Browsing by Author "Kaule, Giselher (Prof. Dr.-Ing.)"

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Begrünungspotential in ariden und semi-ariden Städten : Fallstudie Teheran, Iran
(2014) Agharabi, Amena; Kaule, Giselher (Prof. Dr.-Ing.)
Aufgrund des großen Wachstums der Städte in ariden und semi-ariden Zonen und der jährlichen Erweiterung der Trockengebiete, mit der in vielen Fällen die Zerstörung oder Unterentwicklung der städtischen Grünflächen einhergeht, versucht diese Arbeit, das Stadtbegrünungspotenzial einzuschätzen und eventuelle Hindernisse zu identifizieren. Während Grünflächen in Städten nicht nur zur Erhöhung der visuellen/ Lebensqualität, sondern auch zur Verbesserung des Klimas, Verbannung der Hitze und Bekämpfung der Umweltverschmutzung eine Notwendigkeit sind, verfügen trockene Länder nur über sehr begrenzte Wasserressourcen, die zudem unter starkem Druck durch das hohe Bevölkerungswachstum stehen. Diese Studie hat mit der Erforschung der Eigenschaften der trockenen Region im Allgemeinen und insbesondere Irans Teheran als Fallstudie gewählt. Diese Stadt, die in historischen Aufzeichnungen als üppiges Grün des Gartens dargestellt ist, leidet jetzt unter Wassermangel, Umweltverschmutzung und der Knappheit von Grünfläche, die in einigen Stadtbezirken weniger als 2 Quadratmeter pro Kopf beträgt. Eine nachhaltige Entwicklung der städtischen Grünflächen in Teheran ist ein multi-dimensionales Thema und wird von zahlreichen komplexen und miteinander verwobenen wirtschaftlichen, politischen, sozialen und ökologischen Faktoren beeinflusst. Die Probleme und vorgeschlagenen Lösungen sind im Überblick: 1. Eine dicht gebaute Stadt, knappe freie Räume und unverhältnismäßige Verteilung der Flächennutzungen: Angesichts der unterschiedlichen Struktur, Bevölkerungsdichte, Bedürfnisse und Möglichkeiten der verschiedenen Stadtbezirke wurde mehrere Strategien in Bezug auf Architektur und Stadtplanung für jeden Stadtbereich vorgeschlagen. 2. Die Kosten für die Grünflächenentwicklung im Vergleich zu ihrem Nutzen: Im Gegensatz zu den definierten Kosten für die Bebauung, Errichtung und Instandhaltung von Grünflächen ist der Preis bzw. der realisierte Wert dieses Gutes in Geldeinheiten bei dem Mangel von Vergleichsobjekten und Verkaufshandlungen schwer zu berechnen. Hier wurden die abstrakten Werte mit Ersatzobjekten und neuen Methoden für einen annähernd konkreten Preis für die langfristige Entwicklung der Grünflächen Teherans, wie auch die Schadensschätzung und Kompensationsmethoden bei Verlusten, manifestiert. 3. Mangelnde Bürgerbeteiligung und Sensibilisierung der Öffentlichkeit für den Umweltschutz und das Stadtgrün: In dieser Arbeit wurden mit einigen Beispielen die Bildung und Umweltkommunikation in den Schulen und Medien sowie die Rolle der Umwelt-NGOs und der nützlichen kulturellen Wurzeln und Traditionen zur Motivierung und Koordinierung der Bürger effektiv geschätzt. 4. Rechtliche, administrative und organisatorische Herausforderungen der Grünflächen von Teheran: Mit der Beschreibung des Grünflächenmanagements und der finanziellen Zyklus- und Budgetplanung in Teheran und der Gesetze, die das Grundstücks-/Wohneigentumsrecht und den Grunderwerb regelten, werden Lösungen und Teilweise eine Reform der Regulierung und besonders das adaptive Management sowie ein demokratisches und transparentes Verfahren und Informationsvermittlung in Grünflächeprojekten als Leitfaden für die Ermutigung zur Bürgerbeteiligung und Systemverbesserung vorgeschlagen. 5. Der Mangel an Wasser für die Bewässerung der Grünflächen: Für eine Antwort werden an dieser Stelle erstens der Wasserstand und die Trinkwasseranfrage/ der Wasserverbrauch berechnet und bewiesen, dass die natürlichen Gründe für den Wassermangel bei einem übermäßigen Verbrauch und hohen Wasserverlust liegen und entgegen der landläufigen Wahrnehmung in Teheran kein grundsätzlicher Mangel an Wasser für die Bewässerung der Grünflächen herrscht, da Teheran in einem Abwassermeer schwimmt und mit einer Abwasserbehandlung ausreichend Wasser nicht nur für öffentliche Grünflächen, sondern auch für die stadtnahe Landwirtschaft zur Verfügung stehen würde und die Nutzung von behandeltem Abwasser und Wasser aus anderen Quellen wie Qanats und Wasserläufen den Wasserstress in der warmen Jahreszeit reduzieren könnte. Bei einer Veränderung der Bewässerungsmethoden zur Verbesserung der Effizienz der Bewässerung und passenden Pflanzenauswahl werden die Entwicklung und der Ausbau der städtischen Grünflächen um das Fünffache in der Gegend, ohne Schäden für Umwelt und Trinkwasserressourcen, ermöglicht. 6. Die Auswahl der entsprechenden Pflanzenarten für Teheran: Trotz der Vielfalt der Pflanzenarten in Teheran ist die Bandbreite der vorherrschenden Arten beschränkt. Mit einem Vergleich von Klima und Bodenverhältnissen in den verschiedenen Stadtbezirken von Teheran und den bestehenden Bäumen, vorherigen Aufzeichnungen und der Empfehlungen der zuständigen Reviergärtner und einer Kombination dieser Merkmale und Eigenschaften - unter Heranziehung der einschlägigen Literatur- wurden hier die besten Baumarten für die verschiedenen Bezirke ausgewählt.
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Modellierung biomassedominierter Energiesysteme : Methodenentwicklung anhand eines Fallbeispiels im Ost-Pamir, Tadschikistan
(2015) Hohberg, Georg; Kaule, Giselher (Prof. Dr.-Ing.)
Die Bereitstellung und Nutzung biogener Energieträger unterscheidet sich in wesentlichen Aspekten von jener nichtregenerativer Energieträger. Aufgrund ihrer dezentralen und flächenintensiven Erzeugung sind biogene Energieträger durch einen starken Raumbezug, Konkurrenz zu anderen Landnutzungsformen, Rückkopplungen innerhalb des Erzeugungssystems sowie durch Saisonalität und damit Einschränkungen in der Verfügbarkeit geprägt. Biomasse ist heute vor allem in Entwicklungsländern von großer Bedeutung für die Energiebereitstellung. Auch die Energieversorgung im tadschikischen Ost-Pamir, einer in Zentral Asien gelegenen und wenig entwickelten Hochgebirgsregion, ist maßgeblich durch biogene Energieträger geprägt. Ein großer Teil des Energiebedarfs wird hier durch Zwergsträucher (Krascheninnikovia ceratoides und Artemisia spp.) und Viehdung befriedigt. Die Zwergstrauchbestände des Ost-Pamir sind neben ihrer energetischen Verwendung auch als Nahrungsgrundlage für das Nutzvieh bedeutsam. Da bei einer Übernutzung der Zwergstrauchbestände zukünftig weniger Nutzvieh gehalten werden kann, jedoch ausbleibende Dungerträge zukünftig durch zusätzliche Zwergstrauchbiomasse kompensiert werden müssen, besteht die Möglichkeit einer selbstverstärkenden Wirkungskette. Die durch übermäßige Zwergstrauchernte hervorgerufene Degradation von Weideflächen im Ost-Pamir wurde von BRECKLE UND WUCHERER (2006, S.233) als Tereskensyndrom bezeichnet. Die Methode der Energiesystemanalyse wird verwendet, um wissensbasierte Entscheidungsgrundlagen für die Energiepolitik zu liefern. Ein Standardwerkzeug der Energiesystemanalyse sind optimierende Energiesystemmodelle. Diese verstehen Energiesysteme als rein technisch-ökonomische Systeme. Biomassedominierte Energiesysteme hingegen stellen eine Verbindung aus technisch-ökonomischem System, biophysikalischem System und sozialem System dar. Ziel dieser Arbeit ist es, durch Gegenüberstellung und Diskussion verschiedener Modellierungsansätze eine geeignete Methode zur Simulation von biomassedominierten Energiesystemen zu identifizieren und auf ein Fallbeispiel im Ost-Pamir anzuwenden. Im betrachteten Fallbeispiel soll geklärt werden, inwieweit die Zwergstrauchentnahme im Ost-Pamir eine Zerstörung ihrer Wachstumsgrundlagen bedingt und ob kurz bis mittelfristig mit einen Zusammenbruch der lokalen Energieversorgung gerechnet werden muss. Die Simulation von Entwicklungsszenarien soll zudem die Bandbreite von möglichen Entwicklungen beschreiben und Optimierungspotenzial aufzeigen. Ein System-Dynamics-GIS-Hybridansatz bietet die Möglichkeit der zeitlich kontinuierlichen, räumlich aufgelösten Modellierung, mit der auch Rückkopplungen in Systemen abgebildet werden können. Er ist daher für die Modellierung biomassedominierter Energiesysteme geeignet. Basierend auf dem beschriebenen Simulationsansatz und auf einer detaillierten Untersuchung des Energiesystems von Alichur, der zweitgrößten Siedlung des Ost-Pamir, wird das Energiemodell Alichur erstellt und parametrisiert. Nach eingehender Sensitivitätsanalyse und Validitätsprüfung werden im Energiemodell Alichur drei Szenarien simuliert: Szenario Business-as-usual (BAU, gleichbleibendes Management), Szenario Breckle (SB, verschlechtertes Management) und Szenario Optimierung und Energieautarkie (SOE, optimiertes Management). Die Simulationsergebnisse sämtlicher Szenarien zeigen, dass kurz- bis mittelfristig nicht mit einem Zusammenbruch des Energiesystems von Alichur gerechnet werden muss. Zwar ist zukünftig mit einem steigenden Aufwand für die Zwergstrauchernte zu rechnen, weil vermehrt auch ortsferne Bestände beerntet werden müssen. Aufgrund der Erntekultur, bei der bis zu 50 % der Zwergsträucher auf der Fläche verbleiben, ist jedoch eine völlige Degradation der Zwergstrauchbestände in der betrachteten Fallstudie nicht gegeben. Lediglich im ortsnahen Bereich erfolgt eine sehr intensive Zwergstrauchnutzung, die in den nächsten Dekaden kaum Zwergstrauchbiomassezuwachs erwarten lässt. Bei einem verschlechterten Ressourcenmanagement (Szenario SB) ist frühestens in der zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts mit einer Verknappung der erreichbaren Zwergstrauchbestände zu rechnen. Nicht eindeutig geklärt werden konnte die Frage, ob die gegenwärtige Zwergstrauchnutzung dauerhaft betrieben werden kann (Szenario BAU). Grundsätzlich ist bei optimiertem Management, verbunden mit moderaten Energieeinsparungen eine nachhaltige und autarke auf biogenen Energieträgern basierende Energieversorgung in der Region möglich (Szenario SOE). Die vermutete selbstverstärkende Wirkungskette zwischen thermischer Zwergstrauchnutzung und Weidekapazität kann in der Simulation nicht bestätigt werden.