Universiẗat, Diss., 2000--Köln.

Universiẗat, Diss., 2004--Jena.

Essen, Universiẗat, Diss., 2005--Duisburg.

Mit der vorliegenden Arbeit werden konventionelle thermische Kraftwerke an deutschen Flüssen identifiziert, bei denen aufgrund hoher Flusswassertemperaturen im Zusammenhang mit wasserrechtlichen Grenzwerten Leistungseinschränkungen auftraten. Weiterhin wird aufgezeigt, wie sich die Wassertemperaturen der Flüsse in der Vergangenheit (rezent) entwickelt haben und wie sie sich zukünftig im Kontext des Klimawandels entwickeln könnten. Mittels Literaturrecherche, Medienanalyse und schriftlicher Befragung wurden konventionelle thermische Kraftwerke identifiziert, welche wassertemperaturbedingte Leistungseinschränkungen verzeichneten. Die meisten dieser Leistungseinschränkungen zwischen 1976 und 2007 zeigen sich bei großen Kraftwerken mit einer elektrischen Bruttoleistung über 300 Megawatt, bei Steinkohle- und Kernkraftwerken, bei Kraftwerken mit Durchlaufkühlung und bei solchen, die zwischen 1960 und 1990 in Betrieb gingen. Trendanalysen interpolierter und homogenisierter, rezenter Wassertemperaturzeitreihen deutscher Flüsse ergeben positive Trends v. a. im Frühjahr und Sommer. Die Zählstatistik zeigt in den Jahren 1994, 2003 und 2006 die meisten Tage mit sehr hohen und extrem hohen Wassertemperaturen in den Sommermonaten. In diesen Jahren traten gleichzeitig 63 % aller identifizierter wassertemperaturbedingter Leistungseinschränkungen bei Kraftwerken, meist zwischen Juni und August, auf. Für die Trendanalysen und den Mittelwertvergleich simulierter zukünftiger Wassertemperaturzeitreihen wurden drei Szenarien – B1, A1B und A2 sowie drei Zukunftsperioden 2011-2040, 2011/2041-2070, 2011/2071-2100 betrachtet. Es ergeben sich für die Zukunftsperiode 2011-2040 des A1B- oder A2-Szenarios in mindestens einem der Sommermonate eine Erwärmung und für das B1-Szenario negative oder keine Trends. Die mittleren Wassertemperaturen der Zukunftsperiode 2011-2040 zeigen in allen drei Szenarien gegenüber denen der Klimanormalperiode 1961-1990 positive Unterschiede in mindestens einem der Sommermonate. Für die beiden späteren Zukunftsperioden bis 2070 bzw. bis 2100 liegen in allen Wassertemperaturzeitreihen der drei Szenarien im Sommer positive Trends bzw. Differenzen gegenüber den mittleren Wassertemperaturen der Klimanormalperiode vor. Durch die Synthese der drei Analysen ist erkennbar, dass Isar, Rhein, Neckar, Saar, Elbe und Weser die meisten Kraftwerksstandorte mit wassertemperaturbedingten Leistungseinschränkungen verzeichnen. Es zeigen sich hier positive Trends sowohl in den rezenten als auch zukünftigen Wassertemperaturen für die Zukunftsperiode 2011-2040 des A1B- und A2-Szenarios in jeweils mindestens einem der Sommermonate. Gegenüber den mittleren Wassertemperaturen der Klimanormalperiode liegen für alle drei Szenarien positive Unterschiede der Wassertemperaturen vor. Bei einer Kraftwerkslaufzeit von 40-50 Jahren und einem Kernenergieausstieg 2022 bzw. 2034, werden 48-64 % bzw. 67-91 % der Kraftwerke mit wassertemperaturbedingten Leistungseinschränkungen bis 2022 bzw. 2034 außer Betrieb gehen. Bei einer Laufzeitverlängerung würden nach 2022 fünf der elf betroffenen Kernkraftwerke weiter am Netz bleiben. Somit kann es wieder zu wassertemperaturbedingten Leistungseinschränkungen kommen. In Deutschland sind nach wie vor große Kraftwerke an Flüssen geplant. Deren Kühlsysteme müssen entsprechend ausgewählt und konstruiert werden, um der zu erwartenden Erhöhung der Flusstemperaturen Rechnung zu tragen. / The research described in this thesis identified a subset of German power plants that suffered from power generation reductions (WT-GR) due to high water temperature (WT) of the rivers along which they lie and due to statutory thresholds concerning mixed WT after waste heat discharge. An analysis of the recent WT and a prediction of those temperatures due to global warming were conducted. Power plants with WT-GR were identified based on a through literature search, scan of press releases and surveys. Most of WT-GR in the years between 1976 and 2007 occured in a) power plants with a gross power output of larger than 300 MW b) black coal and nuclear power plants c) power plants with once-through cooling system and d) power plants, which started operation between 1960 and 1990. Trend analysis of interpolated and harmonised recent WT of German rivers shows rising trends, predominantly in the spring and summer. Statistical analysis on numbers indicates most of days per year with either ‘very high’ or ‘extremely high’ WT in the years 1994, 2003 and 2006 in the summer. Those years also represent 63 % of all identified WT-GR, mostly between the months of June and August. The simulation of future WT considered three scenarios (named B1, A1B and A2) and three different time periods (TP) (2011-2040, 2011/2041-2070 and 2011/2071-2100). The trend analysis for 2011-2040 shows an increase in WT of the A1B and A2 scenario for at least one summer month and negative or no trends for the B1 scenario. Positive differences exist between mean WT of all three scenarios for TP 2011-2040 and mean WT of climate normal period (CNP) for at least one summer month. Estimates for the TP 2011/2041-2070 and 2011/2071-2100 and the three scenarios also show rising trends and an increase in mean WT in comparison to the CNP. Integration of above mentioned analyses indicates that plants along the rivers Isar, Rhine, Neckar, Saar, Elbe and Weser suffered most of WT-GR. Positive trends were identified by analyzing recent WT as well as the predictive WT for the period 2011-2040 and the scenarios A1B and A2 for at least one summer month. The average lifetime of a conventional thermal power plant in Germany is between 40 and 50 years. Hence it can be assumed that between 48-64 % and 67-91 %, respectively, of the power plants with an identified WT-GR will be decommissioned before 2022 and 2034, respectively, depending on the nuclear phaseout. In the case of hot summers further power generation reductions can be expected. The implication for new German power plants along rivers is that the selection, design and sizing of cooling systems must consider a further increase in river temperatures.

University, Diss., 2004--Bremen.

This thesis examines the influence of directed gassing of aluminium alloys on structure and properties of castings. Cast and tests were made of gravity castings in metak molds. The aim is to compare the properties of castings and without the use of Probat-Fluss Mikro 100.

Wenn heute beim Angeln Flusskrebse beobachtet werden, handelt es sich in der Regel nicht um den heimischen Edelkrebs, sondern um nichtheimische Arten. Für fünf dieser Arten werden die Risiken für ökologische Schäden in den Mitgliedstaaten als besonders hoch eingestuft werden. Daher sind zum Beispiel Einfuhr, Handel, Tauschen oder Verschenken sowie Freisetzen in die Umwelt untersagt. Die invasiven Krebsarten gelten auch als Überträger der Krebspest, gegen die sie selbst immun sind. Die Krebspest wird für die starke Dezimierung der heimischen Flusskrebsbestände verantwortlich gemacht. Die fünf invasiven Flusskrebsarten werden in diesem Faltblatt vorgestellt. Drei Arten sind bereits in Sachsen zu finden: Der Kamberkrebs (weit verbreitet), der Signalkrebs (noch nicht so häufig) und der Marmorkrebs (bisher nur Einzelfunde). Eine weitere Ausbreitung dieser Arten ist zum Schutz der heimischen Flusskrebse zu verhindern. Um Verwechselungen der Arten vorzubeugen, wird auch der heimische Edelkrebs mit den wichtigsten Erkennungsmerkmalen in diesem Faltblatt gezeigt. Redaktionsschluss: 31.03.2020

Der Bericht informiert über die räumliche Verteilung und Ablagerung von Schadstoffen in Auenböden der Vereinigten Mulde am Beispiel von Arsen, Blei und Cadmium. Auf der Grundlage von drei Testgebieten und anhand von Raumeinheiten wird versucht eine Vorhersage über die zu erwartenden Schadstoffgehalte zu treffen und diese in Karten darzustellen. Der Bericht richtet sich an Fachleute und die interessierte Öffentlichkeit. Redaktionsschluss: 02.02.2022

This work documents the development and application of a new model for simulating mass transport and turnover in rivers and shallow lakes. The simulation tool called 'TRAM' is intended to complement mesoscale eco-hydrological catchment models in studies on river basin management. TRAM aims at describing the water quality of individual water bodies, using problem- and scale-adequate approaches for representing their hydrological and ecological characteristics. The need for such flexible water quality analysis and prediction tools is expected to further increase during the implementation of the European Water Framework Directive (WFD) as well as in the context of climate change research. The developed simulation tool consists of a transport and a reaction module with the latter being highly flexible with respect to the description of turnover processes in the aquatic environment. Therefore, simulation approaches of different complexity can easily be tested and model formulations can be chosen in consideration of the problem at hand, knowledge of process functioning, and data availability. Consequently, TRAM is suitable for both heavily simplified engineering applications as well as scientific ecosystem studies involving a large number of state variables, interactions, and boundary conditions. TRAM can easily be linked to catchment models off-line and it requires the use of external hydrodynamic simulation software. Parametrization of the model and visualization of simulation results are facilitated by the use of geographical information systems as well as specific pre- and post-processors. TRAM has been developed within the research project 'Management Options for the Havel River Basin' funded by the German Ministry of Education and Research. The project focused on the analysis of different options for reducing the nutrient load of surface waters. It was intended to support the implementation of the WFD in the lowland catchment of the Havel River located in North-East Germany. Within the above-mentioned study TRAM was applied with two goals in mind. In a first step, the model was used for identifying the magnitude as well as spatial and temporal patterns of nitrogen retention and sediment phosphorus release in a 100~km stretch of the highly eutrophic Lower Havel River. From the system analysis, strongly simplified conceptual approaches for modeling N-retention and P-remobilization in the studied river-lake system were obtained. In a second step, the impact of reduced external nutrient loading on the nitrogen and phosphorus concentrations of the Havel River was simulated (scenario analysis) taking into account internal retention/release. The boundary conditions for the scenario analysis such as runoff and nutrient emissions from river basins were computed by project partners using the catchment models SWIM and ArcEGMO-Urban. Based on the output of TRAM, the considered options of emission control could finally be evaluated using a site-specific assessment scale which is compatible with the requirements of the WFD. Uncertainties in the model predictions were also examined. According to simulation results, the target of the WFD -- with respect to total phosphorus concentrations in the Lower Havel River -- could be achieved in the medium-term, if the full potential for reducing point and non-point emissions was tapped. Furthermore, model results suggest that internal phosphorus loading will ease off noticeably until 2015 due to a declining pool of sedimentary mobile phosphate. Mass balance calculations revealed that the lakes of the Lower Havel River are an important nitrogen sink. This natural retention effect contributes significantly to the efforts aimed at reducing the river's nitrogen load. If a sustainable improvement of the river system's water quality is to be achieved, enhanced measures to further reduce the immissions of both phosphorus and nitrogen are required. / Die vorliegende Arbeit dokumentiert Konzept und Anwendung eines Modells zur Simulation von Stofftransport und -umsatz in Flüssen und Flachseen. Das Simulationswerkzeug TRAM wurde als Ergänzung zu mesoskaligen Wasser- und Stoffhaushaltsmodellen konzipiert, um die Beschaffenheit einzelner Wasserkörper auf dieser räumlichen Skala in adequater Weise abbilden zu können. Dieser Aufgabenstellung kommt im Zuge der Umsetzung der EU-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) besondere Bedeutung zu. Das entwickelte Simulationsmodell TRAM setzt sich aus einem Transport- und einem Reaktionsmodell zusammen. Letzteres zeichnet sich durch eine hohe Flexibilität hinsichtlich der Beschreibung gewässerinterner Stoffumsatzprozesse aus. Es können mit geringem Aufwand unterschiedlich komplexe Ansätze der Prozessbeschreibung getestet und die - je nach Problemstellung, Systemverständnis und Datenverfügbarkeit - angemessene Modellformulierung gewählt werden. TRAM eignet sich somit gleichermaßen für stark vereinfachende Ingenieur-Anwendungen wie für wissenschaftliche Analysen, die komplexe aquatische Ökosystemmodelle mit einer Vielzahl an Zustandsvariablen, Interaktionen und Randbedingungen erfordern. Weitere Charakteristika von TRAM sind die Koppelbarkeit mit öko-hydrologischen Einzugsgebietsmodellen sowie einem hydrodynamischen Modell, die Unterstützung von Modellparametrisierung und Visualisierungen durch Geografische Informationssysteme (GIS) und ein klar strukturiertes Daten-Management. TRAM wurde im Rahmen des BMBF-geförderten Forschungsprojekts 'Bewirtschaftungsmöglichkeiten im Einzugsgebiet der Havel' entwickelt. Gegenstand dieses Projektes war die Analyse von Handlungsoptionen zur Verminderung von Nährstoffeinträgen in die Oberflächengewässer des Havel-Einzugsgebiets als Beitrag zur Erreichung der Ziele der WRRL. Mit dem Einsatz von TRAM wurden zwei Zielstellungen verfolgt: In einem ersten Schritt wurden Bedeutung und Muster der gewässerinternen Stickstoff-Retention sowie der Phosphor-Freisetzung aus See-Sedimenten quantifiziert (Systemanalyse). Auf dieser Basis konnten vereinfachte, konzeptionelle Ansätze zur Beschreibung von N-Retention und P-Remobilisierung abgeleitet werden. In einem zweiten Schritt wurden, unter Nutzung dieser Ansätze, die Auswirkungen verringerter externer Nährstoffeinträge auf gewässerinterne N- und P-Konzentrationen simuliert (Szenario-Analysen) und die Unsicherheiten der Modellrechnungen untersucht. Als Randbedingungen für die Szenario-Analysen dienten Simulationsergebnisse der öko-hydrologischen Einzugsgebietsmodelle SWIM und ArcEGMO, welche durch Projektpartner zur Verfügung gestellt wurden. Die mittels TRAM berechneten Nährstoffkonzentrationen bildeten schließlich die Grundlage für eine Evaluierung der Handlungsoptionen anhand einer gewässertypspezifischen, WRRL-konformen Bewertungsskala. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass die Zielvorgabe der WRRL bezüglich Gesamt-Phosphor im Falle der Unteren Havel mittelfristig erreicht werden kann, wenn das Potential zur Senkung der Einträge aus punktförmigen und diffusen Quellen voll ausgeschöpft wird. Weiterhin kann im Zeitraum bis 2015 bereits mit einem merklichen Nachlassen der internen Phosphat-Freisetzung aufgrund einer Aushagerung der Sedimente gerechnet werden. Mit Hilfe von Massenbilanzierungen ließ sich zeigen, dass die Havelseen eine bedeutende Stickstoff-Senke darstellen. Dieser natürliche Retentionseffekt unterstützt wesentlich die Bemühungen zur Verminderung der Stickstoff-Belastung. Im Sinne einer nachhaltigen Verbesserung der Wassergüte der Unteren Havel erscheinen verstärkte Anstrengungen zur weiteren Reduzierung sowohl der Phosphor- als auch der Stickstoff-Emissionen geboten.

Gewässer werden traditionellerweise als abgeschlossene Ökosysteme gesehen, und insbeson¬dere das Zirkulieren von Wasser und Nährstoffen im Pelagial von Seen wird als Beispiel dafür angeführt. Allerdings wurden in der jüngeren Vergangenheit wichtige Verknüpfungen des Freiwasserkörpers von Gewässern aufgezeigt, die einerseits mit dem Benthal und andererseits mit dem Litoral, der terrestrischen Uferzone und ihrem Einzugsgebiet bestehen. Dadurch hat in den vergangen Jahren die horizontale und vertikale Konnektivität der Gewässerökosysteme erhöhtes wissenschaftliches Interesse auf sich gezogen, und damit auch die ökologischen Funktionen des Gewässergrunds (Benthal) und der Uferzonen (Litoral). Aus der neu beschriebenen Konnektivität innerhalb und zwischen diesen Lebensräumen ergeben sich weitreichende Konsequenzen für unser Bild von der Funktionalität der Gewässer. In der vorliegenden Habilitationsschrift wird am Beispiel von Fließgewässern und Seen des nordostdeutschen Flachlandes eine Reihe von internen und externen funktionalen Verknüpfungen in den horizontalen und vertikalen räumlichen Dimensionen aufgezeigt. Die zugrunde liegenden Untersuchungen umfassten zumeist sowohl abiotische als auch biologische Variablen, und umfassten thematisch, methodisch und hinsichtlich der Untersuchungsgewässer ein breites Spektrum. Dabei wurden in Labor- und Feldexperimenten sowie durch quantitative Feldmes¬sungen ökologischer Schlüsselprozesse wie Nährstoffretention, Kohlenstoffumsatz, extrazellu¬läre Enzymaktivität und Ressourcenweitergabe in Nahrungsnetzen (mittels Stabilisotopen¬methode) untersucht. In Bezug auf Fließgewässer wurden dadurch wesentliche Erkenntnisse hinsichtlich der Wirkung einer durch Konnekticität geprägten Hydromorphologie auf die die aquatische Biodiversität und die benthisch-pelagische Kopplung erbracht, die wiederum einen Schlüsselprozess darstellt für die Retention von in der fließenden Welle transportierten Stoffen, und damit letztlich für die Produktivität eines Flussabschnitts. Das Litoral von Seen wurde in Mitteleuropa jahrzehntelang kaum untersucht, so dass die durchgeführten Untersuchungen zur Gemeinschaftsstruktur, Habitatpräferenzen und Nahrungs¬netzverknüpfungen des eulitoralen Makrozoobenthos grundlegend neue Erkenntnisse erbrach¬ten, die auch unmittelbar in Ansätze zur ökologischen Bewertung von Seeufern gemäß EG-Wasserrahmenrichtlinie eingehen. Es konnte somit gezeigt werden, dass die Intensität sowohl die internen als auch der externen ökologischen Konnektivität durch die Hydrologie und Morphologie der Gewässer sowie durch die Verfügbarkeit von Nährstoffen wesentlich beeinflusst wird, die auf diese Weise vielfach die ökologische Funktionalität der Gewässer prägen. Dabei trägt die vertikale oder horizontale Konnektivität zur Stabilisierung der beteiligten Ökosysteme bei, indem sie den Austausch ermöglicht von Pflanzennährstoffen, von Biomasse sowie von migrierenden Organismen, wodurch Phasen des Ressourcenmangels überbrückt werden. Diese Ergebnisse können im Rahmen der Bewirtschaftung von Gewässern dahingehend genutzt werden, dass die Gewährleistung horizontaler und vertikaler Konnektivität in der Regel mit räumlich komplexeren, diverseren, zeitlich und strukturell resilienteren sowie leistungsfähi¬geren Ökosystemen einhergeht, die somit intensiver und sicherer nachhaltig genutzt werden können. Die Nutzung einer kleinen Auswahl von Ökosystemleistungen der Flüsse und Seen durch den Menschen hat oftmals zu einer starken Reduktion der ökologischen Konnektivität, und in der Folge zu starken Verlusten bei anderen Ökosystemleistungen geführt. Die Ergebnisse der dargestellten Forschungen zeigen auch, dass die Entwicklung und Implementierung von Strategien zum integrierten Management von komplexen sozial-ökologischen Systemen wesentlich unterstützt werden kann, wenn die horizontale und vertikale Konnektivität gezielt entwickelt wird. / Surface waters are seen traditionally as closed ecosystems, and the recirculation of water and nutrients in the pelagic zone of lakes is cited as an example fort his. However, recently important linkages have been demonstrated between the pelagic zone on one side, and the benthic and the littoral zones, the terrestrial shore area and the catchment on the other side. Therby, the horizontal and vertical connectivity of aquatic ecosystems has attracted intense scientific interest, and together with this the ecological functions of the bottom zone (benthic zone) and of the shore zone (littoral zone), too. From this newly described connectivity far-reaching consequences arise for our picture of the functionality of surface waters. In this habilitation thesis a number of internal and external functional linkages are depicted in the horizontal and vertical spatial dimensions, as exemplified by running waters and lakes of the north-east German lowlands. The underlying studies mostly comprised both abiotic and biotic variables, and a broad range of topics, methods and studied surface waters. Thereby, experiments in the lab and the field, as well as quantitative field measurements were used to investigate ecological key processes as nutrient retention, carbon dynamics, extracellular enzyme activity, and resource transfer in food webs (using stabile isotope technique). In respect to running waters this resulted in substantial insights into the effects of a hydromorphology exhibiting intense connectivity on aquatic biodiversity and benthic-pelagic coupling, which represents a key process for the retention of transported matter, and thus for the productivity of a river section. The littoral zone of lakes has hardly been studied in Central Europe for several decades. Thus, the results on community structure, habitat preference and food web linkages of eulittoral macrozoobenthos enabled fundamentally new insights, which can directly be used within approaches for the ecological assessment of lake shores according to the EU Water Framework Directive. Research results show that the development and implementation of strategies for an integrated management of complex social-ecological systems may be substantially underpinned by targeted development of horizontal and vertical connectivity.