlaufzeit

Mai 2000  −  Oktober 2001

Projektleitung

Dörthe Krömker

Projektbeteiligte

Lars Gerold

Zielsetzung

Der "Dialogue on Water and Climate" wurde im Jahr 2001 auf der Global Water Conference in Bonn zum Umgang mit einer knappen Ressource ins Leben gerufen. Mit Hilfe des Dialogue on Water and Climate soll die Diskussion sowie der Informationsfluss zwischen Wassermanagern, Experten und Entscheidungsträgern zu einem nachhaltigen Umgang mit Wasser gefördert werden. Ziel dieses Projekts ist die Verbreitung und Veröffentlichung von gewonnen Kenntnissen und Informationen bezüglich der Auswirkungen des zukünftigen Klimawandels bzw. der Klimavariabilität auf die Wasserressourcen sowie die Gefährdung der Bevölkerung hinsichtlich der Folgen.

Ergebnis

Mit Hilfe des am Zentrum für Umweltsystemforschung entwickelten globalen Wassermodells WaterGAP 2 wurden die Einflüsse des globalen Klimawandels und der sozioökonomischen Entwicklung auf die Wasserverfügbarkeit und den Wasserbedarf berechnet. Darüber hinaus wurden Indikatoren entwickelt, die zur Identifizierung von Regionen beitragen, die unter Wasserstress stehen oder sogar einen Krisenherd darstellen. Um die Bandbreite der zukünftigen Klimaauswirkungen auf die Wasserressourcen quantifizieren zu können, wurden die Niederschlags- und Temperaturdaten zweier globaler Klimamodelle, HadCM3 vom Hadley Centre (Pope et al. 2000) und ECHAM4 vom Max Planck Institut (Roeckner et al. 1996), verwendet. In Betracht gezogen wurden zwei Emissionsszenarien des Intergovernmental Panel on Climate Change (SRES A2 und B2) (IPCC, 2000).
Resümee dieser Studie ist, dass die Klimaszenarien in großen Teilen der Erde zu einer Zunahme der Wasserverfügbarkeit führen. Gleichzeitig verringert sich jedoch auch die Ressource in den Gebieten, in denen der Niederschlag abnehmen bzw. die Temperatur zunehmen wird. Dies wird vornehmlich im Mittleren Osten, im Südwesten Russlands sowie im Norden Südamerikas und in Teilen Afrikas und Australiens sein. Basierend auf den Studien der zukünftigen Wasserverfügbarkeiten können auch Aussagen über das Auftreten von extremen Ereignissen (Hochwasser, Trockenheit) getroffen werden. In den humiden Regionen der Erde, z.B. West-Indien, Nord-China oder Argentinien wird sich die Wahrscheinlichkeit von Hochwasserereignissen erhöhen. Demgegenüber werden sich in Zukunft die Wiederkehrintervalle von Trockenheiten in ariden Regionen wie z.B. in den Mittelmeerregionen, Türkei, Mittlerer Osten sowie in Teilen der USA verkürzen. Die Abbildung zeigt eine globale Karte, die die Zunahme von Extremereignissen in der Zukunft, hier 2070, verdeutlicht. Erstellt wurde diese Karte durch die Kombination des Variationskoeffizienten des Abflusses mit der Veränderung des mittleren jährlichen Niederschlags, jeweils in der Gegenüberstellung der heutigen Situation mit der zukünftigen. Eine Zunahme in der Variation und eine Zunahme des mittleren Jahresniederschlags weist auf einen Anstieg von Hochwasserereignissen hin. Ähnliches gilt für die Trockenheiten durch eine Zunahme der Variation in Kombination mit einer Abnahme des Niederschlags.

Weiterführung

Die Untersuchung wurde 2003 abgeschlossen und die Ergebnisse wurden in einem Bericht anlässlich des dritten Weltwasserforums in Kioto (2003) vorgestellt (Alcamo et al., 2003). Außerdem sind die Ergebnisse dieser Studie auf der projekteigenen Webseite watclim.cesr.de dargestellt.

Auftraggeber

Sekretariat des "Dialogue on Water and Climate", IHE-Delft, The Netherlands

Projektlaufzeit

März 2002  −  Juni 2003

Projektleitung

Joseph Alcamo

Projektbeteiligte

Martina Flörke
Michael Märker
Sara Vassolo

Weiterführender Link

https://watclim.cesr.de

Zielsetzung

Ziel des Projekts WaterGAP (Water - a Global Assessment and Prognosis) ist es, den Einfluss des globalen Wandels auf die weltweite Wasserverfügbarkeit und Wassernutzung sowie auf die Hochwassergefährdung abzuschätzen. Darauf basierend sollen Wassermanagementstrategien entwickelt werden. Im Rahmen des Projekts wurde ein globales Simulationsmodell mit einer räumlichen Auflösung von 0.5 Grad entwickelt, mit dem Aussagen zur Wassersituation in Einzugsgebieten gemacht werden können.

Ergebnis

Nachdem 1997 eine erste Version von WaterGAP für ein Gutachten des WBGU (Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen) zum Thema Wasser erstellt worden war, bei dem nur langfristige mittlere Klimaverhältnisse berücksichtigt wurden, konnte 1998 die Klimavariabilität einbezogen werden (siehe Abbildung). Es wurden Szenariorechnungen für die Jahre 2025 und 2075 durchgeführt. Insbesondere wurden für jedes der 1162 Einzugsgebiete typische Trockenjahre bestimmt, da sich in solchen Jahren die Kritikalität der Wassersituation deutlicher zeigt als in normalen Jahren. Des weiteren wurde die erste digitale Weltkarte der bewässerten Flächen erstellt, die in Zukunft in Zusammenarbeit mit der FAO weiterentwickelt werden wird. Im Jahr 1999 wird die Version 2 des Modells WaterGAP erstellt, mit der wesentlich verbesserte Simulationen von Wasserverfügbarkeit, Wassernutzung und Hochwasser möglich sein werden.

Weiterführung

Das Modell Watergap wir in verschiedenen Projekten innerhalb des Zentrum und von anderen Forschungsgruppen eingesetzt und weiterentwickelt.

Auftraggeber

Center's core funding

Projektlaufzeit

September 1996  −  Dezember 2002

Projektleitung

Petra Döll

Projektbeteiligte

Joseph Alcamo
Frank Kaspar
Thomas Rösch
Stefan Siebert

Kooperationen

The project is done in cooperation with the National Institute of Public Health and the Environment (RIVM, Niederlande). Prof. Luis Mata from the University of Caracas (Venezuela) provides information and advice with respect to Latin America; with financial support from the University of Kassel, he visited the Center various times.

Zielsetzung

Das Ziel dieses Projekts, das im Rahmen des deutsch-brasilianischen Forschungsprogramms WAVES durchgeführt wurde, war die Unterstützung der brasilianischen Behörden bei einem nachhaltigen Wassermanagement in den Bundesstaaten Ceará und Piauí. Dazu wurden Analysen des heutigen und zukünftigen Wasserverbrauchs erstellt, wobei auch heutige Strategieentscheidungen mit berücksichtigt wurden. Die Projektarbeit umfasste die folgenden Schritte

• Sammeln, Analysieren und Integrieren von Informationen über Wassernutzung und Wassermanagement in Ceará und Piauí;
• Entwicklung eines großskaligen Wassernutzungsmodells NoWUM (Nordeste Water Use Model), das das gesamte Gebiet von Ceará und Piauí einschließt und Wasserverbrauch durch Bewässerungslandwirtschaft, Viehzucht, Haushalte, Industrie und Tourismus für alle 332 Landkreise liefert;
• Berechnung des aktuellen (1996/98) und künftigen Wasserverbrauchs mit NoWUM sowie der damit verbundenen Kosten;
• Berechnung von Wasserknappheitsindikatoren, die jene Landkreise identifizieren, die am meisten unter Wasserknappheit zu leiden haben werden;
• Ableiten von Wassernutzungsszenarien sowie integrierten regionalen Szenarien für das Jahr 2025, die verschiedene gesellschaftliche Entwicklungspfade wiederspiegeln.

Ergebnis

Die wichtigsten Schlussfolgerungen lassen sich wie folgt zusammenfassen

• Zum ersten Mal wurden für die Bundessstaaten Ceará und Piauí landkreisspezifische Abschätzungen des heutigen Wasserverbrauchs erstellt, wobei zwischen fünf Wassernutzungssektoren unterschieden wurde.
• Die Szenarienanalyse hat gezeigt, dass der Wasserverbrauch in 99% der Gemeinden in der Zukunft zunehmen wird, und somit auch dieWasserknappheit, obwohl der Abfluss in mehr als 50% der Gemeinden aufgrund von Klimaänderungen höher wird.
• Die Analyse der integrierten Szenarien, die sowohl Klimawandel, Wasserverfügbarkeit, Wassernutzung als auch Agroökonomie berücksichtigen und die anhand eines im Projektverbund WAVES erstellten integrierten Modells quantifiziert wurden, hat gezeigt, dass der Druck auf die Wasserressourcen bis 2025 aufgrund der Ausdehnung der bewässerten Flächen, nicht aber aufgrund des Klimawandels, zunehmen wird.
• Nach dem Bewässerungssektor bleibt der Haushaltswasserverbrauch vor dem Industriewasserverbrauch der zweitstärkste Nutzungssektor.
• Die integrierten Szenarien zeigen weiter, dass bis 2025 die Wasserverfügbarkeit in Dürrejahren auch dann nicht abnehmen würde, wenn die Investitionen in neue Stauseen im Vergleich zu den derzeitigen Investitionen halbiert würden.
• Wasserverbrauch ist eng an Wasserqualität und Kosten gekoppelt, die beide beim Planen und Umsetzen von neuen Wassermanagement- und Entwicklungsprojekten berücksichtigt werden müssen.

Während der Laufzeit des Projekts wurden drei Strategie-Workshops zusammen mit den brasilianischen Planungsbehörden ausgerichtet.

Weiterführung

Erste Ergebnisse wurden als Bericht Nr. 3 "Water Use in Semi-arid Northeastern Brazil" in der "Kassel World Water Series" veröffentlicht. Ein Buch mit den Ergebnissen aller Teilprojekte des WAVES-Programms ist zur Zeit im Druck. Obwohl das Projekt im Oktober 2001 abgeschlossen wurde, ist eine kontinuierliche Forschungskooperation mit brasilianischen Forschern und Planungsbehörden vorgesehen.

Auftraggeber

German Federal Ministry of Education and Research (BMBF)

Projektlaufzeit

September 1997  −  Oktober 2001

Projektleitung

Joseph Alcamo
Petra Döll

Projektbeteiligte

E. Mario Mendiondo
Maike Hauschild

Weiterführender Link

https://waves.cesr.de

Zielsetzung

Das Projekt wurde im Rahmen des deutsch-brasilianischen Forschungsverbundes WAVES (Water Availability and Vulnerability of Ecosystems and Society in North-East Brazil) durchgeführt. Im thematischen Mittelpunkt des vom Zentrum bearbeiteten Teilprojektes "Migration und Lebensqualität" standen die Beschreibung und die Erklärung der Wechselwirkungen zwischen Lebensqualität und adaptivem Handeln im ländlichen Raum der zwei Bundestaaten Piauí und Ceará im semi-ariden Nordosten Brasiliens. Ziel dieses Teilprojekts war es, die regionale Entwicklungsplanung in der Untersuchungsregion zu unterstützen. Damit sollte zum Hauptziel des WAVES Programms – Identifizierung von nachhaltigen Entwicklungspfaden für die beiden Bundesstaaten Ceará und Piauí – beigetragen werden.

Ergebnis

Die Untersuchung konzentrierte sich auf die Wechselwirkung zwischen klimatischer Variabilität, Wasserverfügbarkeit, landwirtschaftlicher Produktion und Lebensqualität. Die wesentlichen Ergebnisse können wie folgt zusammengefasst werden

• Entwicklung des flächenbezogenen Migrationsmodells MigFlow (MIGration FLOW);
• Entwicklung von Methoden zur Identifizierung der sozio-ökonomischen und sozio-kulturellen Optionen und Hemmnisse zur Verbesserung der Lebensqualität im ländlichen Raum der Untersuchungsregion;
• Berechnung der räumlichen Differenzen in Bezug auf die Lebensqualität (Index) für die 332 Landkreise der beiden Staaten Piauí und Ceará für den Zeitraum 1996 bis 2025;
• Berechnung der räumlichen Differenzen in Bezug auf das sektorale Einkommen für die 332 Landkreise der beiden Staaten Piauí und Ceará für den Zeitraum 1996 bis 2025 (Szenarien);
• Entwicklung integrierter regionaler Szenarien für das Jahr 2025 (als Mitglied der WAVES Szenarien AG);
• Mitorganisation von drei Szenarien-Workshops, die mit brasilianischen Planungsinstitutionen vor Ort durchgeführt wurden.

Am Ende des Projektes wurden sowohl die Daten der im Rahmen des Teilprojektes durchgeführten Befragung von 100 Haushalten als auch die Prototypversion des Demographie-Migrations-Modells "MigFlow" an die Planungsbehörde in Ceará übergeben.

Weiterführung

Das Projekt endete im Oktober 2001. Ein Buch mit den Ergebnissen aller Teilprojekte des WAVES-Programms erschien 2003 im Springer Verlag.

Auftraggeber

German Federal Ministry of Education and Research (BMBF)

Projektlaufzeit

August 1997  −  Oktober 2001

Projektleitung

Ernst-Dieter Lantermann
Karl-Heinz Simon

Projektbeteiligte

Dagmar Fuhr
Martin Grebe
Francisco Matias da Rocha

Zielsetzung

Seit den 1890er Jahren werden im Grenzgebiet von Hessen und Thüringen entlang der Werra hochwertige Düngesalze bergmännisch gewonnen. Aus dieser Produktion fallen Salzlösungen als Abfall an, von denen ein Teil bereits seit etwa 100 Jahren in die Werra entsorgt wird. Die daraus folgende Werraversalzung wird schon von Anbeginn des Kaliabbaus in der Region öffentlich und politisch diskutiert. Auch wenn es dem Unternehmen Kali+Salz durch technische Fortschritte in der Produktion und durch ein verbessertes Abwassermanagement in den letzten Jahren, speziell nach der Übernahme der ehemals ostdeutschen Werke, gelungen ist, die Einleitung von Salzlösungen in die Werra deutlich zu verringern, hat dieses Thema aktuell eine hohe Bedeutung. Auslöser der derzeitigen Diskussionen ist der Antrag des Unternehmens, Haldenabwässer durch eine Pipeline aus dem Werk Fulda-Neuhof am Standort Hattorf (Werk Werra) in den Fluss einzuleiten. Werraanrainer – Kommunen wie Bürger – fordern von Politik und Unternehmen eine Lösung des Gesamtproblems Werraversalzung. Zudem fordert die EG-Wasserrahmenrichtlinie den „Guten Zustand“ für alle Gewässer bis zum Jahr 2015 bzw. das „Gute ökologische Potenzial“ für erheblich veränderte Gewässer. Die Wasserqualität der Werra wird neben der Einleitung von Salzabwasser auch durch andere Faktoren beeinträchtigt: durch kommunale Abwässer von Gemeinden, die die Anforderungen an die Abwasserbehandlung nach der Kommunalabwasserverordnung nicht erfüllen, durch diffuse Einträge aus der Landwirtschaft sowie durch Bauwerke, die die Fließdynamik und die Durchgängigkeit der Werra und ihrer Nebengewässer beeinträchtigen. Die hessische Landespolitik hat sich nicht zuletzt vor dem Hintergrund der zeitlich begrenzten wasserrechtlichen Genehmigungen der Problematik angenommen und daher im Juli 2007 die Einrichtung eines Runden Tisches zur Behandlung des Themas „Gewässerschutz Werra/Weser und Kaliproduktion“ beschlossen. Der Thüringische Landtag fasste einen fast wortgleichen Beschluss. Der Runde Tisch hat die Aufgabe, ein langfristiges, nachhaltiges, technisch und wirtschaftlich umsetzbares und möglichst breit getragenes Konzept zu erarbeiten. Dabei sind die Anforderungen der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie ebenso zu beachten wie die wirtschaftlichen Interessen der Region und die Sicherung vorhandener Arbeitsplätze. Wesentliche Bestandteile des Konzeptes sind Zielvorgaben für die Gewässerqualität der Werra und Weser, wobei gleichgewichtig die Kali-Arbeitsplätze zu sichern sowie weitere Umweltbelange und Nutzungen zu berücksichtigen sind, eine Strategie, wie diese Zielvorgaben dauerhaft erreicht und gesichert werden, und ein Zeitplan zur Umsetzung der Strategie. Zum Konzept gehören auch Zwischenschritte, die der zügigen und wirtschaftlichen Umsetzung der Strategie dienen. Durch eine wissenschaftliche Begleitung soll die Leitung des Runden Tisches unterstützt werden.

Projektlaufzeit

Mai 2008  −  Oktober 2009

Projektleitung

Sandra Richter

Zielsetzung

Das Ziel dieses Projekts war es, mit dem im Zentrum entwickelten Modell WaterGAP 2 mögliche Szenarien der Weltwassersituation für das Jahr 2025 zu erstellen. Diese Szenarien wurden für die World Commission on Water for the 21st Century entwickelt, um dieser Kommission dabei zu helfen, ihre Vision der zukünftigen weltweiten Frischwassersituation zu entwerfen. Insbesondere wurden drei konkrete Szenarien ausgearbeitet

• ein "Business as Usual" Szenario, in dem sparsamem Umgang mit Wasser nur eine relativ niedrige Priorität beigemessen wird;
• ein "Free Market and Technology" Szenario, das zu verstärkten Wassersparmaßnahmen führen soll;
• ein "Lifestyle Change" Szenario, das ebenfalls zu verstärkten Wassersparmaßnahmen führen soll.

Ergebnis

Um diese Szenarien zu generieren, wurden als Eingaben in das WaterGAP Modell Annahmen bezüglich des Bevölkerungs- und Wirtschaftswachstums, der Ausdehnung der bewässerten Flächen in der Landwirtschaft und weiterer Aspekte gesellschaftlicher Entwicklungen herangezogen, die im Rahmen der Arbeit für die Kommission erarbeitet wurden. Auf deren Basis errechnete WaterGAP dann Trends zur Wassernutzung in den Sektoren Haushalt, Industrie und Landwirtschaft. Diese Gesamtwassernutzung wurde dann der ebenfalls im Modell berechneten erneuerbaren Wasserverfügbarkeit (Durchfluss) in über 1000 Einzugsgebieten gegenübergestellt. Aufgrund dieses Vergleichs konnte das Zentrum den Druck auf die Frischwasserressourcen in verschiedenen Teilen der Erde unter unterschiedlichen Szenarien bestimmen und kam zu folgenden Schlüssen

• Für das "Business as Usual" Szenario wurde eine Ausdehnung der Gebiete, die von hohem Druck auf die Wasserressourcen betroffen sind, ermittelt.
• Im Zeitraum bis 2025 steigt die Anzahl der in solchen Gebieten lebenden Menschen von heute 2,1 auf 4 Milliarden.
• Insbesondere in diesen Gebieten wird der Wettbewerb zwischen den Sektoren Haushalt, Industrie und Landwirtschaft um die knappen Wasserressourcen stark zunehmen.
• Effizienzsteigernde technologische Weiterentwicklungen werden vermutlich nicht ausreichen, den durch Bevölkerungs- und Wirtschaftswachstum bedingten gesteigerten Wasserbedarf zu kompensieren.
• Folglich sind neben technologischen Weiterentwicklungen auch grundlegende strukturelle Änderungen (z.B. eine Stromerzeugung, die ohne Wasserkühlung auskommt) vonnöten, um weitreichende Wasserknappheiten zu vermeiden.

Die Ergebnisse wurden im Bericht Nr. 2 "World Water in 2025" in der "Kassel World Water Series" veröffentlicht. Des Weiteren stellte die Kasseler Arbeitsgruppe ihre Ergebnisse zusammen mit der Kommission auch auf dem Zweiten "World Water Forum" in Den Haag im März 2000 vor.

Weiterführung

Das World Water Projekt wurde mit dem Endbericht an die World Water Commission abgeschlossen. Das Zentrum ist allerdings nach wie vor damit beschäftigt, anderen Instituten Daten und Informationen über die heutige und zukünftige Weltwassersituation zur Verfügung zu stellen sowie die verschiedenen Projektergebnisse zu veröffentlichen.

Auftraggeber

UNESCO / World Bank

Projektlaufzeit

Mai 1999  −  Mai 2001

Projektleitung

Joseph Alcamo

Projektbeteiligte

Thomas Henrichs
Thomas Rösch

Kooperationen

International Food Policy Research Institute (IFPRI); Stockholm Environment Institute (SEI); International Water Management Institute (IWMI)

Zielsetzung

Das "World Water Assessment Programme" WWAP ist eine Initiative des im Jahr 2000 eingerichteten weltweiten Programms der Vereinten Nationen (UN) zur Abschätzung der Wasservorkommen. Zentrale Aufgaben der Studie am Zentrum waren neben der Bewertung des Status der quantitativen und qualitativen Situation der Wasserressourcen und Wasserentnahmen das Herausstellen von Wasserkrisenherden und Konfliktpotenzialen bei der Bewirtschaftung gemeinsamer Wasservorräte. Darüber hinaus wurden Indikatoren zur Bewertung vorgestellt. Mit Hilfe der Indikatoren sollen Fachleuten im Wassersektor, Entscheidungsträgern und der Öffentlichkeit die Komplexität der Wassersektoren verständlich gemacht werden. Hier gilt es nicht nur politische und wirtschaftliche Probleme zu berücksichtigen, sondern auch soziale. Schließlich soll mit diesem Verständnis erreicht werden, die Bedeutung von Wasserproblemen zu erkennen, zu verstehen und durch nachhaltiges Wassermanagement zu minimieren.

Ergebnis

Die Ermittlung der globalen Wasserverfügbarkeit erfolgte mit dem hydrologischen Modul des globalen Wassermodells WaterGAP 2. Dafür sind Kenntnisse über das Klima und den hydrologischen Kreislauf von Bedeutung. Um die Bewirtschaftung integrierter Wasserressourcen bewerten zu können, sind Angaben über die Sektoren, die die Wasserverfügbarkeit beeinflussen und nutzen, notwendig. Dies sind die Sektoren Haushalt, Industrie und Landwirtschaft, die in dem Wassernutzungsmodul von WaterGAP Berücksichtigung finden. Mit einem Verbrauch von ca. 70% für die Bewässerung hat die Landwirtschaft den größten Anteil der gesamten weltweiten Wasserentnahmen, es folgen die Industrie (ca. 22%) und die Haushalte mit dem geringsten Anteil von 8%. Da die Bewirtschaftung häufig über Verwaltungs- und Ländergrenzen hinausgeht, bestimmt sich die kleinste Gebietseinheit auf Basis der Größe eines Wasser- bzw. Flusseinzugsgebiets. Als ein Indikator zur Bewertung von Wasserkrisenherden wurde der Quotient von Wasserentnahme und Wasserverfügbarkeit vorgestellt. In der abgebildeten Karte sind die unter "Wasserstress" stehenden Flusseinzugsgebiete dargestellt. Unter Wasserstress befinden sich Einzugsgebiete, in denen der Anteil des Wasserbedarfs mindestens 20% des Wasservorkommens ist (Cosgrove and Rijsberman 2000, Raskin et al. 1997). Die verschiedenen farblichen Kennzeichnungen verdeutlichen zudem den Sektor, der den größten Wasserverbrauch in diesem Gebiet hat.
Die Abbildung veranschaulicht die Dominanz des landwirtschaftlichen Sektors im Hinblick auf Wasserentnahmen. Mit zunehmender Industrialisierung und Reichtum eines Landes vergrößert sich jedoch der Wasserverbrauch der Industrie. Dies trifft in Zentraleuropa, USA, Japan und Korea sowie der Ukraine zu, wo aufgrund von genügend Niederschlag auf eine Bewässerung landwirtschaftlicher Flächen in hohem Maße verzichtet werden kann. Eine untergeordnete Rolle spielt der Wasserverbrauch durch Haushalte, dessen Dominanz sich nur in einigen wenigen Einzugsgebieten wiederspiegelt.

Weiterführung

Das Projekt wurde 2002 abgeschlossen. Das Zentrum produzierte zahlreiche thematische Karten und Datensätze, die im ersten Weltwasserentwicklungsbericht (World Water Development Report (WWDR), 2003) eingebunden wurden. Dieser Bericht wurde von der UNESCO anlässlich des dritten Weltwasserforums in Kioto (2003) vorgestellt. Des Weiteren finden sich die Ergebnisse dieser Studie auf der projekteigenen Webseite wwap.cesr.de

Auftraggeber

Sekretariat des "World Water Assessment Programme", UNESCO, Paris, Gordon J. Young

Projektlaufzeit

Februar 2002  −  Juli 2002

Projektleitung

Joseph Alcamo

Projektbeteiligte

Martina Flörke
Michael Märker
Sara Vassolo

Weiterführender Link

https://wwap.cesr.de