Projekte
Aktuelle Projekte
Excellenzcluster Climate, Climatic Change, and Society (CliCCS)
Im Januar 2019 hat das Excellenzcluster „Climate, Climatic Change, and Society“ an der Universität Hamburg seine Arbeit aufgenommen. Es spannt einen großen thematischen Bogen von der Grundlagenforschung zur Dynamik des Klimasystems und zu sozialen Dynamiken bis hin zur transdisziplinären Untersuchung der Wechselwirkungen von Mensch und Umwelt.
CLiCCS erforscht den Klimawandel in einzigartiger Breite: Wie ändert sich das Klima und mit ihm die Gesellschaft, die wiederum auf das Klima zurückwirkt? Indem wir diese Veränderungen verstehen - einschließlich der gesellschaftlichen Anpassungen - lassen sich vorstellbare Klimazukünfte fundiert bewerten. Die übergeordnete Frage dabei lautet: Welche Klimazukünfte sind möglich – und welche sind plausibel?
Im CLiCCS Unterprojekt C1 werden nachhaltige Anpassungsszenarien für Städte entwickelt und bewertet – und tragen damit zum übergreifenden Forschungsziel von CLiCCS bei. Dabei konzentrieren wir uns auf das städtische System als Ganzes und werden die metabolischen und anthropogenen Strukturen inklusive ihrer Dynamik und Wechselwirkungen umfassend analysieren.
Zu diesem Zweck werden in C1 klimainduzierte Stressfaktoren untersucht, die vier Bereiche des Wassers betreffen: Grundwasseranstieg, Sturmfluten, Flusshochwasser und Sturzfluten durch Extremniederschlag. Unser Beitrag konzentriert sich auf den Einfluss von partikulärer Luftverschmutzung (im Wesentlichen aus dem Verkehrssektor) auf die urbane Niederschlagsentwicklung.
CLiCCS Website
CLiCCS Unterprojekt C1
Innovative Training Network GMOS-TRAIN
Schematic picture GMOS approach
GMOS-TRAIN ist ein europäisches Ausbildungsnetz, an dem fünfzehn Doktoranden aus zehn Einrichtungen beteiligt sind und das darauf abzielt, unser Verständnis des globalen Quecksilberzyklus zu verbessern und die Umsetzung des Minamata-Übereinkommens zu unterstützen. Im Rahmen des „Innovative Training Network“ (ITN) werden fünfzehn Nachwuchswissenschaftler (ESRs) an zehn Einrichtungen in den Bereichen Analyse und Modellierung von atmosphärischem und ozeanischem Quecksilber ausgebildet. Zwei von ihnen werden bei Hereon arbeiten. Darüber hinaus werden sechs weitere Doktoranden des Netzwerks zeitweise bei Hereon zu Gast sein. Zu den Aspekten von GMOS-TRAIN gehören die Entwicklung neuer Messtechnologien, die Bestimmung von Reaktionsgeschwindigkeiten und die Modellierung des globalen Transports und der Akkumulation entlang der Nahrungskette.
GMOS-TRAIN Website
SOURCE-FFR (Study On Ultrafine Particles in the Frankfurt Airport Region)
Flugzeuge gelten als wichtige Emittenten ultrafeiner Partikel (UFP), darunter versteht man Partikel mit einem Durchmesser kleiner 0,1 µm. Diese stehen im Verdacht, besonders gesundheitsgefährdend zu sein. Das Forum Flughafen und Region (FFR) hat ein Konsortium von Forschungseinrichtungen, zu dem das Hereon gehört, mit einer umfassende Untersuchung zur Belastung der Luft durch UFP und deren gesundheitlicher Wirkung in der Rhein-Main-Region um den Frankfurter Flughafen beauftragt.
Im ersten Teil der Studie, der sog. Belastungsstudie soll unter anderem Auskunft darüber gegeben werden, welche Quellen für UFP es in der Rhein-Main-Region gibt, welche Relevanz diese haben und wie sich die UFP-Emissionen im Raum verteilen bzw. ausbreiten. Hierzu werden zahlreiche Beobachtungen von UFP mit der besten zur Verfügung stehenden Messtechnik gemacht. Zum einen sollen die Flugzeugemissionen in den verschiedenen Phasen von Start und Landung möglichst gut erfasst werden. Zum anderen soll die Ausbreitung von UFP studiert werden. Hierzu verwendet das Hereon in der Studie das am Institut entwickelte Chemietransportmodell EPISODE-CityChem. Durch die Modellierung können die Beiträge verschiedener Gruppen von Emittenten zur gesamten UFP-Konzentration unterschieden werden. Zudem kann die räumliche Verteilung der Belastung mit UFP ermittelt werden.
SOURCE-FFR Website
LUKAS (Mobiles Warnsystem für Luftschadstoffe - Mess- und Warnsystem für den Gesundheits-, Umwelt- und Katastrophenschutz)
Ziel von »LUKAS« ist die Entwicklung eines neuartigen mobilen Mess- und Warnsystems zur Überwachung und Detektion von Schadstoffen in der Atmosphäre. Das System soll in der Lage sein, luftgetragene Feinstäube und einzelne Aerosolpartikel in Echtzeit auf ihre chemische Zusammensetzung und ihren Schadstoffgehalt im Ultraspurenbereich zu analysieren und mit einer stetig erweiterten Datenbank abzugleichen. Durch die Echtzeit-Datenanalyse und eine Ausbreitungsmodellierung erfolgt zeitgleich eine Ortung der Schadstoffquelle. Durch die Prognose der Schadstoffausbreitung soll eine prospektive Warnmeldung an eine Basis bzw. an die Bevölkerung, z.B. per Web-App gegeben werden. Die eingesetzte Messtechnik basiert auf einem innovativen Verfahren der Lasermassenspektrometrie zur schnellen chemischen Untersuchung einzelner Partikel im Mikro- und Nanometerbereich in Kombination mit weiteren Sensoren.
Das Hereon betreibt in LUKAS sein Chemietransportmodell EPISODE-CityChem und das Schiffsemissionsmodell MoSES. Für die Ausbreitungsrechnung von einzelnen Schiffsabgasfahnen wird das Schiff als sich bewegende Punktquelle betrachtet. Damit können an der Küste beobachtete Aerosolpartikel bestimmten Schiffen zugeordnet werden.
LUKAS Website
Abgeschlossene Projekte
SCIPPER: Shipping Contributions to Inland Pollution – Push for the Enforcement of Regulations
SCIPPER ist ein von der EU im Forschungsrahmenprogramm Horizon 2020 gefördertes Projekt. Die 18 Projektpartner kommen aus Forschung, Behörden und Industrie in 8 europäischen Ländern sowie aus China. Ziel des Projektes ist es zum einen, unterschiedliche Technologien zur Überwachung der Einhaltung der weltweiten Standards von Schiffsabgasen zu untersuchen. Zum anderen soll der Einfluss der Schiffsabgase auf die Luftqualität für verschiedene Szenarien von künftigen globalen Regularien mit Hilfe von Modellrechnungen bestimmt werden.
Im Einzelnen werden folgende Ziele verfolgt:
• Implementierung und Anwendung derzeitiger und innovativer Techniken zur Überwachung von Schiffsemissionen in Messkampagnen an Bord von Schiffen
• Ermittlung des Potentials unterschiedlicher Technologien zur kosteneffizienten Durchsetzung der Regularien für Schiffsemissionen
• Verbesserung der Werkzeuge und Methoden zur Quantifizierung des Schiffseinflusses auf die Luftqualität
• Bestimmung von Schwachstellen in derzeitigen und geplanten Regelungen zu Schiffsemissionen sowie Entwicklung von Empfehlungen an Politik und Behörden zu deren Durchsetzung
SCIPPER Website
CSHIPP: Clean Shipping Project Platform
CSHIPP ist ein von der EU im Interreg Ostsee Programm gefördertes Plattform-Projekt. Es basiert auf 7 laufenden oder abgeschlossenen Interreg oder BONUS Projekten im Ostseeraum, die sich alle mit den Möglichkeiten für eine saubere Schifffahrt und dem Einfluss der Schifffahrt auf die Umwelt beschäftigen. Insgesamt nehmen 14 Partner aus 8 Ländern teil, hinzu kommen 13 assoziierte Partner.
In CSHIPP werden die Resultate verschiedener Projekte zusammengeführt, um ein umfassenderes Bild über den Einfluss der Schifffahrt auf die Umwelt zu erlangen und gleichzeitig die wirtschaftlichen Möglichkeiten, die in der Entwicklung einer sauberen Schifffahrt liegen, zu zeigen. Darauf aufbauend sollen neue Ideen für Projekte, die eine nachhaltige Schifffahrt im Ostseeraum fördern, entwickelt werden.
CSHIPP Website
CLINSH - Clean Inland Shipping
CLINSH ist ein von der EU unter dem LIFE Programm gefördertes Forschungsprojekt, das zum Ziel hat, technische Maßnahmen zur Abgasreduktion bei Binnenschiffen auf ihre ökologische und ökonomische Effizienz zu untersuchen. Beteiligt an diesem Projekt sind 17 Partner aus Forschung, Industrie und Behörden aus den Niederlanden, Belgien, Großbritannien und Deutschland.
Um die 40 Schiffe werden über einen Zeitraum von zwei Jahren mit Sensoren ausgestattet, die unter anderem den Ausstoß von Stickoxiden im laufenden Betrieb kontinuierlich messen. Dabei beinhaltet die vermessene Flotte Schiffe mit verschiedenen Abgasreinigungstechnologien, Schiffe mit konventionellen Motoren und solche, die während der Messkampagne umgerüstet werden.
Mit Hilfe von Modellansätzen werden die daraus gewonnenen Erkenntnisse auf die gesamte Binnenverkehrsflotte des Rheins/Waal, der Maaß und der Schelde extrapoliert sowie zukünftige Szenarien im Hinblick auf den Einfluss verschiedener politischer Maßnahmen hinsichtlich ihrer Wirkung auf die Luftqualität evaluiert.
CLINSH Website
SMURBS – Smart Urban Solutions
Smart Urban Solutions (SMURBS) ist ein transnationales Projekt im Rahmen des EU-Rahmenprogramms Horizont 2020. SMURBS befasst sich mit den ERA-PLANET-Themenbereichen „Intelligente Städte und belastbare Gesellschaften“.
Das ultimative Ziel von SMURBS ist die Förderung und Koordinierung des „Smart-City“ Ansatzes in einem europäischen Städtenetzwerk, das der Notwendigkeit eines gemeinsamen Ansatzes zur Verbesserung der ökologischen und gesellschaftlichen Widerstandsfähigkeit gegen städtische Umweltverschmutzung, Naturkatastrophen und vom Menschen verursachte Katastrophen sowie unkontrolliertes Stadtwachstum dient.
SMURBS bereitet die Voraussetzungen für die Integration der immer noch fragmentierten, multiskalierten und multi-temporalen Erdbeobachtungsressourcen in Informations- und Entscheidungsinstrumente für Bürger und Kommunalverwaltungen zur Unterstützung von GEOSS und der Ziele für nachhaltige Entwicklung.
Im Bereich der Luftqualität entfaltet SMURBS das gesamte Spektrum der technologisch verfügbaren Methoden für die nächste Generation von Stadtüberwachungskapazitäten, Untersuchungen von Schadstoffen mit zunehmender Bedeutung unter Einsatz von hochauflösenden Stadtmodellen, die an die modernen Anforderungen des Luftqualitäts-Managements angepasst sind.
Zu den zielgerichteten Aktivitäten des Projekts gehören zum Beispiel:
• Integration vorhandener oder neuer Erdbeobachtungs-Plattformen für Luftverschmutzung in ein „Smart-City“ Umfeld.
• Stärkung des Bürgerengagements und des Umweltbewusstseins in der Gesellschaft und die Förderung von „Smart-City“ Lebensstilen.
• Nutzung des Potenzials von Copernicus Diensten zur Generierung von Erdbeobachtungslösungen, z. B. basierend auf Landnutzungsinformationen und Atmosphärenüberwachungsdiensten.
• Für relevante Stakeholder wird SMURBS robuste und umfassende Smart-Urban-Lösungen zur Verfügung stellen, z.B. Systeme zur Förderung informierter Entscheidungen und Bereitstellung zeitnaher Open-Access Datensätze.
• Einbeziehung von städtischen Behörden während und nach der Projektlaufzeit, um dort intelligente Lösungen einzuführen, auf denen in Zukunft aufgebaut werden kann.
SMURBS Website
SeAir
ShipCHEM
Schiffsemissionen belasten die Atemluft nicht nur an den europäischen Küsten sondern vor allem auch in China, dem Land mit den weltweit größten Häfen und einem entsprechend dichten Schiffsverkehr. In dem von der DFG geförderten deutsch-chinesischen Projekt ShipCHEM (Regional air quality impacts of ship emissions from megaports in the Yangtze River Delta, China, and in Northern Europe) werden Schiffsemissionen an Bord vermessen und ihre Ausbreitung im Nah- und Fernfeld von Schiffen mit Modellen untersucht. Das Projekt ist eine Kooperation der Tongji-Universität und der Fudan Universität in Shanghai mit dem Hereon, das auch den befristeten Austausch von Personal vorsieht.
Am Hereon werden innerhalb von ShipCHEM zwei Doktorarbeiten durchgeführt. In einer Arbeit wird das mikroskalige Modell MITRAS, das an der Universität Hamburg entwickelt und betrieben wird, genutzt, um die Ausbreitung von Schiffsabgasfahnen im Nahfeld eines großen Schiffes zu beschreiben und hieraus Parametrisierungen für Modelle auf der Stadtskala zu entwickeln. In einer weiteren Arbeit wird ein regionales Schiffsemissionsmodell entwickelt, das sowohl in Europa als auch in China angewendet werden kann. Die Emissionsdaten werden in ein regionales Chemietransportmodell gespeist, um den unterschiedlichen Einfluss von Schiffsemissionen in Nordeuropa und in China zu quantifizieren und die Wechselwirkungen mit Schadstoffen aus anderen Quellen zu untersuchen.
CNSS - Clean North Sea Shipping
Clean North Sea Shipping (CNSS) ist ein von der EU im Rahmen des Europäischen Regionalen Entwicklungsfonds (ERDF) gefördertes INTERREG IVB Nordsee Projekt. Die Partner kommen aus 6 Nordseeanrainerstaaten, unter ihnen sind neben Forschungszentren und Universitäten auch Häfen, Städte und Behörden. Ziel von CNSS ist eine saubere Schifffahrt mit weniger Luftverschmutzung im Nordseeraum. Dazu untersuchen die Projektpartner verschiedene Technologien zur Reduktion von Schiffsabgasen, darunter die Nutzung von Flüssiggas als Treibstoff sowie die Versorgung von Schiffen mit Landstrom im Hafen. CNSS will politische Prozesse zur Entwicklung einer sauberen Schifffahrt auf europäischer, nationaler und regionaler Ebene unterstützen. Grundlage dafür sind u.a. die folgenden Aktivitäten:
• Erstellung eines detaillierten Schiffsemissionsregisters für die Nordsee
• Bestimmung des Anteils der Schifffahrt an der Konzentration von atmosphärischen Schadstoffen im Küstenraum mittels Chemietransportmodellierung
• Analyse der technischen Möglichkeiten zur Emissionsminderung
• Entwicklung von Emissionsszenarien für die Zukunft
CNSS Website
SAIL
Mehr als 90 % des globalen Frachtvolumens wird von Schiffen transportiert. Steigende Treibstoffpreise und die Notwendigkeit zur Reduktion von Luftschadstoffen aus dem Schiffsverkehr machen alternative, saubere Antriebssysteme auch wirtschaftlich interessant. Im SAIL Projekt werden neuartige Hybridsysteme, die herkömmliche Antriebe mit Dieselmotoren mit neuen Segeltechnologien kombinieren, entwickelt. Konzeptstudien zur technischen Realisierbarkeit von Hybridantrieben werden in SAIL mit Windverfügbarkeitsstudien verbunden, um Szenarien für die zukünftige Nutzung von Windantrieben zu entwickeln. Es werden Geschäftsmodelle für die Betreiber von Hybrid-Segelschiffen und für potenzielle Investoren erstellt. Ebenso untersucht das Projekt Anreizsysteme, die die Entwicklung von Hybrid-Segelschiffen fördern könnten. Das Helmholtz-Zentrum Hereon berechnet die erreichbare Reduktion von Luftschadstoffen und untersucht den Nutzen für die Umwelt durch die verringerte Belastung der Luft mit Schadstoffen aus Schiffsabgasen.
SAIL ist ein von der EU gefördertes INTERREG IVB Nordsee Projekt, das von 2012 bis 2015 läuft. In SAIL haben sich 17 Partner aus 7 Nordseeanrainerstaaten zusammengeschlossen.
SAIL Website
SHEBA - Sustainable Shipping and Environment of the Baltic Sea region
Das BONUS Projekt SHEBA hat führende Forschergruppen aus den Gebieten Schiffsemissionen, Atmosphären-, Ozean-, und Lärmausbreitungsmodellierung, Atmosphärenchemie und mariner Chemie, mariner Ökologie, Umweltökonomie und den Sozialwissenschaften zusammengeführt, um ein umfassendes Assessment der ökologischen, ökonomischen und sozialen Folgen des Schiffsverkehrs in der Ostsee zu erarbeiten. Die Analyse sollte die Entwicklung von relevanten Politikinstrumenten auf der EU-, Ostseeregion-, nationalen und lokalen Ebene unterstützen.
Das Projekt analysierte unterschiedliche Treiber des Schiffsverkehrs, ermittelte heutiges und zukünftiges Schiffsverkehrsaufkommen und berechnete einen Satz von Szenarien, die für die Berechnung von Emissionen in den Wasserkörper, in die Atmosphäre und von Unterwasserlärm. Dazu wurde ein gegenwärtig einzigartiges Emissionsmodel genutzt, das auf der Basis von Automatic Identification System (AIS) Schiffsbewegungsdaten beruht.
Wir haben im Rahmen von SHEBA umfassende Berechnungen der Konzentrationen von Schadgasen aus dem Schiffsverkehr mit Hilfe von Chemietransportmodellen auf regionaler und Stadtskala beigetragen sowie die Dissemination von Ergebnissen und die Zusammenarbeit mit Stakeholdern koordiniert.
SHEBA Website
SHEBA Informationsportal
GMOS - Global Mercury Observation System
Im EU Projekt Global Mercury Observation System (GMOS) wird ein globales Beobachtungs-Netzwerk für Quecksilber in der Atmosphäre aufgebaut. Ziel ist es, die zeitlich-räumliche Verteilung der Quecksilber-Konzentrationen in der Umgebungsluft und im Niederschlag durch koordinierte Messungen über einen langen Zeitraum weltweit zu erfassen. Das Beobachtungsnetzwerk wird durch regionale und globale Atmosphärenmodelle ergänzt. Durch die Modellierung können Lücken im Beobachtungsnetzwerk geschlossen werden um ein umfassenderes Bild der Quecksilberverteilung in der Umwelt zu gewinnen. Chemietransportmodelle helfen auch, den globalen Transport von Quecksilber, seine chemische Umsetzung in der Atmosphäre sowie den Kreislauf zwischen verschiedenen Umweltkompartimenten besser zu verstehen.
GMOS wird im 7. Forschungsrahmenprogramm für den Zeitraum 2010-2015 gefördert. Das Projekt hat 24 Partner aus 20 Ländern der Erde.
GMOS Website
MeSMarT
In MeSMarT (Messungen von Schiffsemissionen in der marinen Troposphäre) werden Transport und chemische Umwandlung von Schiffsemissionen in der Nordsee untersucht. Moderne Fernerkundungsmethoden wie MAX-DOAS und Satellitendaten werden mit in-situ Messungen auf Forschungsschiffen und an Küstenmessstationen verknüpft, um die Ausbreitung von Schiffsemissionen in der marinen Grenzschicht zu untersuchen. Eine detaillierte Erfassung der Schiffsemissionen in der Nordsee und die nachfolgende Anwendung des Chemietransportmodells CMAQ ermöglichen es, den Einfluss der Emissionen auf den Küstenraum und die Nordsee zu untersuchen.
Die Partner in diesem 3-jährigen Projekt (2012-2015) sind das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie, das Institut für Umweltphysik der Universität Bremen und die Arbeitsgruppe Chemietransportmodellierung am Institut für Küstenforschung.
NOSCCA - North Sea Region Climate Change Assessment
NOSCCA ist eine aus der Wissenschaftsgemeinde entsprungene Initiative – angestoßen durch Hereon, die es sich zum Ziel gesetzt hat, einen umfassenden Klimabericht für den gesamten Nordseeraum zusammenzustellen. Das interdisziplinäre und transdisziplinäre Assessment wird sich allen Aspekten des vergangen, gegenwärtigen und zukünftigen Klimawandels im Großraum Nordsee widmen. Zudem werden die Auswirkungen des Klimawandels auf die marinen und terrestrischen Ökosysteme und sozio-ökologischen Sektoren betrachtet.
NOSCCA Website