Die Müllverbrennung hat sich in der BRD als wichtiges Glied in der Entsorgungskette etabliert. Bei der thermischen Verwertung fällt als Restprodukt u. a. Müllverbrennungsschlacke (MV-Schlacke) an, die deponiert oder wiederverwertet wird. Eine vollständige Abtrennung umweltrelevanter Schadstoffe (vorwiegend Schwermetalle) kann mit dem Verfahren der Müllverbrennung jedoch nicht erreicht werden. Eine nachhaltig umweltbewußte Entsorgung der Schlacke setzt daher voraus, daß sich das Schlacke-Material nach Ablagerung weitestgehend neutral in seiner natürlichen Umgebung verhält. Zahlreiche Untersuchungen verschiedener Autoren haben gezeigt, daß das Auslaugungsverhalten der Schlacke und damit auch das Freisetzen von Schadstoffen bei Ablagerung, sehr stark von den Umgebungsbedingungen abhängt. Wesentlich dabei sind vor allem der Wasserumsatz und die hydrogeochemischen Milieubedingungen im gesamten Ablagerungssystem. Geringe Wasserumsätze und spezielle pH-Bedingungen des Carbonatpufferbereichs bedingen besonders günstige und stabile Verhältnisse. Daraus ist abzuleiten, daß hauptsächlich dort gegenüber MV-Schlacken langfristig ablagerungsfreundliche Bedingungen herrschen, wo einerseits geringe Wasserumsätze und andererseits hohes Puffervermögen durch carbonatische Phasen und prinzipiell geringes Wasserleitvermögen vorausgesetzt werden können. Unter diesen Gesichtspunkten wurden relevante naturräumliche Standortfaktoren definiert, die im Rahmen einer modellhaften Standortanalyse für den Raum Unterfanken (Nordbayern) eingesetzt wurden. Die Haltung, Analyse und Bewertung der vielfältigen, raumbezogenen Daten zu den einzelnen Faktoren erfolgte dabei in einem Geoinformationssystem (GIS) mit Datenbankanbindung. In einer abschließenden Synthese wurden alle Faktoren zusammengeführt und hinsichtlich der Ablagerungsfreundlichkeit unterschiedlicher Naturräume Unterfrankens gegenüber MV-Schlacke bewertet. Im Modell Standortanalyse wurden Bewertungsansätze gewählt, die auf Grundlagen der FUZZY-Logik beruhen. Als wesentliches Ergebnis der Arbeit kann festgehalten werden, daß vorwiegend die Talräume als Ablagerungsstandorte langfristig ungeeignet erscheinen sowie die sandsteindominierten (Spessart, Südrhön, Odenwald) oder vorwiegend von Kristallingestein eingenommenen (Vorspessart) Gebiete mit vergleichsweise hohen Gesamtabflußraten, hohen Durchlässigkeiten sowie geringem Puffervermögen in den Deckschichten. Aufgrund der klimatisch günstigen Position und der geeigneten Deckschichtenverhältnisse erscheinen besonders weite Teile der Mainfränkischen Platten als ablagerungsfreundlich. / Waste incineration in the Federal Republic of Germany has become an important and environmental conscious link within the waste disposal systems. The thermal process generates a residue called municipal solid waste incineration ash, which has to be disposed or recycled. A complete separation of relevant pollutants (primarily heavy metals) trough the thermal waste treatment is impossible. A environmentally (sustainable) acceptable disposal requires that the incineration ash behaves vastly neutral in a it’s new depositional milieu. Leaching and mobilization of pollutants from the incineration ash mainly depends on environmental conditions. Water budget and hydrogeochemical conditions in the entire depositional system are of fundamental importance. Low water budgets, pH-conditions of carbonate buffer systems and in principle lower hydraulic conductivity provide favorable and stable relations. Therefore, disposal of incineration ash is presumably advantageous where these conditions occur naturally within geological surface lithologies. Using relevant natural site parameters such as average annual runoff or surface carbonate content, several regions of Lower Franconia (Northern Bavaria) were analyzed. Assessment, management, and processing of the spatially diversified data was accomplished using a Geographic Information System (GIS) with database connection. Suitability modeling was achieved by incorporating FUZZY-LOGIC computations. The principle result of the investigation shows that valleys and areas with predominating sandstone lithologies (Spessart, Südrhön, Odenwald) or crystalline rocks (Vorspessart) of high run-off, low carbonate buffering capa-cities and high permeability are not suitable for incineration ash disposal. In contrast, the greater part of the Mainfränkische Platten are tends to be expedient for disposal due to promising surface geologies and clima.

Zugl.: Würzburg, Univ., Diss., 2006

Universiẗat, Diss., 2006--Würzburg.

Thesis (doctoral)--Universität, Würzburg, 2001. / Includes bibliographical references (p. [217]-230).

Die vorliegende Untersuchung befaßt sich mit den Einsatzmöglichkeiten von Geoinformationssystemen (GIS) bei der Bewertung von Einzelstandorten oder größeren zusammenhängenden Gebieten im Hinblick auf die Eignung zur thermischen Nutzung des flachen Untergrundes bis 200m Tiefe. Untersuchungsregion ist der Regierungsbezirk Unterfranken in Nordbayern (8500km2). Die durchgeführten Arbeiten beinhalten die Ermittlung, Sammlung und Organisation der für die Bewertung notwendigen Basisdaten, die Festlegung geeigneter Bewertungskriterien für die verschiedenen Verfahren der thermischen Nutzung und die Erarbeitung von Bewertungskonzeptionen. Unterschiedliche Bewertungsansätze wurden auf die Untersuchungsregion bzw. auf Ausschnitte angewendet und die Ergebnisse in Form einer qualitativen Aufwand-Nutzen-Analyse verglichen. Besonders eingehend wurden Möglichkeiten zur Erstellung von Übersichtsdarstellungen mittleren Maßstabs sowie ein „Expertensystemansatz" betrachtet, der eine interaktive, individuelle Standortanalyse ermöglicht. Für den Expertensystemansatz wurde eine entsprechende Anwendung in einer GIS-Umgebung (Avenue, ArcView GIS 3.2) programmiert. Wesentlicher Bestandteil beider Konzeptionen ist ein quasi-dreidimensionales geologisch-hydrogeologisches Untergrundmodell, das die Berücksichtigung der dreidimensionalen Verteilung der relevanten Untergrundparameter bei der Standortbewertung erlaubt. Die Arbeit beinhaltet eine Erläuterung der maßgeblichen Verfahren der thermischen Nutzung des Untergrundes unter besonderer Berücksichtigung der geologischen Anforderungen, eine Beschreibung der beteiligten geologischen, hydrogeologischen und physikalischen Parameter und Prozesse, eine Übersichtsdarstellung der geologischen Verhältnisse in Unterfranken sowie eine Einführung in die angewendeten GIS-Konzepte und Methoden. Zur thermischen Nutzung des flachen Untergrundes bis etwa 200m Tiefe bestehen prinzipiell zwei Möglichkeiten: die Gewinnung von Niedrigtemperaturwärme aus Boden und Grundwasser mit Hilfe von Wärmepumpen sowie die saisonale Speicherung von Solar- oder Überschußwärme in Erdwärmespeichern. Beide Verfahren sind auch zu Kühlzwecken einsetzbar. Obwohl entsprechende Techniken seit mehreren Jahrzehnten untersucht werden, sind thermische Nutzungen des flachen Untergrundes in Deutschland, verglichen mit anderen Ländern wie der Schweiz, Schweden oder den USA, bislang wenig verbreitet. Grund hierfür ist auch das Fehlen regionalspezifischer Untersuchungen, die den potentiellen Nutzern schon im Vorfeld ihrer Planungen die Möglichkeiten und Einschränkungen an ihrem Standort aufzeigen. Die Eignung eines Standorts wird durch naturräumliche Faktoren (geologisch-physikalische, klimatische und geomorphologische Bedingungen), infrastrukturelle Faktoren (Besiedlungsstruktur, Erschließung) und durch rechtliche Faktoren (Genehmigungsfragen, Nutzungsbedingungen) bestimmt. Insgesamt ergibt sich aus der Vielzahl von Einflußfaktoren ein komplexes System, das, da es vorrangig durch raumbezogene Parameter bestimmt ist, am sinnvollsten in einem GIS beschrieben und analysiert werden kann. Ein solches GIS muß zum einen die erforderlichen Basisdaten, zum anderen spezielle Analyseverfahren zur Verfügung stellen. Weiterhin müssen Kriterien vorhanden sein, die auf die in der Untersuchungsregion vorliegenden Verhältnisse anwendbar sind und eine aussagekräftige Beurteilung erlauben. Mit diesen drei Komponenten erhält der Benutzer des GIS die Möglichkeit, Bewertungen für eine vom ihm gewünschte Anlagenkonzeption an einem bestimmten Standort zu erstellen. Die Aufstellung angemessener Bewertungskriterien stellt dabei eine der wesentlichen Schwierigkeiten dar. Zusätzlich ist es bereichsweise schwierig oder gar unmöglich, die für die Analyse notwendigen Basisdaten bereitzustellen. Vergleichsweise unproblematisch ist dagegen die Festlegung angemessener Analyseverfahren. Der Schwerpunkt der Untersuchung lag auf der Beantwortung der Frage, inwieweit sich GIS sinnvoll bei der Standortbewertung für die thermische Nutzung des Untergrundes in Unterfranken einsetzen lassen. Dabei konnte festgestellt werden, daß der Einsatz von GIS für die Erstellung von Übersichtskarten mittleren Maßstabs des Potentials bis etwa 1:100.000 möglich und mit nicht allzu hohem Aufwand durchzuführen ist. Die Erstellung solcher Karten erscheint sinnvoll für die Information von Bürgern, planenden Firmen und Genehmigungsbehörden sowie zur Ermittlung des Potentials im Rahmen von überregionalen Planungen. Entsprechende Karten können gedruckt oder in digitalem Format verbreitet werden. Im Fall der digitalen Verbreitung ist eine interaktive Benutzerführung realisierbar. Solche Übersichtskarten bieten aber weder eine echte Hilfestellung für die Planung konkreter Projekte noch kann von ihnen eine rechtliche Sicherheit im Bezug auf Genehmigungsfragen erwartet werden. Ein deutlich höherer Arbeitsaufwand ist zur Erstellung von GIS-Anwendungen erforderlich, die konkret zur Anlagenplanung bei bereits festgelegtem oder noch zu ermittelndem Standort eingesetzt werden sollen. Da hier individuelle lage- und projektspezifische Gegebenheiten zu berücksichtigen und Informationen aus unterschiedlichen Fachgebieten zu verarbeiten sind, bietet es sich an, solche „Planungsinstrumente" in Form sogenannter „Expertensysteme" zu konzipieren. In einem solchen System wird die Eignung eines Standortes entsprechend einer vom Nutzer vorgegebenen Anlagenkonzeption individuell bestimmt. Der Vorteil eines solchen interaktiven Konzepts liegt darin, daß es weitaus flexibler ist als ein Kartenwerk, das im Allgemeinen nicht beliebig oft aktualisiert und an geänderte Anforderungen angepaßt werden kann. In das Expertensystem können Berechnungs- und Auslegungsprogramme, die Daten aus dem GIS beziehen, einbezogen werden. Grundvoraussetzung für eine aussagekräftige Beurteilung der geologisch- hydrogeologischen Situation innerhalb eines solchen Expertensystems ist ein dreidimensionales Untergrundmodell, das es ermöglicht, teufenabhängige Informationen über relevante Parameter am betrachteten Standort abzurufen und diese mit Hilfe von angepaßten Bewertungsalgorithmen zu verarbeiten. Die Detailtreue des Modells ist dabei gleichermaßen bestimmend für die Signifikanz der Bewertungsergebnisse, wie die angemessene Definition der Bewertungskriterien. In der vorliegenden Untersuchung wurde für einen neun Blätter der TK25 umfassenden Ausschnitt im südlichen Unterfranken ein entsprechendes Untergrundmodell erstellt. Die Erstellung eines anwendungstauglichen Expertensystems war im Rahmen dieser Untersuchung nicht möglich. Es wurde allerdings eine GIS-Anwendungen erstellt, die die grundlegenden Elemente eines Expertensystems beinhaltet. Dieses Programm ermöglicht es, Standortbewertungen für Einzelpunkte oder größere zusammenhängende Flächen zu berechnen und zusätzlich alle relevanten Informationen, die in der Datenbasis enthalten sind, abzurufen. Die Ergebnisse können kartenmäßig dargestellt oder in Form eines Ergebnisprotokolls ausgegeben werden. Der Schwerpunkt des Bewertungskonzepts wurde auf die Bewertung von Erdsondenwärmespeichern gelegt, es können aber auch Standortbewertungen für erdgekoppelte Wärmepumpenanlagen mit Erdsonden erstellt werden. Der Benutzer hat neben der Auswahl des zu bewertenden Verfahrens die Möglichkeit, die Tiefe, für die die Bewertung gültig sein soll, festzulegen. Darüberhinaus kann festgelegt werden, ob die Bewertung beispielsweise unter Einbeziehung rechtlicher Fragestellungen erfolgen soll. Es zeigt sich, daß von einem solchen System ein hoher Nutzen zu erwarten ist. Gleichzeitig ist der Aufwand zur Erstellung sehr hoch. Die Datenerhebung und –aufbereitung stellt dabei den weitaus größten Arbeitsaufwand dar. Ob es lohnend ist, entsprechende Expertensysteme für größere Gebiete zu erstellen, hängt von der zukünftigen Entwicklung der oberflächennahen thermischen Nutzung des Untergrundes ab. Derzeit scheint die Nachfrage, in Anbetracht der zu erwartenden Kosten, noch gering. Neben der grundsätzlichen Betrachtung der Einsatzmöglichkeiten von GIS, wurde das geologische Potential für thermische Nutzungen des flachen Untergrundes in Unterfranken untersucht. Es konnte gezeigt werden, daß für die Speicherung thermischer Energie im Untergrund mit vertikalen Erdsonden mäßig gute bis gute Voraussetzungen bestehen. Das Potential wird allerdings durch infrastrukturelle und vor allem rechtliche Einschränkungen gemindert. Dagegen sind die geologischen Verhältnisse für die Aquiferspeicherung ungeeignet. Die Gewinnung von Wärmeenergie aus dem Untergrund mit Hilfe von Wärmepumpen ist in Unterfranken aus geologischer Sicht in sehr vielen Bereichen möglich. Besonders geeignet sind vertikale Erdreichwärmetauscher (Erdsonden), die in fast allen Gebieten eingesetzt werden können. Viele Gebiete weisen sogar ausgesprochen günstige Voraussetzungen auf. Die Einsatzmöglichkeiten von grundwassergekoppelten Wärmepumpen beschränken sich dagegen auf die pleistozänen Aquifere der Flußtäler, die zwar aufgrund der hohen Besiedlungsdichte ein gesteigertes Nachfragepotential aufweisen, anderseits aber bereits intensiv für die Vorrang genießende Trinkwasserversorgung genutzt werden. Die Ergebnisse dieser Untersuchung gelten vorwiegend für den Raum Unterfranken. Sie sind aber weitgehend auch auf das Süddeutsche Schichtstufenland und andere, von mesozoischen Gesteinen geprägte Bereiche übertragbar. Deutliche Unterschiede bezüglich der geologisch-hydrogeologischen Situation bestehen dagegen z.B. im süddeutschen Molassebecken oder im gesamten Bereich der norddeutschen Tiefebene. Die entwickelten Bewertungskonzeptionen können letztlich an vielfältige geologische Verhältnisse angepaßt werden. Ihre Anwendung beschränkt sich dabei nicht auf die Verfahren der thermischen Nutzung des Untergrundes, sondern ist prinzipiell in allen Bereichen möglich, in denen eine geologisch-hydrogeologische Beurteilung des Untergrundes erforderlich ist. / The objective of this thesis is to show how GIS can be used to assess single sites or larger areas with respect to their suitability for different geothermal applications that can be applied in low depths of up to 200m. The study area of about 8500km2 is located in the north-western region of Bavaria, Germany. The corresponding study included: the collection, input and organization of the relevant data, the definition of the criteria necessary for the suitability analysis and finally the development of several assessment concepts. A variety of approaches have been examined and applied to the study area. The different concepts were evaluated and analyzed regarding the relation between effort and use. The two most promising concepts were developed and studied in greater detail. The first of these concepts is a method to produce simple medium scale overview maps. The second is based on the concept of expert-systems. It provides a means for an interactive, site- and project-specific analysis of the geo- and hydrogeological situation at a location. A GIS application representing a small expert system was developed within ArcView GIS in Avenue. The most important part of this assessment concept is a three-dimensional geological underground model. This model is used to store and analyze the relevant three-dimensional distributed lithological thermal and hydrogeological properties of the subsoil. The thesis gives a brief description of the relevant geothermal techniques, a detailed explanation of the relevant geological, hydrogeological and thermophysical processes involved, a geological overview of Lower Franconia and an introduction to the GIS methods used. There are two ways of using the shallow underground up to a depth of 200m with geothermal techniques: The extraction of heat from rock or groundwater with Ground Source Heat Pumps (GSHP) and the seasonal storage of solar or waste heat in Underground Thermal Energy Storages (UTES). Both techniques can be used for cooling purposes as well. Despite the fact that these techniques have been investigated and applied for several decades now, their use in Germany compared to other countries like Sweden, Switzerland or the US is low. The suitability of a site for thermal use is influenced by a set of different parameters. First there are the criteria of the "natural" domain which include the geological and physical properties of the ground, as well as the geomorphologic and climatic conditions at the earth's surface. Secondly there are criteria of the "cultural" (or man made) domain, such as infrastructural and legal aspects. Due to dependencies and interactions, the resulting system, consisting of a set of many different criteria, turns out to be very complex. Since most of the parameters that influence the suitability and potential are spatially distributed, the idea of analyzing and processing them within a Geo information system is obvious and fitting. A GIS that is capable of analyzing the system described above should, in the first place, contain all the relevant data that affect the thermal use of the underground. Secondly is has to supply specific tools that facilitate the analysis of this data. These tools should be based on meaningful criteria that are defined on the basis of known facts and experiences. Data, tools and criteria are the three components of a GIS that are necessary for a site specific suitability analysis. To make the GIS usable for the public, the three components can be made accessible through customized user applications. The main objective of this thesis is to evaluate the benefit of GIS usage for the site assessment and analysis of the regional potential of the geothermal applications described above. It can be shown, that the application of GIS in producing maps of medium scale (1:100,000) is helpful. Such overview maps can be used to inform people who are involved in planning and designing energy systems, as well as clients or authorities that are concerned with approval and sponsorship. The term "map" used in the context of GIS includes digital maps that can be displayed and explored on screen. Therefore a distribution in digital form and an interactive user friendly application is possible. Printed maps are usually of limited use. GIS's, that are designed to produce overview maps are of little assistance in the planning of individual projects and are not equipped to reliably show legal restrictions. GIS's that can be used to support the planning and designing of individual geothermal applications require a much more detailed database and a more specialized assessment concept. Since the planning of individual projects involves knowledge from different fields, so-called expert systems are the obvious GIS concept. In an expert system, the suitability of a site can be analyzed and assessed individually, based on specific user requirements. Such interactive concepts are far more flexible than the map concept, because maps cannot be updated and adjusted to specific problems as often as might be necessary. Expert systems can include or be connected to specialized design applications. Such applications can be used to determine design parameters based on user input and information retrieved from the GIS. The most important requirement for a meaningful analysis of the geological and hydrogeological situation at a site is a database, that provides information on the relevant three dimensional (3D) distributed properties of the underground. Therefore a 3D underground model was created. The model, which has a horizontal resolution of 50m, covers an area of nine topographical maps (1200km2) in the vicinity of Würzburg. The vertical resolution depends on the individual thickness of the layers that form the model units. The realization of a full scale, "ready to use" expert system was not possible within the framework of this thesis. Instead a smaller application, that includes all the fundamental elements of an expert system, was programmed in ArcView GIS (Avenue). The program facilitates the assessment of single sites as well as the calculation of suitability distribution maps for larger areas. The user can choose between different geothermal applications (GSHP and duct TES) and determine the depth the assessment should be valid for. In addition he can choose whether legal aspects, ground water flow and other aspects should be included in the assessment procedure. The program also explores the GIS database and gathers all information that can be used in the planning process. It can be shown, that even a very basic expert system application can provide useful aid in planning shallow earth geothermal systems. However, the effort to build the database is very high. Data collection and input make up the biggest part of the work. The question, whether the development of ready to use, large scale expert systems makes sense, depends on the future prospects of the geothermal techniques mentioned. To date, the demand for systems like this is still too low. In addition to the theoretical examination of the use of GIS, the potential of geothermal applications in Lower Franconia was investigated. The investigation revealed, that the storage of heat in the underground using vertical heat exchangers (DTES) is viable in most areas of Lower Franconia with medium to good prospects. On the other hand the potential is limited by legal and infrastructural aspects. Aquifer Thermal Energy Storage (ATES) is not possible in the whole area of Lower Franconia because of the unfavorable hydrogeological conditions. The same applies to groundwater heat pumps, which can only be used in the pleistocene aquifer of the Main River valley. The Main River valley has high user potential because of its high population density. But, the aquifer is used for drinking water supply in most parts. The overall potential is therefor limited by legal restrictions. Extraction of heat with vertical heat exchangers is the most promising technique in Lower Franconia. There are only a few geological settings where they cannot be used. Again, legal aspects can prohibit the approval of projects in a considerable part of the region. The results of this study are at first valid for the conditions in Lower Franconia. They can also be applied to similar geological settings, that is: sedimentary environments with flat-lying fractured sandstones, siltstones, limestones and marls in areas with considerable regional groundwater flow. The use of the GIS concepts that were developed is not limited to geothermal applications though. They can be applied to a wide range of questions that require three dimensional analysis of geological features.

Das Buch "Seuils" des französischen Literaturwissenschaftlers Gérard Genette wurde unter dem Titel "Paratexte" ins Deutsche übersetzt. Genette beschreibt den Paratext als "jenes Beiwerk, durch das ein Text zum Buch wird und als solches vor die Leser und, allgemeiner, vor die Öffentlichkeit tritt." (Genette, Gérard: Paratexte. Das Buch vom Beiwerk des Buches. Frankfurt a.M., 2001, S. 10.) In dieser Dissertation werden die Paratexte von 47 Sagenbüchern untersucht. Das Buchkorpus wird nach folgenden zwei Zeiträumen aufgeteilt: a) Buchkorpus mit Sagenbüchern aus dem Zeitraum von 1851 bis 1925. b) Buchkorpus mit Sagenbüchern aus dem Zeitraum von 1946 bis 1998. Die untersuchten Paratexte sind zum Beispiel: Nennung des Herausgebers, Titel, Vorwort, Schrift, Illustrationen und Umschlag. / The book "Seuils" written by the French literature specialist Gérard Genette was translated into German under the title "Paratexte". Genette describes the paratext as "all the ways in which a text makes itself a book and presents itself as such to its readers, and more generally to the public." (Genette, Gérard: Paratexte. Das Buch vom Beiwerk des Buches. Frankfurt a.M., 2001, p. 10.) In this dissertation the paratexts of 47 books of legends are investigated. The corpus is divided into the following two periods of time: a) Corpus containing books of legends from 1851 to 1925. b) Corpus containing books of legends from 1946 to 1998. The analysed paratexts, for example, are: the publisher's name, the title, the preface, the script, illustrations and the cover.

Thesis (doctoral)--Universität, Würzburg, 2001. / Includes bibliographical references (p. [217]-230).

Das Klima und seine Veränderungen wirken sich direkt auf die Land- und Forstwirtschaft aus. Daher ist die Untersuchung der zukünftigen Klimarisiken für diese Sektoren von hoher Relevanz. Dies ist auch und vor allem für den schon heute weiträumig trockheitsgeprägten und vom Klimawandel besonders betroffenen nordwestbayerischen Regierungsbezirk Unterfranken der Fall, dessen Gebiet zu über 80 % land- oder forstwirtschaftlich genutzt wird. Zur Untersuchung der Zukunft in hoher räumlicher Auflösung werden Projektionen von regionalen Klimamodellen genutzt. Da diese jedoch Defizite in der Repräsentation des beobachteten Klimas der Vergangenheit aufweisen, sollte vor der weiteren Verwendung eine Anpassung der Daten erfolgen. Dies geschieht in der vorliegenden Arbeit am Beispiel des regionalen Klimamodells REMO im Bezug auf klimatische Kennwerte für Trockenheit, Starkniederschlag, Hitze sowie (Spät-)Frost, die alle eine hohe land- und forstwirtschaftliche Bedeutung besitzen. Die Datenanpassung erfolgt durch zwei verschiedene Ansätze. Zum Einen wird eine Biaskorrektur der aus Globalmodell-angetriebenen REMO-Daten berechneten Indizes durch additive und multiplikative Linearskalierung sowie empirische und parametrische Verteilungsanpassung durchgeführt. Zum Anderen wird ein exploratives Verfahren auf Basis von Model Output Statistics angewandt: Lokale und großräumige atmosphärische Variablen von REMO mit Reanalyseantrieb, die eine zeitliche Korrespondenz zu den Beobachtungen aufweisen, dienen als Prädiktoren für die Aufstellung von Transferfunktionen zur Simulation der Indizes. Diese Transferfunktionen werden sowohl mithilfe Multipler Linearer Regression als auch mit verschiedenen Generalisierten Linearen Modellen konstruiert. Sie werden anschließend genutzt, um Analysen auf Basis von biaskorrigierten Globalmodell-angetriebenen REMO-Prädiktoren durchzuführen. Sowohl für die Biaskorrektur als auch die Model Output Statistics wird eine Kreuzvalidierung durchgeführt, um die Ergebnisse unabhängig vom jeweiligen Trainingszeitraum zu untersuchen und die jeweils besten Varianten zu finden. Werden beide Verfahren mit ihren Unterkategorien für den gesamten historischen Modellzeitraum verglichen, so weist für alle Monat-Kennwert-Kombinationen eine der beiden Verteilungskorrekturen die besten Ergebnisse auf. Die Zukunftsprojektionen unter Verwendung der jeweils erfolgreichsten Methode zeigen im regionalen Durchschnitt für das 21. Jahrhundert negative Trends der (Spät-)Frost- und Eis- sowie positive Trends der Hitzetagehäufigkeit. Winterliche Starkregenereignisse nehmen hinsichtlich ihrer Anzahl zu, im Sommer verstärkt sich die Trockenheit. Die Hinzunahme zwei weiterer regionaler Klimamodelle bestätigt die allgemeinen Zukunftstrends, jedoch ergeben sich beim Spätfrost Widersprüche, wenn dieser hinsichtlich der thermisch abgegrenzten Vegetationsperiode definiert wird. Zusätzlich werden die Model Output Statistics auf gleiche Weise mit bodennahen Prädiktoren zur Simulation von Erträgen aus Acker- und Weinbau wiederholt. Die Güte kann aufgrund mangelnder Beobachtungsdatenlänge nur anhand der Reanalyse-angetriebenen REMO-Daten abgeschätzt werden, ist hierbei jedoch deutlich besser als im Bezug auf die Kennwertsimulation. Die Zukunftsprojektionen von REMO sowie drei weiterer Regionalmodelle zeigen im Mittel über alle Landkreise Unterfrankens steigende Winter- sowie sinkende Sommerfeldfruchterträge. Hinsichtlich der Frankenweinerträge widersprechen sich die Ergebnisse der drei Klassen Weiß-, Rot- und Gesamtwein insofern, als dass REMO und ein weiteres Modell negative Weiß- und Rotweinertragstrends, jedoch positive Gesamtweinertragstrends simulieren. Die zwei anderen verwendeten Modelle führen durch positive Trendvorzeichen für den Weißwein zu insgesamt kohärenten Ergebnissen. Die Resultate im Bezug auf die land- und forstwirtschaftlich relevanten klimatischen Kennwerte bedeuten, dass Anpassungsmaßnahmen gegenüber Hitze sowie im Speziellen gegenüber Trockenheit in Zukunft im ohnehin trockenheitsgeprägten Unterfranken an Bedeutung gewinnen werden. Auch die unsicheren Projektionen im Bezug auf die Spätfrostgefahr müssen im Blick behalten werden. Die Trends der Feldfruchterträge deuten in die gleiche Richtung, da Sommergetreide eine höhere Trockenheitsanfälligkeit besitzen. Die unklaren Ergebnisse der Weinerträge hingegen lassen keine eindeutigen Schlüsse zu. Der starke anthropogene Einfluss auf die Erntemengen sowie die großen Unterschiede der Rebsorten hinsichtlich der klimatischen Eignung könnten ein Grund hierfür sein. / There is a direct impact of climate and its modifications on agriculture and forestry. For this reason, analyzing future climate risks concerning these sectors is highly important. This is also and particularly the case for the northwestern Bavarian administrative district of Lower Franconia, which is characterized by dry conditions even today and which is especially affected by climate change. Additionally, more than 80 % of its area is used for agriculture or forestry. To study future conditions in high spatial resolutions, projections of regional climate models are used. As these show deficits in the representation of the observed climate of the past, an adaption of the data should happen before application. In the study at hand, this is done using the example of the regional climate model REMO regarding climatic indices for dryness, heavy precipitation, and heat as well as (late) frost, all of which are of high agricultural and silvicultural relevance. Adaption of the data is handled via two different approaches. On the one hand, a bias correction of the indices calculated from REMO data based on global climate model output is done using additive and multiplicative linear scaling as well as empirical and parametric distribution adaption. On the other hand, an explorative technique based on model output statistics is applied: Local and large-scale atmospheric variables of REMO run with reanalysis data, possessing a temporal correspondence with observations, are used as predictors for the derivation of transfer functions for simulating the indices. The transfer functions are constructed by means of Multiple Linear Regression as well as different Generalized Linear Models. Subsequently, they are used for analyses based on bias corrected REMO predictors run with global climate model data. Both bias correction and model output statstics are performed in a cross-validated manner for examining the results independently from the training period and finding the best alternative for each situation. When comparing both methods with their subcategories for the entire historical model period, for all month-index-combinations one of the distribution correction techniques exhibits the best results. Future projections using the most successful method for each situation show negative trends of (late) frost and ice as well as positive trends of heat day occurence for the 21st century. The number of heavy precipitation days increases in winter, dryness amplifies in summer. When taking into consideration two additional regional climate models, the general future trends are confirmed. Nevertheless, discrepancies result regarding late frost when the respective vegetation period is demarcated based on temperature in contrast to monthly delineation. Additionally, model output statistics are repeated in the same manner using near-surface predictors for simulating yield of agriculture and viticulture. Estimation of quality can only be performed on the basis of reanalysis-run REMO data as the duration of the observational data is too short. However, the respective results show a much better performance than for the index simulations. Averaging all rural districs of Lower Franconia, future projections of REMO as well as three additional regional models show rising yields for winter as well as falling yields for summer crops. With respect to the yield of Franconian wine, the results of the three analyzed classes of white, red and total wine disagree as REMO and one additional model simulate negative white and red wine, but positive total wine yields. More consistent results are achieved using the other models, which project positive trend signs for white wine. The outcomes concerning climatic indices of agricultural and silvicultural relevance imply a future gain of importance of adaption measures towards heat and particularly dryness in Lower Franconia which is already drought-affected today. Furthermore, uncertainty in the projections of late frost has to be kept in mind. The resulting trends of agricultural yield point along the same lines as summer crops are more drought-sensitive. However, the ambiguity of the wine yield results impede precise conclusions. A reason for this could be the strong anthropogenic influence on yields as well as the great differences between grape varieties regarding their climatic suitability.

Die mit dem Klimawandel einhergehenden Umweltveränderungen, wie steigende Temperaturen, Abnahme der Sommer- und Zunahme der Winterniederschläge, häufigere und längere Trockenperioden, zunehmende Starkniederschläge, Stürme und Hitzewellen betreffen besonders den Bodenwasserhaushalt in seiner zentralen Regelungsfunktion für den Landschaftswasserhaushalt. Von der Wasserverfügbarkeit im Boden hängen zu einem sehr hohen Grad auch die Erträge der Land- und Forstwirtschaft ab. Eine besonders große Bedeutung kommt dabei der Wasserspeicherkapazität der Böden zu, da während einer Trockenphase die effektiven Niederschläge den Wasserbedarf der Pflanzen nicht decken können und das bereits gespeicherte Bodenwasser das Überleben der Pflanzen sicherstellen kann. Für die land- und forstwirtschaftlichen Akteure sind in diesem Kontext quantitative und qualitative Aussagen zu den Auswirkungen des Klimawandels auf den Boden essenziell, um die notwendigen Anpassungsmaßnahmen für ihre Betriebe treffen zu können. Zielsetzungen der vorliegenden Arbeit bestehen darin, die Dynamik der Bodenfeuchte in unterfränkischen Böden besser zu verstehen, die Datenlage zum Verlauf der Bodenfeuchte zu verbessern und die Auswirkungen von prognostizierten klimatischen Parametern abschätzen zu können. Hierzu wurden an sechs für ihre jeweiligen Naturräume und hinsichtlich ihrer anthropogenen Nutzung charakteristischen Standorten meteorologisch-bodenhydrologische Messstationen installiert. Die Messstationen befinden sich in einem Rigosol auf Buntsandstein in einem Weinberg bei Bürgstadt sowie auf einer Parabraunerde im Lössgebiet bei Herchsheim unter Ackernutzung. Am Übergang von Muschelkalk in Keuper befinden sich die Stationen in Obbach, wo eine Braunerde unter Ackernutzung vorliegt und im Forst des Universitätswalds Sailershausen werden die Untersuchungen in einer Braunerde-Terra fusca durchgeführt. Im Forst befinden sich auch die Stationen in Oberrimbach mit Braunerden aus Sandsteinkeuper und in Willmars mit Braunerden aus Buntsandstein. Der Beobachtungszeitraum dieser Arbeit reicht von Juli 2018 bis November 2022. In diesen Zeitraum fiel die dreijährige Dürre von 2018 bis 2020, das Jahr 2021 mit einem durchschnittlichen Witterungsverlauf und das Dürrejahr 2022. Das Langzeitmonitoring wurde von umfangreichen Gelände- und Laboranalysen der grundlegenden bodenkundlichen Parameter der Bodenprofile und der Standorte begleitet. Die bodengeographischen-geomorphologischen Standortanalysen bilden zusammen mit den qualitativen Auswertungen der Bodenfeuchtezeitreihen die Grundlage für Einschätzungen zu den Auswirkungen des Klimawandels auf den Bodenwasserhaushalt. Verlässliche Aussagen zum Bodenwasserhaushalt können nur auf Grundlage von zeitlich und räumlich hoch aufgelösten Daten getroffen werden. Bodenfeuchtezeitreihen zusammen mit den bodenphysikalischen Daten lagen in dieser Datenqualität für Unterfranken bisher nur sehr vereinzelt vor. Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, dass die untersuchten Böden entsprechend den jeweiligen naturräumlichen Gegebenheiten sehr unterschiedliche bodenhydrologische Eigenschaften aufweisen. Während langer Trockenphasen können beispielsweise die Parabraunerden am Standort Herchsheim wegen ihrer höheren Wasserspeicherkapazität die Pflanzen länger mit Wasser versorgen als die sandigen Braunerden am Standort Oberrimbach. Die Bodenfeuchteregime im Beobachtungszeitraum waren sehr stark vom Witterungsverlauf einzelner Jahre abhängig. Das Bodenfeuchteregime bei einem durchschnittlichen Witterungsverlauf wie in 2021 zeichnet sich durch eine langsame Abnahme der Bodenfeuchte ab Beginn der Vegetationsperiode im Frühjahr aus. Regelmäßige Niederschläge im Frühjahr füllen den oberflächennahen Bodenwasserspeicher immer wieder auf und sichern den Bodenwasservorrat in der Tiefe bis in den Hochsommer. Im Hochsommer können Pflanzen dann während der Trockenphasen ihren Wasserbedarf aus den tieferen Horizonten decken. Im Gegensatz dazu nimmt die Bodenfeuchte in Dürrejahren wie 2018 bis 2020 oder 2022 bereits im Frühjahr bis in die untersten Horizonte stark ab. Die nutzbare Feldkapazität ist zum Teil schon im Juni weitgehend ausgeschöpft, womit für spätere Trockenphasen kein Bodenwasser mehr zur Verfügung steht. Die Herbst- und Winterniederschläge sättigen den Bodenwasservorrat wieder bis zur Feldkapazität auf. Bei tiefreichender Erschöpfung des Bodenwassers wurde die Feldkapazität erst im Januar oder Februar erreicht. Im Zuge der land- und forstwirtschaftlichen Nutzung ist eine gute Datenlage zu den bodenkundlichen und standörtlichen Gegebenheiten für klimaadaptierte Anpassungsstrategien essentiell. Wichtige Zielsetzungen bestehen grundsätzlich in der Erhaltung der Bodenfunktionen, in der Verbesserung der Infiltrationskapazität und Wasserspeicherkapazität. Hier kommt dem Boden als interaktive Austauschfläche zwischen den Sphären und damit dem Bodenschutz eine zentrale Bedeutung zu. Die in Zukunft erwarteten klimatischen Bedingungen stellen an jeden Boden andere Herausforderungen, welchen mit standörtlich abgestimmten Bodenschutzmaßnahmen begegnet werden kann. / The environmental changes associated with climate change, such as rising temperatures, decreasing summer and increasing winter precipitation, more frequent and longer dry periods, increasing heavy precipitation, storms and heat waves, particularly affect the soil water balance in its central regulatory function for the landscape water balance. Agricultural and forestry yields also depend to a very high degree on the availability of water in the soil. The water storage capacity of the soil is of particular importance here, as during a dry phase the effective precipitation cannot cover the water requirements of the plants, and the soil water already stored can ensure the survival of the plants. In this context, quantitative and qualitative statements on the effects of climate change on the soil are essential for agricultural and forestry stakeholders in order to be able to take the necessary adaptation measures for their operations. The objectives of this study are to gain a better understanding of the dynamics of soil moisture in soils in Lower Franconia, to improve the data available on soil moisture trends and to be able to estimate the effects of predicted climatic parameters. To this end, meteorological and soil hydrological measuring stations were installed at six locations that are characteristic of their respective natural areas and their anthropogenic use. The measuring stations are located in Regic Anthrosols on red sandstone in a vineyard near Bürgstadt and on Luvisols in the loess area near Herchsheim under arable land use. At the transition from Muschelkalk to Keuper, the stations are located in Obbach, where Cambisols under arable use are present, and in the forest of the Sailershausen university forest, the investigations are carried out in Calcic Luvisols. In the forest there are also the stations in Oberrimbach with Cambisols from sandstone-Keuper and in Willmars with Cambisols from red sandstone. The observation period of this work extends from July 2018 to November 2022. This period included the three-year drought from 2018 to 2020, the year 2021 with an average weather pattern and the drought year 2022. The long-term monitoring was accompanied by extensive field and laboratory analyses of the basic pedological parameters of the soil profiles and the sites. The soil geographic and geomorphologic site analyses, together with the qualitative evaluations of the soil moisture time series, form the basis for estimating the effects of climate change on the soil water balance. Reliable statements on the soil water balance can only be made based on data with a high temporal and spatial resolution. Soil moisture time series together with soil physical data have only been available in this data quality for Lower Franconia in very isolated cases to date. The available results show that the soils investigated have very different soil hydrological properties depending on the respective natural conditions. During long dry periods, for example, the Luvisols at the Herchsheim site can supply the plants with water for longer than the sandy Cambisols at the Oberrimbach site due to their higher water storage capacity. The soil moisture regimes during the observation period were highly dependent on the weather conditions in individual years. The soil moisture regime with an average weather pattern as in 2021 is characterized by a slow decrease in soil moisture from the beginning of the growing season in spring. Regular precipitation in spring replenishes the soil water reservoir near the surface and secures the soil water supply at depth until midsummer. In midsummer, plants can then cover their water requirements from the deeper horizons during dry periods. In contrast, in drought years such as 2018 to 2020 or 2022, soil moisture decreases sharply in spring right down to the lowest horizons. In some cases, the utilizable field capacity is already largely exhausted by June, which means that no more soil water is available for later dry phases. The fall and winter precipitation replenishes the soil water supply up to the field capacity. If the soil water was exhausted to a great depth, the field capacity was not reached until January or February. For agriculture and forestry, good data on soil and site conditions is essential for climate-adapted adaptation strategies. Important objectives are basically the preservation of soil functions, the improvement of infiltration capacity and water storage capacity. Here, the soil is of central importance as an interactive exchange surface between the spheres and thus for soil protection. The climatic conditions expected in the future pose different challenges for each soil, which can be met with site-specific soil protection measures.