Projektleitung: Clemens Geitner – Universität Innsbruck Clemens.Geitner(at)ubik.ac.at
Projektlaufzeit: 3 Jahre
Gebirgsräume zeichnen sich durch kleinräumig-komplexe, dynamische, sozio-ökologische Bedingungen aus. Sie bieten wichtige Lebensräume und beeinflussen die umliegenden Vorländer stark. Die Erhaltung und Stärkung ihrer Resilienz ist daher von großer Bedeutung, in besonderem Maße für den lokalen und regionalen Wasserhaushalt. Durch Starkniederschläge und entsprechende Abflüsse aus steilen, höhenbedingt stark differenzierten Einzugsgebieten kommt es an den zugehörigen Schwemmkegeln und in den benachbarten Tallagen immer wieder zu verheerenden Überflutungen. Umso wichtiger ist ein hydrologisch optimiertes Landnutzungsmanagement. Im beantragten Projekt wird daher der Einfluss von historischen und aktuellen Nutzungspraktiken, besonders unter Wald, auf die Abflussentstehung untersucht, um sie besser von den Auswirkungen des Klimawandels für die Zeiträume um 1850, 1960 und 2020 zu unterscheiden. Ausgehend von den Ergebnissen eines Vorprojekts (https://doi.org/10.33993/TR.2021.1.03) wird ein interdisziplinäres Forschungsteam aus Geschichte, Landnutzungsforschung und Hydrologie zusammenarbeiten, um die folgenden Ziele zu erreichen: (i) Auswahl von vier Einzugsgebieten (< 10 km2) in Tirol unter Berücksichtigung der naturräumlichen Ausstattung, der Verfügbarkeit historischer Daten zur Landnutzung und Informationen über extreme Abflussereignisse; (ii) Kartierung der aktuellen, hydrologisch relevanten Eigenschaften in den vier Einzugsgebieten; (iii) Recherche zu historischen Karten zur Landnutzung mit entsprechenden Erläuterungen (um 1850) mit Fokus auf Waldnutzungspraktiken (v.a. Streunutzung, Waldweide, Schneitelung) sowie Rekonstruktion der Waldsituation um 1960 anhand von Inventurdaten und Luftbildern; (iv) Quantifizierung des Einflusses der historischen Praktiken auf Boden, Vegetation und Abflussentstehung durch Feldexperimente (Streunutzung, künstliche Beregnungen) in Verbindung mit Laboranalysen; (v) Modellierung von Niederschlags-Abflussereignissen für die untersuchten Perioden (um 1850, 1960 und 2020) auf Basis eines entwickelten Expertensystems zur Ableitung von Abflussdispositionsklassen aus Informationen zur historischen Landnutzung; (vi) Aufbereitung der Modellierungsergebnisse und des gewonnenen Prozessverständnisses sowie daraus ableitbarer Maßnahmen für für Bildungskonzepte, Lehrmaterialien und Publikationen. Um extreme Niederschlagsereignisse der Vergangenheit differenzierter berücksichtigen zu können, kommt ein neu erstellter Datensatz des dynamischen Downscalings globaler Reanalysedaten zur Anwendung. Durch Kombination natur- und geisteswissenschaftlicher Konzepte sowie Methoden werden erstmals Abflussdispositionskarten und nachfolgende Niederschlags-Abfluss-Modellierungen für die Vergangenheit erstellt. Diese Ergebnisse werden mit historischen Ereignissen überprüft und mit aktuellen verglichen. Damit können für mehrere kleine Testgebiete und unterschiedliche Zeitabschnitte extreme Abflussereignisse der letzten ca. 170 Jahre in Bezug auf den Einfluss von Landnutzung und Klima auf die Abflussbildung besser differenziert werden. Der interdisziplinäre Forschungsansatz integriert Stakeholder aus den Bereichen Waldwirtschaft, Naturgefahren, Ortschronistik, Ausbildung und Öffentlichkeit.
Projektleitung: Katharina Gugerell – Universität für Bodenkultur Wien katharina.gugerell(at)boku.ac.at
Projektlaufzeit: 3 Jahre
Bergregionen - wie die 435 Bergbiosphärenreservate - und ihre biokulturelle Vielfalt sind besonders anfällig für die beschleunigten und verschärften Folgen des globalen Wandels. BIOSS konzipiert Bergbiosphärenreservate als Modelle für neue Formen der Interaktion zwischen Wissenschaft und Gesellschaft. Der 50. Jahrestag des UNESCO-Programms MAN & Biosphere (MAB) ist die perfekte Gelegenheit, um die Entwicklung der Interaktion zwischen Wissenschaft und Gesellschaft in Biosphärenreservaten zu betrachten. Die Biosphärenreservate haben sich von Ausbildungs- und Studienzentren für disziplinäre akademische Wissensproduktion zu Orten transdisziplinärer Wissenskooperation für Nachhaltigkeit entwickelt. Die transdisziplinäre Wissens-Ko-Kreation und die Integration von akademischem und nicht-akademischem/lokalem Wissen stellt eine besondere Form der Interaktion zwischen Wissenschaft und Gesellschaft dar. Sie gilt als besonders geeignet, um in der Praxis anwendbares Wissen zu schaffen, den Wandel zur Nachhaltigkeit voranzutreiben und die Umsetzung der Ziele für nachhaltige Entwicklung zu fördern.
BIOSS ist unseres Wissens nach der erste Versuch, die Vielfalt der Interaktionen zwischen Wissenschaft und Gesellschaft, die Vielfalt der etablierten strategischen und funktionalen Partnerschaften und projektbasierten Forschungspraktiken in Biosphärenreservaten systematisch zu untersuchen. Die zentrale Forschungsfrage lautet: Wie und in welchem Ausmaß haben sich Gebirgsbiosphärenreservate als Modelle für die Interaktion zwischen Wissenschaft und Gesellschaft etabliert und dadurch erfolgreich dazu beigetragen, drängende Nachhaltigkeitsherausforderungen zu lindern und den Wandel in Richtung Nachhaltigkeit voranzutreiben?
Um die verschiedenen Arten von Interaktionen zwischen Wissenschaft und Gesellschaft zu analysieren und zu verstehen und dahingehend zu verallgemeinern, ob und wie diese den Wandel zur Nachhaltigkeit in Bergbiosphärenreservaten unterstützen, schlagen wir einen mehrstufigen Forschungsansatz auf drei Ebenen vor: (a) Gebirgs-BR auf globaler Ebene; (b) Gebirgs-BR in der DACH-Region der Europäischen Alpen und (c) Forschungsprojekte in Gebirgs-BR der alpinen DACH-Region. BIOSS wird den aktiven Dialog zwischen Interessenvertretern aus verschiedenen Gebirgsbiosphärenreservaten, MAB-Nationalkomitees und Wissenschaftlern aus verschiedenen Universitäten und Forschungsorganisationen anregen. Die Vielfalt der Interaktion zwischen Wissenschaft und Gesellschaft in Gebirgsbiosphärenreservaten, die reichhaltige und bisher wenig untersuchte Datenquelle der Periodic Reviews und das vergleichende mehrstufige BIOSS-Projektdesign werden zeigen, ob und unter welchen Bedingungen verschiedene Arten der Interaktion zwischen Wissenschaft und Gesellschaft zu in der Praxis anwendbarem Wissen.
Projektleitung: Christine Altenbuchner – Universität für Bodenkultur Wien christine.altenbuchner(at)boku.ac.at
Projektlaufzeit: 3 Jahre
Natürliche Ressourcen und Nahrungsmittelsysteme sind besonders anfällig für Klimaschwankungen und -extreme. Die Anfälligkeit von Haushalten und Gemeinschaften wird jedoch nicht nur durch die Auswirkungen des Klimawandels beeinflusst, sondern auch durch ihre Anpassungsfähigkeit (AC). Unter AC versteht man die Fähigkeit von Systemen, Institutionen, Menschen und anderen Organismen, sich an mögliche Schäden anzupassen, Chancen zu nutzen oder auf Folgen zu reagieren. Sie ist die Fähigkeit eines Systems, auf eine Gefahr zu reagieren, indem es ihr standhält oder sich von ihr erholt. Eine Verbesserung der AC verringert sowohl die Anfälligkeit als auch die Widerstandsfähigkeit, da AC ein integraler Bestandteil sowohl der Resilienz- als auch der Vulnerabilitätsforschung ist. In diesem Forschungsprojekt wird ein Index entwickelt, um Indikatoren zu erarbeiten, die einen Vergleich des AC-Niveaus bestimmter Gemeinden in verschiedenen räumlichen und zertifizierten Kontexten mit empirischen Untersuchungen in Österreich, der Schweiz und Kalifornien ermöglichen. In Anlehnung an das Community Capitals Framework (CCF) werden die Indikatoren auf sieben verschiedene Gemeinschaftskapitalien (Human-, Sozial-, Finanz-, Sach- und Naturkapital sowie kulturelles und politisches Kapital) ausgeweitet und der Fokus von der Haushalts- auf die Gemeinschaftsperspektive gelenkt. Dies schafft einen ganzheitlicheren Ansatz und ermöglicht einen besseren Vergleich verschiedener regionaler, kultureller und politischer Kontexte im Agrarsektor in Österreich, der Schweiz und Kalifornien. Der Vergleich der verschiedenen Produktions- und Zertifizierungssysteme sowie der Untersuchungsregionen und deren Anpassungskapazität erlaubt es, Schlussfolgerungen für verschiedene Entwicklungspfade in landwirtschaftlichen Versorgungsketten zu ziehen und Empfehlungen zur Steigerung der Anpassungskapazität in lokalen landwirtschaftlichen Gemeinschaften in Berggebieten zu formulieren. Bei der Ausarbeitung des Indexes werden die Indikatoren aus der Literatur abgeleitet und durch Expert*inneninterviews trianguliert. Für die empirische Analyse wird eine Haushaltsbefragung durchgeführt, um die Anpassungskapazität in den lokalen landwirtschaftlichen Gemeinden zu erfassen. In jeder der drei Fallstudiengebiete (Tirol, Österreich; Graubünden, Schweiz; Kalifornien, USA) werden ca. 200 Interviews mit Landwirt*innen in Berggebieten durchgeführt, wobei jeweils eine Gemeinschaft mit und eine ohne Zertifizierungssystem erfasst wird. Der innovative Aspekt dieses Forschungsprojekts ist die Untersuchung von AC aus einer Gemeinschaftsperspektive und nicht aus einer rein individuellen Sicht. Darüber hinaus fehlt bisher eine systematische Analyse, wie die Zertifizierung den ökologischen Landbau in landwirtschaftlichen Gemeinden im Vergleich zu nichtzertifizierten Gemeinden beeinflusst. Bislang fehlt in den AC-Indizes die Berücksichtigung von kulturellem und politischem Kapital. Die Einbeziehung dieser Determinanten auf der Grundlage des Community Capitals Framework und der Indikatoren stellt ein neues wissenschaftliches Forschungsfeld dar.
Projektleitung: Gerfried Winkler – Universität Graz gerfried.winkler(at)uni-graz.at
Projektlaufzeit: 3 Jahre
Die Auswirkungen des Klimawandels auf die Hydrologie alpiner Regionen bewirken einen steigenden Druck auf alpine Süßwasserressourcen und Biodiversitäts-Hotspots. Quellwässer stellen wichtige Ressourcen für die Wasserversorgung und alpine Ökosysteme dar. Auswirkungen des Klimawandels auf das Abflussverhalten dieser Quellwässer wurden bis dato kaum untersucht. Derzeit laufende Quellmessprogramme erheben primär physikalisch-chemische Parameter, die mikrobielle Artenvielfalt der Quellwässer wird kaum berücksichtigt. Daher sind die übergeordneten Ziele dieses Projekts die Quantifizierung des Klimawandeleinflusses auf Quellabflüsse und die Erstellung eines umfassenden Datensatzes der mikrobiellen Artenvielfalt alpiner Quellwässer Österreichs. Zusätzlich werden mikrobielle Gemeinschaftsmuster der Quellen erfasst und ihre Anwendbarkeit als Umwelttracer hinsichtlich schwankender Wasserqualität und unterschiedlicher Einzugsgebietseigenschaften untersucht. An ca. 90 Quellen, regional verteilt über ganz Österreich, werden Trendanalysen an hydrologischen Langzeitdaten durchgeführt, um eine Klassifikation der Quellen zu entwickeln. Die Ausweisung der Quelleinzugsgebiete als Grundlage für eine Niederschlags-Abflussmodellierung gekoppelt mit isotopenhydro- logischen Untersuchungen ermöglicht eine Quantifizierung des Klimawandeleinflusses auf das Schüttungsverhalten unter Berücksichtigung verschiedener Klimaszenarien. Eine besondere Bedeutung dabei hat die Schneedeckendynamik. Auswirkungen hydrometeorologischer Extrema (z.B. Dürren) auf die Quellschüttung und die Wechselwirkungen von Trends hydrologischer und hydrochemischer Parameter werden mittels Zeitreihenanalysen und multivariater Statistik unter- sucht. Alle Quellwässer werden zweimal beprobt, um die mikrobiellen Gemeinschaften bei Niedrig- und Hochwasser- ständen zu charakterisieren und saisonale Erkennungsmerkmale zu erarbeiten. Auf lokalem Maßstab werden drei Quellen mit unterschiedlichem Einzugsgebietsaufbau (z.B. Geologie, Höhe) für ein Monitoring ausgewählt, um saisonale so- wie kurzfristige Veränderungen der mikrobiellen Erkennungsmerkmale zu erfassen. Die Quellwässer werden zeitlich hochaufgelöst hydrochemisch beprobt und Isotopendaten sowie zusätzliche Wasserqualitätskomponenten (z.B. Gehalt an gelöstem organischem Kohlenstoff) erhoben. Daten zur mikrobiellen Biomasse, Aktivität und Artenvielfalt vervollständigen das Monitoring. Nach der Auswertung hydrogeologischer und ökologischer Indikatoren bzw. Indizes wird ein Vorschlag für eine integrative öko-hydrogeologischen Klassifizierung erarbeitet. Die Verknüpfung zwischen mikrobiellen Gemeinschaften der Neubildungskomponenten des Grundwassers (z.B. Mikroorganismen in der Schneedecke), und mikrobielle Gemeinschaften der Quellwässer (Austrag) wird für eine erweiterte Einzugsgebietscharakterisierung herangezogen, da mikrobielle Arten und Gruppen als zeitintegrierte Biomarker und folglich als Umwelttracer fungieren können. Eine mögliche künftige Anwendung des öko-hydrogeologischen Klassifikationsansatzes für eine nachhaltige wasserwirtschaftliche Planung hängt stark von der Akzeptanz bei der Umsetzung in der Praxis ab. Daher werden Interessensvertreter und Vertreter unterschiedlicher Behörden (Bund und Länder) von Beginn an miteingebunden.
Projektleitung: Stephen A. Wickham – Universität Salzburg Stephen.WICKHAM(at)plus.ac.at
Projektlaufzeit: 3 Jahre
Hochalpine Seen sind sensible, stark durch den anthropogenen Klimawandel belastete Lebensräume. Um zu verstehen wie der Klimawandel die derzeitige und zukünftige Biodiversität und Ökosystemfunktionen beeinträchtigt, müssen interagierende biologische, geologische und soziologische Faktoren ganzheitlich betrachtet werden. Unsere Studie fußt auf einem laufenden Monitoring Programm hochalpiner Seen im Nationalpark Hohe Tauern (NPHT), das Planktongemeinschaften sowie abiotische Bedingungen einer großen Vielfalt von Seen analysiert. Um die Veränderung der Gemeinschaften und die Auswirkungen des Klimawandels zu quantifizieren, wurde ein Projekt konzipiert, das die verschiedenen Wissenschaftsdisziplinen eng verknüpft.
Unsere Studie besteht aus drei Komponenten: intensive Geländekampagnen, komplexe Laborexperimente und enge Kooperation mit Besucherzentren. 1) Im Gelände werden geologische, geomorphologische, hydrologische und klimatologische Bedingungen der Seen ermittelt und parallel dazu die Planktongemeinschaften untersucht, um die Einflüsse der chemisch-physikalischen Parameter auf die Lebewesen zu erklären. Die Rolle von Wanderern als Vektoren für die Verbreitung von Plankton wird untersucht, indem z.B. an Wanderschuhen nach anhaftenden Dauerstadien gesucht wird. 2) In Laborexperimenten werden ökologische Prozesse analysiert, die zur beobachteten Zusammensetzung des Planktons führen können, z.B. die Fähigkeit großer Zooplanktonarten, Invasionen neuer Arten aus tiefer gelegenen Ökosystemen zu verhindern, die Bedeutung von Umweltbedingungen, die neue Arten an der Einwanderung hindern, sowie das „species sorting“, nach dem sich in einem Lebensraum nur die am besten angepassten Arten etablieren. 3) In enger Zusammenarbeit mit Besucherzentren und Bildungseinrichtungen des NPHT soll die Motivation von NP-Besuchern und ihr Verständnis von natürlichen Lebensräumen herausgefunden werden. Die Kenntnis der Einstellung der Besucher erlaubt Vorhersagen, wie sie abgelegene und geschützte Gebiete in der Zukunft nutzen werden.
Unser inter- und transdisziplinärer Ansatz ist darauf ausgerichtet, die Verbindung zwischen Wissenschaft und Gesellschaft zu stärken und eine Basis zu schaffen, die vielfältigen Auswirkungen des Klimawandels auf alpine Seen vorauszusagen und Strategien zu entwickeln, das Bewusstsein der Nutzer sensibler Ökosysteme für die Komplexität der möglichen Konsequenzen zu schärfen.
Projektleitung: Gregor Götzl – Geologische Bundesanstalt gregor.goetzl(at)geologie.ac.at
Projektlaufzeit: 3 Jahre
Das Projekt GeoEN-Inntal befasst sich mit der Nutzung von Erdwärme zum Heizen, Kühlen, Wärmespeichern und zur Stromerzeugung in alpinen Siedlungsgebieten. In Zeiten des Klimawandels und der erforderlichen Substitution fossiler Brennstoffe ist die Umsetzung erneuerbarer Energien unerlässlich. Alpenregionen profitieren einerseits von vor Ort verfügbaren erneuerbaren Energien wie Biomasse oder Wasserkraft, die jedoch begrenzt und oftmals mit problematischen ökologischen Auswirkungen verbunden sind. Zudem stehen in Gebieten mit ausgeprägter Topographie nur begrenzt Freiflächen für die Gewinnung erneuerbarer Energie zur Verfügung. Die Nutzung der Geothermie in ihrem gesamten technologischen Spektrum (oberflächennah bis tief) kann dazu beitragen, die Energiegewinnung von der Oberfläche in den geologischen Untergrund zu verlagern. Da die Nutzung der Geothermie auch weitere entscheidende Versorgungsvorteile, wie Stabilität und das weitgehende Fehlen von Emissionen mit sich führt, kann sie zur Stärkung der Resilienz innerhalb des alpinen Energiesektors (Heizen, Kühlen, Produktion elektrischer Energie) beitragen.
GeoEN-Inntal beschäftigt sich mit der räumlichen Bewertung von Ressourcen und möglichen Konflikten der Geothermie, in ihrem gesamten technologischen Spektrum, einschließlich klein- und großtechnischer Anwendungen sowie unterirdischer Wärmespeicherung am Beispiel der Modellregion östliches Inntal (Innsbruck – Kufstein). In den vergangenen Jahren gab es mehrere lokale Initiativen zur Nutzung der Erdwärme im Inntal. Bisher fehlt jedoch eine regionale und integrative Betrachtung aller Nutzungsmöglichkeiten der Geothermie.
Im Rahmen einer interdisziplinären Studie werden folgende forschungsleitende Fragen beantwortet: Wie und in welchem Umfang kann Geothermie die Resilienz des alpinen Energiesektors unterstützen?
Wie belastbar ist die Nutzung der Geothermie im Kontext von klimatischer, ökologischer und sozial-ökologischer Transformation im Alpenraum?
Wie kann ein nachhaltiger Ausbau geothermischer Anwendungen im Alpenraum erzielt werden?
Im Rahmen einer integrativen Untersuchung geologischer, geophysikalischer und sozioökonomischer Rahmenbedingungen im Untersuchungsgebiet soll ein besseres Verständnis geothermischer Anwendungsmöglichkeiten und deren Wechselwirkung mit gesellschaftlichen und ökologischen Rahmenbedingungen erzielt werden. Neben technischen Potenzialen beleuchtet GeoEN-Inntal mögliche Risiken und ungewollte gesellschaftliche sowie ökologische Auswirkungen einer zukünftig intensivierten Nutzung der Geothermie im Inntal. Die erzielten Erkenntnisse dienen als Grundlage einer gemeinsam mit regionalen Stakeholdern zu entwickelnden Strategie für den nachhaltigen Ausbau der Geothermie im östlichen Inntal bis 2040. Um einen zielgerichteten Austausch zwischen Forschung und Gesellschaft zu ermöglichen wird begleitend zu GeEN-Inntal ein Bürgerbeirat (Geothermal Energy Council) aufgebaut, der auch nach Projektabschluss bestehen bleiben soll.
Projektleitung: Patrick Scherhaufer – Universität für Bodenkultur Wien patrick.scherhaufer(at)boku.ac.at
Projektlaufzeit: 3 Jahre
Das inter- und transdisziplinär ausgerichtete Projekt BioPV erforscht die Potenziale von Freiflächen-PV in den Entwicklungszonen österreichischer Biosphärenparks, indem Konflikte und Synergien einer integrierten nachhaltigen Entwicklung thematisiert werden. Um sowohl in der Theorie als auch in der Praxis einen wesentlichen Forschungsbeitrag zu leisten, kombiniert das Projekt technisch-ökonomische Modellierung, ökologische Analysen und Habitaterhebungen, quantitative und qualitative Methoden der gesellschaftlichen Akzeptanz sowie partizipative Planungen. Das Projekt zielt darauf ab, die Kapazitäten für erneuerbare Energien in Österreich auf der Grundlage der Konzepte und Ziele von Nachhaltigkeit und Resilienz zu erhöhen. Mit seiner starken Betonung der Entwicklung einer nachhaltigen Beziehung zwischen Mensch und Umwelt wird BioPV einen wichtigen Beitrag zur Erreichung der Ziele des SDG 15 "Leben an Land" der Vereinten Nationen, der EU-Biodiversitätsstrategie für 2030 und des österreichischen Ziels der Klimaneutralität im Jahr 2040 leisten.
Im Allgemeinen sind alpine Regionen ein Paradebeispiel für hochsensible Gebiete, die auf die Auswirkungen von Infrastrukturen stark reagieren. In diesem Zusammenhang konzentriert sich BioPV auf soziale, ökologische und Landnutzungs-Konflikte und erarbeitet mögliche Problemlösungen. Das Projekt beginnt mit einer raum-zeitlichen Analyse des technisch-ökonomischen Potenzials für Dach- und Freiflächen-PV in allen drei österreichischen Biosphärenparks, gefolgt von einer Bestandsaufnahme der Lebensräume in spezifischen Testgebieten und einer Bewertung möglicher ökologischer Auswirkungen auf die Biodiversität. Darüber hinaus werden qualitative und quantitative sozialwissenschaftliche Methoden zur Erforschung der gesellschaftlichen Akzeptanz angewandt. Nach der Aufarbeitung der technisch-ökonomischen, ökologischen und gesellschaftlichen Potenziale und Grenzen wird ein partizipativer Landschaftsplanungsansatz entwickelt. Die Beteiligung regionaler Interessengruppen und der Bevölkerung aus den ausgewählten Fallstudienregionen wird im Rahmen von kollaborativen Visualisierungsworkshops umgesetzt.
Dieses Element der Transdisziplinarität wird auf der Ebene des Projektmanagements durch eine beratende Stakeholdergruppe unterstützt, die die Forschung begleitet, in mehreren Phasen des Projekts Feedback gibt und gleichzeitig dabei auch neue Erkenntnisse gewinnt. Insgesamt untersucht BioPV damit Szenarien von
Freiflächen-PV-Anlagen in ökologisch und ästhetisch sensiblen Landschaften. Der Schwerpunkt des Projekts liegt auf der Untersuchung der Beziehung und potentieller Widersprüchlichkeiten von Naturschutz, Klimaschutz und der Entwicklung erneuerbarer Energien. Da die Energiewende von vielen lokalen Entscheidungen abhängt, ist ein besseres Konfliktmanagement und eine bessere Beteiligung an Planungs- und Entscheidungsprozessen dringend erforderlich.
Durch die Berücksichtigung geeigneter Prozesse zur Erfassung potenzieller Hindernisse bietet BioPV wertvolle Einblicke in den Bereich der nachhaltigen Energieerzeugung und fördert gleichzeitig die Resilienz.
Projektleitung: Martin Mergili – Universität Graz martin.mergili(at)uni-graz.at
Projektlaufzeit: 3 Jahre
Gravitative Massenbewegungen (GMB) sind häufige Prozesse in Gebirgsräumen, die einen integralen Bestandteil des langfristigen Abbaus von Gebirgen darstellen. Für die Gesellschaft können derartige Phänomene Risiken und Katastrophen bedeuten, weshalb sie ein viel bearbeitetes Forschungsthema darstellen. GMB können jedoch auch ein bedeutendes Natur- und Kulturerbe darstellen und Dienstleistungen für die Gesellschaft erbringen, Aspekte, die noch wenig erforscht sind und in das noch kaum genutzte Konzept der Geosystemdienstleistungen aufgenommen werden könnten. In diesem Kontext helfen GMB auch dabei zu lernen, wie Systeme der Erdoberfläche funktionieren. UNESCO Global Geoparks (UGGps) stellen ideale Umgebungen für die Erforschung und Hervorhebung von Geosystemleistungen im Zusammenhang mit GMB dar, insbesondere auch in Österreich, wo die drei bestehenden UGGps (Karawanken/Karavanke, Erz der Alpen, Steirische Eisenwurzen) durch das Auftreten einer breiten Palette unterschiedlichster GMB gekennzeichnet sind. Daraus ergeben sich folgende Projektziele:
Projektleitung: Lars Keller – Universität Innsbruck lars.keller(at)uibk.ac.at
Projektlaufzeit: 3 Jahre
Alpine Mensch-Umwelt-Systeme sind naturgemäß von verschiedenen Naturgefahren betroffen. Es ist zu erwarten, dass der Klimawandel die Exposition gegenüber Naturgefahren in Alpinen Regionen verändert.
Das Projekt KIDZ PAZ-NOWn zielt darauf ab, die Resilienz im Paznauntal in Tirol (Österreich) in Bezug auf potenzielle klima- und wasserbedingte Gefahren in der Zukunft zu stärken. Das Untersuchungsgebiet wurde vom interdisziplinären Projektteam bewusst ausgewählt, da das Paznauntal auf eine lange Geschichte von extremen Wetterereignissen, Naturgefahren (insbesondere Hochwasser- und Lawinenereignisse) und Epidemien/Pandemien zurückblickt (z.B. die Pest und den Ausbruch der COVID-19 Pandemie). Im Projekt KIDZ PAZ-NOWn werden klima- und wasserbezogene Gefahren aus aktuellen Klimaprojektionen sowie auf darauf basierenden hydrologischen Simulationen für die Untersuchungsregion abgeleitet. In einem beidseitigen Lernprozess werden dabei die Erfahrungen der lokalen Bevölkerung einbezogen (z.B. um gemeinsam Indikatoren für Naturgefahren oder „was-wäre-wenn-Szenarien“ im Bereich zukünftiger Landnutzungsänderungen zu definieren).
In KIDZ PAZ-NOWn gehen wir über die traditionelle Interpretation von Resilienz im Sinne einer „Wiederherstellung des Status quo vor einer Krise/Bedrohung“ hinaus. Resilienz ist nach dem Verständnis im Projekt das Bestreben, Lerneffekte aus einer Forschungs-Bildungs-Kooperation zu nutzen, die darauf abzielt, die naturwissenschaftliche und gesellschaftliche Kompetenz der Beteiligten zu erhöhen und einen Dialog zwischen den Generationen zu fördern. Dabei sollen frühere Herausforderungen in der Region analysiert werden, um die BürgerInnen im Sinne einer
sozial-ökologischen Transformation bei der Entwicklung in Richtung Nachhaltigkeit zu unterstützen. Um die definierten Ziele einer erhöhten Resilienz und nachhaltigen Entwicklung im Paznauntal zu erreichen, verfolgen wir einen inter- und transdisziplinären Forschungsansatz, indem wir i) die Disziplinen Hydroklimatologie, Verhaltensmedizin und Bildung für Nachhaltige Entwicklung sowie ii) Wissenschaft und Gesellschaft im Rahmen einer dreijährigen
Forschungs-Bildungs-Kooperation vernetzen. Die am Projekt beteiligten gesellschaftlichen Gruppen umfassen ein breites Spektrum an Personen mit unterschiedlichem Alter, Perspektiven, Erfahrungshorizonten und Lebensbedingungen, mit besonderem Fokus auf junge Menschen (Schüler), die von zukünftigen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts am stärksten betroffen sein werden. Aber auch VertreterInnen gefahrenrelevanter Institutionen (z.B. Rettungskräfte) sowie die örtlichen Gemeinden sollen in das Projekt eingebunden werden. Mit dem hier vorgeschlagenen inter- und transdisziplinären Forschungsansatz legen wir in der Region das Fundament für eine dauerhafte Resilienz sowie eine Transformation der Gesellschaft in Richtung einer nachhaltigen Entwicklung. Da das Paznauntal nicht nur exemplarisch für ein typisches Alpental mit einer Geschichte reich an klima- und wasserbedingten Gefahren ist, sondern auch hinsichtlich seiner Bevölkerungs- und Bildungsstruktur als repräsentativ für viele österreichische Täler gesehen werden kann, können die im Projekt KIDZ PAZ-NOWn gewonnenen Erkenntnisse auf andere, ähnliche Gebirgsregionen und Kontexte übertragen werden.
Projektleitung: Marcel Liedermann – Universität für Bodenkultur Wien marcel.liedermann(at)boku.ac.at
Projektlaufzeit: 3 Jahre
Plastikmüll als dauerhafter Schadstoff in der Umwelt ist aufgrund der weitgehend unbekannten Langzeitwirkung auf Flora und Fauna zunehmend besorgniserregend. Obwohl Flusssysteme bekanntlich die Transportwege von Plastikabfällen zum Ozean sind, konzentrierte sich die Forschung in diesem Zusammenhang bisher zumeist auf marine Ökosysteme. In den letzten Jahren sind Studien in Flüssen schnell vorangekommen, sie befassen sich aber selten mit der Verteilung von Plastik in der Wassersäule. Das Projektteam hat eine Methode zur Messung des Mikroplastiktransports in verschiedenen Tiefen entwickelt. Plastikverschmutzung in den österreichischen Alpen ist jedoch bisher nicht untersucht worden, daher sind auch keine Informationen über möglichen biologischen Abbau durch Mikroben verfügbar. Dabei sind Flusskorridore eines der am meisten genutzten und veränderten Landschaftselemente in den Alpen. Sie bieten wichtige Ökosystemleistungen (ES), aber viele von ihnen sind derzeit bedroht. Daher müssen die Auswirkungen der menschlichen Nutzung auf die Flüsse und ES verstanden und behandelt werden. Basierend auf dem erforderlichen Prozessverständnis und den Wissenslücken zielt AlPlast darauf ab, erstmals das Vorkommen von Kunststoffen in den österreichischen Alpen zu quantifizieren - von den Gletschern am Gipfel über steile Wildbäche bis hin zur Donau. In einem mehrstufigen Ansatz werden Hot-Spots identifiziert, um Mikroplastik in relevanten alpinen Gebieten zu messen. Partikelzählungen, Typisierung und das Messen von Konzentrationen zeigt die am häufigsten vorkommenden Kunststoffarten in der alpinen Umwelt. Um auch die kleinsten Partikelgrößen zu erfassen, wird eine Strategie vorgeschlagen, die Netzproben mit isokinetische Pumpproben kombiniert. Die Gletscher werden als die entlegensten Gebiete der österreichischen Alpen untersucht. Wenn Mikroplastik seinen Weg in diese Gebiete findet, werden mögliche Transportwege evaluiert. Auch die zeitlichen Veränderungen der Mikroplastikbelastung in der Schneedecke werden durch die Entnahme von Schneeproben mit einer Tiefenauflösung von 10 cm untersucht.
Von Beginn des Projekts an ist ein transdisziplinärer Ansatz vorgesehen. Wichtige Stakeholder wurden bereits in der Vorphase des Projekts in das Team integriert. Dies beginnt bei der Auswahl der Probenahmestellen, aber auch bei der Probenahme soll durch Citizen Science eine Verbesserung und Erweiterung der Datensätze erreicht werden. Im Hinblick auf die Verbreitung und die Nachhaltigkeit der Auswirkungen des Projekts sollte die Einbeziehung der lokalen Bevölkerung und der Stakeholder entscheidende Vorteile bringen. Die GIS-basierte Hochskalierung und Abschätzung der Plastikverschmutzung in einem größeren Maßstab, basierend auf den gesammelten Daten und identifizierten Variablen, soll zu einer Verschmutzungs-Heatmap für den Alpenraum als Grundlage für das Management der Plastikverschmutzung in Österreich führen. Mikroplastik abbauende Mikroben, die möglicherweise an denselben Probenahmestellen vorhanden sind, werden auf der Grundlage des Wissens über den biologischen Abbau der jeweiligen synthetischen Polymere identifiziert. Dazu werden moderne Methoden der Metagenomanalyse eingesetzt, um auch nicht kultivierbare Mikroben und deren Enzyme zu entdecken. Parallel dazu werden potentiell vorhandene Mikroorganismen kultiviert und der Abbau von (markierten) Modellpolymeren und realen Mikroplastikproben untersucht.
Projektleitung: Mario Klösch – Universität für Bodenkultur Wien mario.kloesch(at)boku.ac.at
Projektlaufzeit: 3 Jahre
In Bergregionen konzentrieren sich einander konkurrierende Nutzungsansprüche entlang von Fließgewässern in meist engen Tälern. Nachdem die systematische Regulierung und der Sedimentrückhalt durch Querbauwerke im Einzugsgebiet die Biodiversität wie auch direkte menschliche Nutzungen massiv beeinträchtigten und sich der Zustand durch die Sohleintiefung weiter verschlechterte, zeigte sich die Flussaufweitung als effektive Gegenmaßnahme. Mit zunehmendem Bewusstsein über die von einer funktionierenden Hydromorphologie geleisteten Ökosystemdienstleistungen (ÖD) und zur Verringerung des zur Sohlstabilisierung benötigten Geschiebeeintrags wird heute die Bereitstellung von Korridoren empfohlen. In diesen kann sich die Hydromorphologie frei entwickeln und wird dadurch hauptsächlich vom Geschiebeeintrag bestimmt. Die benötigte Menge des Geschiebeeintrags, welche die Funktionalität der Hydromorphologie zur Bereitstellung der heute benötigten ÖD sichern würde, und der zugehörige Raumbedarf sind jedoch unbekannt.
HyMo4us! erhebt zunächst die historischen und aktuellen Nutzungen entlang alpiner Fließgewässer. Für einen Abschnitt der Drau wird anhand eines hydromorphologischen Labormodells nach dem Geschiebeeintrag gesucht, der eine dem historischen Zustand entsprechende Morphologie ergibt. Basierend auf der detailliert erfassten Morphologie und Morphodynamik werden für diese Bedingungen ÖD wie Habitatausstattung, Hochwasserschutz, Grundwasserbereitstellung und Angebote für Freizeitaktivitäten bestimmt. In weiterer Folge wird anhand der Ergebnisse des Labormodells die Bandbreite eines Geschiebeeintrags ausfindig gemacht, welche eine Hydromorphologie schafft, die ÖD entsprechend den erhobenen Nutzungsansprüchen anbietet. Zusätzliche Untersuchungen von größeren Abflussereignissen lassen auf die Resilienz in der Bereitstellung von ÖD unter klimawandelbedingten Änderungen der Hydrologie und des Geschiebeeintrags schließen, und dienen zur engeren Eingrenzung des anzustrebenden Geschiebeeintrags. Der Hypothese folgend, dass die Breitenverteilung eines natürlichen Gerinnes mit der Tiefenquerverteilung zusammenhängt, wird mittels Regressionsanalyse versucht das Potenzial von historischen Karten für die Berechnung eines historischen Geschiebetransports als eine natürliche Referenz auszuschöpfen. Der sich ergebende Geschiebe- und Raumbedarf wird mit einem erfahrenen Planer auf Umsetzbarkeit untersucht, und ein Dialog mit der Politik über die Gewichtung aktueller Nutzungsformen gefördert. Die Ergebnisse münden in einen Leitfaden, der als Unterstützung für aktuell zu erarbeitende Gewässerentwicklungs- und Risikomanagementkonzepte zur Verfügung gestellt wird. Eine Erarbeitung von didaktischem Material gemeinsam mit Schülern und ein für pädagogische Hochschulen angebotenes Training fördern einen generationenübergreifend verantwortungsbewussten Umgang mit der Hydromorphologie alpiner Flüsse.
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