Forschungszentrum

INSTITUT FÜR UMWELTSYSTEMFORSCHUNG


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Themen für Studienprojekte

Bei Interesse an einem Thema stehen die unter "Betreuer" genannten Personen für weitere Auskünfte zur Verfügung.

Übersicht

Arbeitsgruppe Angewandte Systemwissenschaft

Arbeitsgruppe Ressourcenmanagement

Arbeitsgruppe Umweltökonomie

Arbeitsgruppe Ökologische Modellierung

 

 

Angewandte Systemwissenschaft

Siehe auch Liste möglicher Projektarbeiten in der Arbeitsgruppe Angewandte Systemwissenschaft

Auswirkungen zukünftiger Wasserkraftnutzung

Hintergrund: Erneuerbare Energien werden als nachhaltige Lösung unseres Energiebedarfes geshen.
Vor allem die Wasserkraftnutzung zur Gewinnung elektrischer Energie boomt weltweit und wird dies auch in naher Zukunft tun. Zur Zeit sind ca 3000 neue Staudämme mit einer erwarteten Stronerzeugung über 1 MW Leistung in Bau oder in Planung. Die Folgen dieses Booms werden vielfältig sein: bisher frei fliessende Gewässer werden segementiert, das Abflussregime und Lebensräume verändert, bisherige Landnutzungen verändert und Menschen müssen umgesiedelt werden, um nur einige Effekte zu nennen.

Ziel/Aufgabe: Als Grundlage für die Abschätzung von möglichen Folgen zukünftiger Wasserkraftnutzung sollen zukünftige Reservoirgrößen (Flächen, Volumina) für ausgewählte Einzugsgebiete (Afrika, Südamerika, Balkan) mit Hilfe von GIS ermittelt werden.

Voraussetzung: LV Geographische Informationssysteme

Betreuung: Dr. Jürgen Berlekamp

Analyse des Stands der Kläranlagentechnik in Deutschland

Hintergrund: Haushaltschemikalien und Inhaltsstoffe von Arzneimitteln werden mit dem häuslichen Abwasser in Kläranlagen eingetragen und gelangen so auch in Gewässer. Für viele Substanzen konnte gezeigt werden, dass die Eliminationseffizienz je nach Art der untersuchten Kläranlagen (Belebtschlamm, Tropfkörper) relativ ähnlich ist. Es wird deshalb in der Regel angenommen, dass der prozentuale Anteil der Fracht, der in Kläranlagen desselben Typs zurückgehalten wird, innerhalb einer gewissen Schwankungsbreite konstant ist. Im Zuge der Expositionsabschätzung von Chemikalien in Oberflächengewässern wird am IUSF mit dem GREAT-ER-Modell gearbeitet, das Angaben über die Emission aus den im Einzugsgebiet befindlichen Kläranlagen benötigt. Das Modell unterscheidet momentan zwischen vier sekundären und zwei tertiären Reinigungsstufen, für die prozentuale Eliminationseffizienzen für jede zu simulierende Substanz geschätzt werden müssen.

Ziel/Aufgabe: Es soll für zukünftige Projekte der aktuelle Stand der Kläranlagentechnik in Deutschland und in den Niederlanden erfasst werden. Eine eindeutige Zuordnung der Kläranlagen im Einzugsgebiet der Vechte in die aktuell implementierten vier Kategorien soll vorgenommen werden. Die Ergebnisse sollen als Entscheidungsgrundlage für die Frage dienen, ob eine Erweiterung des Modells bzgl. der Ergänzung von Reinigungsstufen aufgrund neuer Entwicklungen notwendig geworden ist.

Voraussetzung: LV Umweltsystemanalyse (ASW-506)

Betreuung: Volker Lämmchen, Dr. Jörg Klasmeier

Mikroverunreinigungen in Fließgewässern

Kurzbeschreibung: Mikroverunreinigungen in oberirdischen Gewässern sind ein noch nicht ausreichend erforschtes und in seinen langjährigen Auswirkungen noch nicht sicher abschätzbares Umweltrisiko. Insbesondere für Arzneimittel ist wegen ihrer Wirkung, z.B. von Antibiotika auf Mikroorganismen, der Verdacht auf Gewässerrelevanz jedoch begründet. Als Haupteintragspfad für viele Mikroverunreinigungen in Fließgewässer gelten kommunale Kläranlagen. Zukünftige Maßnahmen zur Reduktion von Einträgen sollten auf gesicherter Datengrundlage erfolgen. Diese soll durch eine flächendeckende Modellierung des momentanen Belastungszustandes oberirdischer Gewässer mit grafischer Darstellung der Ergebnisse und Ableitung eines möglichen Handlungsbedarfs auf kommunalen Kläranlagen erfolgen.

In diesem Arbeitsgebiet werden verschiedene aktuelle Projektthemen zum Verhalten von Arzneimitteln in Kläranlagen und der Simulation der räumlichen Verteilung in Flusseinzugsgebieten mit dem georeferenzierten Modell GREAT-ER angeboten. Im Anschluß an das Projekt kann auch die Bachelorarbeit in dem gewählten Themenbereich angefertigt werden. 

Betreuung: Jörg Klasmeier, Jürgen Berlekamp

Voraussetzungen: je nach Thema Kenntnisse aus den LV Umweltsystemanalyse und/oder Geografische Informationssysteme

Bearbeitungszeitraum: ab sofort

Plastikmüll in der Umwelt

Kurzbeschreibung: Plastikmüll ist eine der wichtigsten Quellen für Mikroplastik in der Umwelt. Sogenanntes sekundäres Mikroplastik entsteht durch die Fragmentierung größerer Partikel unter Umwelteinflüssen wie UV-Strahlung oder mechanische Belastung. Um die Belastung der Umwelt zu reduzieren ist zunächst die Kenntnis der Eintragsquellen und Eintragsmengen von Bedeutung.

Aktuell wird im Stadtgebiet Osnabrück die Belastung der Fließgewässer (Hase, Nette, Düte) experimentell bestimmt. Dazu wird der Müll an verschiedenen Stellen sowohl im Uferbereich als auch direkt im Fluss (Treibgut) gesammelt, quantitativ erfasst und kategorisiert. Die Auswertung der Daten soll dazu beitragen, die wichtigsten Eintragswege zu erkennen und geeignete Gegenmaßnahmen abzuleiten.

Für die Analyse der Daten muss eine relationale Datenbank aufgesetzt werden, in der die gefundenen Müllteile in festgelegte Kategorien eingeteilt und erfasst werden. Vorzugsweise geschieht dies nach dem Vorbild der Access-Datenbank für die Erfassung von Strandmüll an der Nordsee. In dem Projekt soll eine vereinfachte Version dieser hochkomplexen Datenbank erstellt und mit den vorhandenen Daten aus Osnabrück gefüllt werden. Das Entwerfen vordefinierter Abfragen zur Analyse und Erstellung von Übersichten sind ebenfalls Bestandteil des Aufgabenpakets.

Betreuung: Jörg Klasmeier, Beginn: ab sofort

Bestäuber Insekten – Die fleißigen Helfer der Landwirte

Kurzbeschreibung: Landnutzungsänderungen und Intensivierung der Landwirtschaft sind wesentliche Treiber des Biodiversitätsverlusts, besonders in landwirtschaftlich genutzten Landschaften. Diese nehmen einen immer größer werdenden Anteil der Erdoberfläche ein.  
In den letzten Jahrzehnten ist deshalb das Konzept der Anreizzahlungen entstanden. Durch diese sollen Landwirte dazu veranlasst werden, ihre Landnutzung ändern, um die negativen Auswirkungen auf den ökologischen Zustand (Biodiversität) zu minimieren.  
In diesem Projekt wird ein dynamisches Modell verwendet, mit dem die Effektivität solcher Zahlungen bestimmt werden kann. Der entstehende Zielkonflikt zwischen landwirtschaftlicher Produktion und dem Erhalt der Biodiversität kann ebenfalls beleuchtet werden.

n der bisherigen Modellstruktur ist die Landnutzungsentscheidung der Landwirte rein profitbasiert. Der ökologische Zustand keinen Einfluss. In Bezug auf Bestäuber könnte sich diese Annahme ändern, da Landwirte ein ökonomisches Interesse am Bestehen der Bestäuber haben. Ohne sie wäre ein Großteil der Ernte nicht möglich. Unter dem Aspekt der “Ökosystemdienstleistungen” ist der Wert der Bestäubung bereits sehr gut beschrieben. Ziel des Projekts ist eine Implementierung dieser Rückkopplung in das bestehende Landwirtschaftsmodell und dessen Interpretation. 

Voraussetzung: Gleichungsbasierte Modellierung (Differenzengleichungen)

Betreuung: Irina Vortkamp

Beginn: nach Vereinbarung

Transiente Phänomene in der Populationsökologie

Kurzbeschreibung: Bei der Modellierung von Populationsdynamiken wird häufig das Langzeitverhalten als Maß für den ökologischen Zustand eines Systems betrachtet. Die ökologisch relevanten Zeiträume liegen oft jedoch in näherer Zukunft und werden somit in einigen Fällen außer Acht gelassen. Transientes Verhalten beschreibt den Systemzustand vor dem Gleichgewichtszustand. Dieses kann hunderte (Mesotransients) oder tausende Zeitschritte (Long transients) andauern und gibt Auskunft über den Systemzustand in ökologisch relevanten Zeiträumen. 

In diesem Projekt soll anhand eines einfachen Beispielmodells eine mathematische Analyse des transienten Verhaltens durchgeführt werden.

Voraussetzung: Gleichungsbasierte Modellierung (Differenzengleichungen)

Betreuung: Irina Vortkamp

Beginn: nach Vereinbarung

Ressourcenmanagement

Überprüfung von Apps für nachhaltige/ethische Lebensmittel

Hintergrund: Seit 25 Jahren werden vermehrt Kennzeichnungen und dieverse Gütesiegel auf Verpackungen von Lebensmitteln eingesetzt, um den Verbrauchern den Einkauf zu erleichtern. Dies geschieht auf der Grundlage von Ernährungsfaktoren sowie von ethisch oder nachhaltig produzierten Lebensmitteln. Insgesamt wird dies zwar als eine positive Entwicklung angesehen, doch mittlerweile herrscht im Supermarkt eine sogenannte Informationsüberlastung (information overload) auf den verschiedenen Produkten vor. Für den Verbraucher ist es nicht einfach, alle Etiketten und die damit verbundenen Informationen in der begrenzten Zeit, die ihm zum Einkauf zur Verfügung steht, zu verarbeiten. Auf der anderen Seite besteht das Problem des Informationsdefizits (information deficit). Verbraucher wissen oftmals gar nicht, auf welchen Standards oder Kriterien die Labels aufgebaut sind und sind somit nicht imstande, die verschiedenen Vor- und Nachteile eines Produktes zu gewichten. Hinzu kommen Produkte aus der Frischetheke, auf deren Etiketten oft nur die Herkunft steht (z.B. Tomaten von italienischen Feldern oder aus niederländischen Gewächshäusern). Als Lösung für diese beiden Phänomene haben Drittanbieter mobile Anwendungen wie z.B. Barcode-Scanner (barcoo), Siegelklarheit, oder "Nachhaltiger Warenkorb" entwickelt, um Verbrauchern zu helfen, sich im Supermarkt oder auf dem Wochenmarkt zurechtzufinden.

Ziel des Projektes ist es, einen Beitrag zur Transparenz bei der Lebensmittelkennzeichnung zu leisten und den Verbraucher bei der Lebensmittelauswahl durch objektive Informationen zu unterstützen.

Die Aufgabe besteht zunächst darin, bestehende Apps für Lebensmittel (deutsch und international) nach vorgegebenen Kriterien auf Gebrauchstauglichkeit und Wirksamkeit zu analysieren. Dabei sollen die beiden genannten Schwerpunkte Ernährungsfaktoren und nachhaltige Erzeugung betrachtet werden. Basierend auf dieser Analyse sollen entweder bereits bestehende Apps angepasst werden oder auch neue Apps entwickelt werden.

Die Projektarbeit kann die Grundlage einer anschliessenden Abschlussarbeit sein, die sich z.b. mit der  Entwicklung eines analytischen Rahmens für die Bewertung bestehender Anwendungen befassen könnte.

Betreuung: Caroline van Bers

Weitere Themen für Projektarbeiten können bei Claudia Pahl-Wostl oder Johannes Halbe erfragt werden.

Umweltökonomie

Themen für Projektarbeiten können bei Stefanie Engel, Ann-Kathrin Kößler oder Fabian Thomas erfragt werden.

Ökologische Modellierung

Projektarbeiten am Helmholtz-Zentrum Leipzig können bei Karin Frank oder Andreas Huth erfragt werden.