Fünf Jahre nach der Flutkatastrophe im Ahrtal ist Deutschland nach Einschätzung des Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland (BUND) noch immer nicht ausreichend auf zunehmende Wetterextreme vorbereitet. Eine neue Recherche zeigt, dass Flüssen weiterhin wichtige Überschwemmungsflächen verloren gehen und Investitionen überwiegend in technische Schutzmaßnahmen fließen.

Flüsse verlieren weiter Überschwemmungsflächen

Nach Angaben des BUND wurden viele natürliche Überflutungsflächen in den vergangenen Jahrzehnten durch Siedlungen und Straßen ersetzt. Bundesweit haben Flüsse bereits zwei Drittel ihres ursprünglichen Raums zum Ausufern verloren. In Nordrhein-Westfalen beträgt der Verlust 39 Prozent, in Rheinland-Pfalz 24 Prozent und in Bayern 46 Prozent.

Angesichts der Klimakrise könne dies gravierende Folgen haben. Mit steigenden Temperaturen im Nordatlantik und im Mittelmeer sei künftig häufiger mit Starkregenereignissen und damit verbundenen Hochwassern zu rechnen. Erstmals liefert die BUND-Recherche einen Gesamtüberblick über den Verlust von Überschwemmungsflächen an den 79 größten Flüssen Deutschlands sowie über die Investitionen der Bundesländer in den Hochwasserschutz. Zwischen 2014 und 2024 flossen demnach jährlich durchschnittlich rund 301 Millionen Euro in Deiche und andere technische Maßnahmen, während für Deichrückverlegungen lediglich rund sieben Millionen Euro bereitgestellt wurden.

Verena Graichen, BUND-Geschäftsführerin Politik: „Wir wissen fünf Jahre nach der Ahrtalflut, dass wir uns besser vor Hochwasser schützen müssen. Aber enge Bebauung, höhere Deiche und immer mehr Polder sind keine adäquate Antwort – mit ihnen können die Fluten während der Hochwasserphase zwar gemanagt werden, ein absoluter Hochwasserschutz ist aber technisch weder machbar noch wirtschaftlich sinnvoll. Hinzu kommt: In Zeiten zunehmender Wasserknappheit und Grundwasserstress lassen wir unser kostbares Wasser dann einfach wegspülen, anstatt es im Boden zu speichern. Was wir brauchen ist mehr Raum für die Flüsse, Geld für die Wiederherstellung von Auen, ein Stopp bei der Flächenversiegelung und Investitionen in ökologischen Hochwasserschutz.“

Hochwasserschutz-Investitionen

Versiegelung schwächt den natürlichen Wasserrückhalt

Nur etwa ein Prozent der heutigen Auen befindet sich laut BUND noch in einem nahezu natürlichen Zustand. Auf 43 Prozent der ehemaligen Auen wird Grünland genutzt, weitere 26 Prozent entfallen auf Ackerflächen. Rund sieben Prozent werden heute als Siedlungs-, Verkehrs- oder Gewerbeflächen genutzt und sind entsprechend stark versiegelt. Feuchtgebiete und nasse Wiesen machen weniger als drei Prozent der heute noch regelmäßig überflutbaren Auen aus.

Zwar haben die heutigen Auen geringfügig an Fläche gewonnen, ihre Fähigkeit, Wasser zurückzuhalten, sei jedoch durch zunehmende Versiegelung gesunken. Das Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung (IÖR) hat ermittelt, dass trotz Bebauungsverbotes in festgesetzten Überschwemmungsgebieten zwischen 2019 und 2023 der Anteil der bebauten Flächen in den rezenten Auen bundesweit um 2,75 km² (0,04 Prozent) zunahm. Das entspricht einer Fläche von rund 385 Fußballfeldern. Nach Einschätzung des BUND wurden die Fortschritte durch Deichrückverlegungen dadurch wieder aufgehoben.

Graichen: „In Deutschland wird zu viel Geld in die falschen Maßnahmen investiert. Bund, Länder und Kommunen sollten vermehrt auf ökologischen Hochwasserschutz setzen. Damit schützen wir uns am besten vor Starkregen und sorgen dafür, dass Wasser gespeichert wird, das uns in trockenen Sommern zur Verfügung steht.“

Wie wirkungsvoll Deichrückverlegungen sein können, zeigt nach Angaben des BUND das Beispiel Lenzen an der Elbe. Mit einer Fläche von 420 Hektar zählt die dortige Maßnahme zu den größten ihrer Art in Deutschland. Beim Elbe-Hochwasser 2013 sank der Wasserstand vor Ort dadurch um 50 Zentimeter. Gleichzeitig entstand eine wieder überflutbare Aue, die sowohl die biologische Vielfalt fördert als auch als Kohlenstoffspeicher dient.

BUND fordert mehr naturbasierte Lösungen

Die Recherche kommt zu dem Schluss, dass Bund, Länder und Kommunen weiterhin überwiegend in technischen Hochwasserschutz investieren, obwohl ökologischer Hochwasserschutz Hochwasserschäden mindern und gleichzeitig Natur und Umwelt stärken könne. Zudem seien zwei Drittel der ursprünglichen Altauen in Deutschland verloren gegangen, während die wenigen Erfolge durch Deichrückverlegungen durch neue Flächenversiegelungen wieder zunichtegemacht würden.

Der BUND fordert deshalb, dem ökologischen Hochwasserschutz Vorrang einzuräumen, die Neuversiegelung von Flächen auf null zu reduzieren, den Ausstoß von Treibhausgasen weiter zu senken und die EU-Verordnung zur Wiederherstellung der Natur stärker für die Verbesserung der Wasser- und Klimaresilienz zu nutzen.

Zur Studie

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Quelle: Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland (BUND) e.V.,

 

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Ob Muscheln, Krebse oder Fische: Meerestiere reagieren seit Hunderten Millionen Jahren auf Umweltkrisen häufig mit einer Abnahme ihrer Körpergröße. Das zeigt eine neue Studie der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) gemeinsam mit den Universitäten Warschau und Lille. Demnach ist der sogenannte „Lilliput-Effekt“ insbesondere während starker globaler Erwärmungsphasen ausgeprägt. Die Forschenden sehen darin ein Warnsignal im Hinblick auf den heutigen Klimawandel. Ihren Ergebnissen zufolge könnte die aktuelle Erderwärmung ebenfalls dazu führen, dass Meerestiere künftig kleiner werden.

Für die Studie wertete das Forschungsteam fast 9.000 Größenänderungen aus fossilen, historischen und modernen Untersuchungen aus. Dadurch konnten Veränderungen der Körpergröße von Meerestieren über einen Zeitraum von rund 450 Millionen Jahren miteinander verglichen werden.

„Unsere Daten belegen, dass die Abnahme der Körpergröße eine allgemeine Reaktion von Meerestieren auf Umweltkrisen ist“, sagt Dr. Paulina Nätscher, frühere Wissenschaftlerin am Lehrstuhl für Paläoumwelt an der FAU und Erstautorin der Studie. „Wir beobachten dieses Phänomen in sehr unterschiedlichen Tiergruppen, von Zwergwuchs in einzelnen Arten bis hin zu einer Dominanz kleinerer Arten in ganzen Lebensgemeinschaften. Er ist ein deutliches Zeichen dafür, dass Ökosysteme unter Stress stehen.“

Erwärmungsphasen zeigen besonders starke Veränderungen

Besonders deutlich fielen die Veränderungen während Phasen globaler Erwärmung aus.

„Bei allen Umweltkrisen, ob sie durch Erwärmung herbeigeführt wurden oder nicht, liegt ein Rückgang der Körpergröße in Lebensgemeinschaften vor“, erklärt ihr Kollege Dr. Kenneth De Baets von der Universität Warschau. „Besonders ist jedoch, dass Krisen mir starker Erwärmung zu deutlich stärkeren und wechselhafteren Veränderungen direkt innerhalb der Arten führen; also zu einer echten Verzwergung. Im Durchschnitt fallen diese Effekte etwa doppelt so stark bei Erwärmung aus, wie bei anderen Krisen.“

Auch der Zusammenhang zwischen Temperaturanstieg und Körpergröße sei deutlich erkennbar, sagt Professor Wolfgang Kießling, Leiter des Lehrstuhls für Paläoumwelt an der FAU. Demnach nehme der Rückgang der Körpergröße mit steigenden Temperaturen zu. Die Erdgeschichte liefere damit ein deutliches Warnsignal für die Zukunft der Ozeane.

Langfristige Folgen für Meeresökosysteme

Den Ergebnissen zufolge ist der heute beobachtete Trend zu kleineren Fischen und wirbellosen Meerestieren kein kurzfristiges Phänomen, sondern Teil eines langfristigen Musters. Setzt sich die globale Erwärmung fort, könnten kleinere Körpergrößen in den Weltmeeren künftig häufiger auftreten – mit möglichen Auswirkungen auf Nahrungsketten und Fischerei.

Originalpublikation: Unique fingerprint of marine ectotherm body size change during hyperthermal crises | PNAS

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Sinkende Grundwasserstände, langanhaltende Dürreperioden und zunehmende Nutzungskonflikte setzen die Spree und die Wasserversorgung der Hauptstadtregion unter Druck. Forschende der TU Berlin haben nun gemeinsam mit Partnerinstitutionen im Verbundprojekt „SpreeWasser:N“ das Wasserdefizit berechnet und konkrete wissenschaftliche Grundlagen sowie technische Lösungsansätze entwickelt, um Wasser künftig besser zu speichern, Trockenperioden abzufedern und die Region resilienter gegenüber den Folgen des Klimawandels zu machen.

„Die Wasserkrise ist längst Realität. Unsere Ergebnisse zeigen, dass ein grundlegender Wandel im regionalen Wassermanagement notwendig ist – weg von der schnellen Entwässerung, hin zur aktiven Speicherung und Rückhaltung von Wasser“, sagt Prof. Dr. Irina Engelhardt, Leiterin des Fachgebiets Hydrogeologie an der TU Berlin und Koordinatorin des Projekts.

Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung von 2022 bis 2025 mit rund 2,8 Millionen Euro geförderte Verbundprojekt untersuchte das rund 3.500 Quadratkilometer große Einzugsgebiet der Unteren Spree zwischen Spreewald und Berlin. Die Region zählt trotz zahlreicher Gewässer zu den wasserärmsten Gebieten Deutschlands. Seit der Jahrtausendwende sind die Grundwasserstände lokal um bis zu drei Meter gesunken. Engelhardt betont, dass die Region inzwischen nicht mehr nur unter einzelnen Dürrejahren leidet, sondern unter einem strukturellen Wasserdefizit, was sowohl die fallenden Grundwasserspiegel als auch die Ergebnisse des im Projekt kalibrierten Grundwassermodells zeigen.

Grundwasserdürre: Das unsichtbare Wasserdefizit

„Die Ursache sind in erster Linie klimatisch bedingt“, erläutert Irina Engelhardt.

Grund sind ein verändertes Zusammenspiel aus Niederschlag, Verdunstung und Grundwasserneubildung. Zwar bleiben die jährlichen Niederschlagsmengen vielerorts ähnlich, doch Regen fällt zunehmend unregelmäßig und häufiger als Starkregen. Nach langen Trockenperioden können ausgetrocknete Böden große Wassermengen kaum aufnehmen. Viel Wasser fließt oberflächlich ab, bevor es ins Grundwasser gelangt. Zugleich steigt durch höhere Temperaturen die Verdunstung deutlich an – in vielen Jahren liegt sie inzwischen sogar über dem Niederschlag. Dadurch entsteht eine negative Wasserbilanz: Dem Landschaftswasserhaushalt wird dauerhaft mehr Wasser entzogen, als neu gebildet wird. Nach Einschätzung der Forschenden treten solche Defizite in Brandenburg seit etwa 2010 nahezu dauerhaft auf.

Digitale „Wasserspeicher-Toolbox“ (Quelle: Janine Rülicke-Ahrens/TU Berlin)

Besonders deutlich wird die angespannte Wassersituation an der Talsperre Spremberg, dem wichtigsten Wasserspeicher der Spree für die Hauptstadtregion. In den vergangenen Sommern war dort zeitweise nicht mehr genug Wasser vorhanden, um den gewünschten Wasserstand zu erreichen. Seit 2018 gibt die Talsperre fast durchgehend weniger als 8 Kubikmeter Wasser pro Sekunde in die Spree ab. Früher waren es teilweise bis zu 20 Kubikmeter pro Sekunde. Das zeigt: Der Spree steht heute deutlich weniger Wasser zur Verfügung als in früheren Jahren.

Braunkohleausstieg verringert Wasserzufluss der Spree

Verstärkt wird die angespannte Wassersituation der Spree durch den Braunkohleausstieg in der Lausitz. Bislang stabilisierten sogenannte Sümpfungswassereinleitungen aus den Tagebauen den Wasserstand der Spree künstlich. Mit dem Ende der Braunkohleförderung entfällt diese zusätzliche Wasserquelle. Hydrologische Modellrechnungen des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung im Rahmen des Projekts zeigen, dass die Spree in trockenen Sommern künftig deutlich weniger Wasser in Richtung Berlin führen wird.

Grundlage der Berechnungen sind Langzeitmessdaten des Landesamts für Umwelt Brandenburg, berücksichtigt wurden auch die aktuellen wasserwirtschaftlichen Maßnahmen und Bewirtschaftungsstrategien für die Tagebaurestseen in der Lausitz. Besonders kritisch sei die Situation am Pegel Große Tränke südöstlich von Berlin. Nach dem Ende der Sümpfungswassereinleitung ab 2038 könnte dort in heißen Sommermonaten zeitweise kaum noch Wasser aus dem Oberlauf der Spree ankommen. Ursache dafür sind das Wegfallen der Sümpfungswassereinleitungen, klimabedingte Veränderungen des Abflussgeschehens sowie eine bisher unzureichende Nutzung der Lausitzer Restseen als Wasserspeicher. Die Forschenden sehen deshalb dringenden Handlungsbedarf für ein neues wasserwirtschaftliches Management in der Lausitz. Diskutiert werden unter anderem die Nutzung ehemaliger Tagebaurestseen als steuerbare Speicherbecken sowie eine flexiblere Bewirtschaftung des Cottbuser Ostsees.

Seen reagieren empfindlich auf sinkende Grundwasserstände

Sinkende Grundwasserstände gefährden nicht nur die Trinkwasserversorgung, sondern auch Oberflächengewässer, aquatische Ökosysteme und die Biodiversität. Zahlreiche Seen in Brandenburg leiden bereits unter anhaltenden Wasserdefiziten. Besonders gefährdet sind laut Projektuntersuchungen Seen ohne stabile Grundwasseranbindung: Sinkt der Grundwasserspiegel im Umfeld, werden ihre Wasserstände anfälliger für Verdunstungsverluste.

Während der Herrensee in Trockenperioden zeitweise nahezu austrocknete, blieb der stärker grundwasserangebunden Stienitzsee deutlich stabiler. Oberflächennahe Maßnahmen wie Versickerungsbecken oder naturnahe Wasserrückhaltung könnten empfindliche Seen stabilisieren, indem sie den Grundwasserspiegel im Nahbereich anheben, so die Forschenden. Auch in der Spree beobachtet das Projektteam ökologische Veränderungen: Strömungsliebende Arten gehen zurück, während Arten stehender Gewässer zunehmen – ein Hinweis darauf, dass sich der Charakter des Flusses bereits verändert.

Wasserspeicherung: Digitale Wasserspeicher-Toolbox bündelt wissenschaftliche Erkenntnisse

Um dem zunehmenden Wasserstress zu begegnen, bildeten wissenschaftliche Analysen zur Wasserspeicherung einen Schwerpunkt des Projekts SpreeWasserN. Diese Analysen fasst eine im Projekt entwickelte digitale „Wasserspeicher-Toolbox“ erstmals praxisnah für Wasserversorger, Behörden und Kommunen zusammen. Die Toolbox integriert hydrologische, hydrogeologische, technische, wirtschaftliche und rechtliche Informationen zu verschiedenen Wasserspeichermaßnahmen in der untersuchten Region. Nutzer:innen können standortbezogen analysieren, welche Maßnahmen geeignet sind, welches Speicherpotenzial besteht und welche wasserrechtlichen Voraussetzungen berücksichtigt werden müssen. Das Tool umfasst unter anderem Potenzialanalysen für künstliche Grundwasseranreicherung, kontrollierte Drainagesysteme, temporäre Oberflächenspeicher sowie naturnahe Wasserrückhaltemaßnahmen.

Senkenpotenziale: Wasser gezielt in der Landschaft zurückhalten

Ein wichtiger Bestandteil der Toolbox ist die Analyse sogenannter Senkenpotenziale. Dabei identifizierten die Forschenden natürliche Geländesenken und Landschaftsbereiche, in denen überschüssiges Wasser aus Starkregenereignissen oder niederschlagsreichen Wintermonaten temporär gespeichert werden kann, statt es schnell über Gräben und Flüsse aus der Region abzuleiten. Dort kann es versickern oder zeitverzögert an umliegende Ökosysteme abgegeben werden. Die Untersuchungen zeigen, dass solche dezentralen Speicherstrukturen insbesondere für den Landschaftswasserhaushalt, die Stabilisierung von Feuchtgebieten und den Schutz vor Dürreschäden von großer Bedeutung sein können. Gleichzeitig tragen sie dazu bei, Hochwasserspitzen abzumildern.

Künstliche Grundwasseranreicherung als zentrale Anpassungsstrategie

Ein Forschungsschwerpunkt der TU Berlin lag auf der künstlichen Grundwasseranreicherung (Managed Aquifer Recharge, MAR). Dabei wird überschüssiges Wasser aus niederschlagsreichen Perioden gezielt in den Untergrund eingebracht und dort für Trockenzeiten gespeichert. Das Team der TU Berlin entwickelte hierzu ein dreidimensionales hydrogeologisches Modell des Untersuchungsgebiets unter Einsatz von Methoden des Maschinellen Lernens und konnte so geeignete Standorte für sogenannte Injektionsbrunnen identifizieren.

Die Analysen zeigen, dass etwa ein Drittel der untersuchten Fläche grundsätzlich für eine tiefe künstliche Grundwasseranreicherung geeignet wäre. Voraussetzung sind hydraulisch geeignete Grundwasserleiter sowie geringe Risiken durch Altlasten oder Nitratbelastung. Die geplanten Injektionsbrunnen würden Wasser aus kleineren Seitenarmen der Spree in Tiefen von etwa 50 bis 80 Metern in niederschlagsreichen Wintermonaten einspeichern und in sommerlichen Dürreperioden wieder fördern.

Unter Berücksichtigung ökologischer Mindestabflüsse könnten laut Berechnung der Forscher:innen bis zu 100% des Fördervolumens der öffentlichen Trinkwasserversorgung unterirdisch eingespeichert werden, um es später wieder zu entnehmen. Die technische Optimierung der Brunnengalerien und der gesamten Infrastrukturkonzeption inklusive der Kosten- und Energieplanung empfehlen die Forschenden für Folgeprojekte.

Kontrollierte Drainagen verbessern den Landschaftswasserhaushalt

Ein weiterer Schwerpunkt des Projekts lag auf kontrollierten Drainagesystemen für landwirtschaftliche Flächen. In Brandenburg wurden viele Agrarflächen früher systematisch entwässert, um Staunässe zu vermeiden. Unter heutigen klimatischen Bedingungen führt diese Infrastruktur jedoch dazu, dass Wasser in Trockenperioden zu schnell aus den Böden abfließt.

Im Projekt entwickelte der Kooperationspartner Ingenieurgesellschaft Prof. Dr. Sieker mbH kostengünstige steuerbare Drainagesysteme, mit denen Wasser in niederschlagsarmen Phasen durch Klappen in bestehenden Anlagen gezielt im Boden zurückgehalten werden kann. In feuchten Perioden lassen sich die Drainagen öffnen, um Vernässungen zu verhindern. Feldversuche und Bodenfeuchtemessungen zeigten, dass kontrollierte Drainagen den Landschaftswasserhaushalt nahezu vollständig stabilisieren und landwirtschaftliche Flächen widerstandsfähiger gegen Dürre machen können.

Dürre-Frühwarnsystem kombiniert Klimamodelle und landwirtschaftliche Praxis

Zusätzlich entwickelte das Projektteam ein regionales Dürre-Frühwarnsystem. Grundlage sind hochaufgelöste Klimaprognosen sowie meteorologische und hydrologische Modelle.
Für die Landwirtschaft wurde ein Online-Tool entwickelt, das Bewässerungsempfehlungen für verschiedene Kulturpflanzen berechnet. Dabei werden Wetterprognosen, Bodenbedingungen, Pflanzentypen und bereits erfolgte Bewässerungen berücksichtigt, um Wasser in der Region bei Trockenheit gezielter zu nutzen. Das System soll auf weitere Regionen ausgeweitet werden.

Salzwasseraufstieg gefährdet langfristig Grundwasserressourcen

Im Rahmen des Projekts untersuchten die Forschenden außerdem den potenziellen Aufstieg tief liegender salzhaltiger Grundwässer. Ursache sind geologische Salzablagerungen des ehemaligen Zechsteinmeeres in mehreren hundert Metern Tiefe. 3D-Modellierungen zeigen, dass intensive Grundwasserförderung den hydraulischen Druck im Süßwassersystem verändern kann, wodurch salzhaltiges Tiefenwasser in höhere Grundwasserleiter aufsteigen kann – insbesondere über geologische Fenster, die sogenannten Ruppeltonfenster.

Relativ hohe Salzgehalte finden sich speziell entlang der Spree, u.a. am Standort Fürstenwalde. Für diese Region wurde ein Detailmodell entwickelt, dass den Salzaufstieg über 20.000 Jahre simuliert, um den heutigen Zustand abzubilden. Untersucht wurde auch, inwieweit an diesem Standort die Injektion von Süßwasser genutzt werden kann, um hydraulische Barrieren gegen den Salzwasseraufstieg aufzubauen und damit Wasserwerke zu schützen.

Wasserkrise erfordert politische und infrastrukturelle Entscheidungen

Prof. Dr. Irina Engelhardt und ihr Team sehen die wissenschaftlichen Grundlagen für ein neues regionales Wassermanagement inzwischen als geschaffen an.

„Wir haben gezeigt, wo Wasser gespeichert werden kann, welche Technologien geeignet sind und welche Maßnahmen besonders wirksam wären“, sagt Prof. Dr. Engelhardt. „Jetzt braucht es politische Entscheidungen, Investitionen und konkrete Pilotprojekte.“

Eine zentrale Herausforderung war die Datenbeschaffung: Viele Informationen waren nicht digitalisiert, schwer zugänglich oder politisch sensibel; teils brachte erst politischer Druck Bewegung in die Datenfreigabe. Das zeige, wie wichtig Transparenz und verlässliche Daten für wirksames Wassermanagement sind.

An „SpreeWasser:N“ waren neben der TU Berlin unter anderem das Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung, das Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung, das Karlsruher Institut für Technologie, die Freie Universität Berlin sowie sechs weitere Forschungseinrichtungen und Praxispartner beteiligt.

Quelle: TU Berlin

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Starkregen kann innerhalb kurzer Zeit Schlammfluten auslösen und erhebliche Schäden verursachen. Die Universität Trier entwickelt deshalb gemeinsam mit internationalen Partnern Strategien, um solche Ereignisse besser vorherzusagen und ihre Folgen zu begrenzen.

Grenzüberschreitendes Projekt gegen Schlammfluten

Die Flutkatastrophe im Ahrtal ist vielen Menschen noch in Erinnerung. Doch auch deutlich kleinere Starkregenereignisse können örtlich schwere Schäden durch Schlammfluten verursachen. In einigen Regionen gibt es bereits Maßnahmen, um sich besser auf solche Ereignisse vorzubereiten. Das Projekt MUDCAP (MUDdy flood mitigation through transnational action-oriented CAPacity building) soll diese Ansätze nun auf eine gemeinsame und wissenschaftlich fundierte Grundlage stellen.

„Die bisherigen Lösungen sind oft kleinteilig und lassen sich schwer auf andere regionale Kontexte übertragen“, erläutert Dr. Manuel Seeger aus der Physischen Geographie an der Universität Trier die Problematik. „Wir wollen allgemeinere Lösungen entwickeln und testen, indem wir praktische Erfahrungen und wissenschaftliche Expertise mit dem Einsatz lokaler Akteure verbinden.“

EU fördert Zusammenarbeit bis 2029

Die Europäische Union unterstützt das Vorhaben im Rahmen des Interreg North-West Europe Programms bis 2029 mit mehr als 3,5 Millionen Euro. Am Projekt beteiligt sind Praxispartner, Behörden, Regionalverwaltungen und Universitäten aus Deutschland, Belgien und Frankreich. Die Forschenden verfolgen dabei mehrere Ziele. Sie wollen Flutvorhersagen und Entscheidungsprozesse mithilfe von Datensammlungen und digitalen Werkzeugen verbessern, den Wissenstransfer zwischen den Regionen Nordwesteuropas durch Leitlinien und Schulungen erleichtern sowie die Zusammenarbeit zwischen öffentlichen und privaten Akteuren stärken.

Die verschiedenen Ansätze werden an vier repräsentativen Standorten erprobt: in den Flussgebieten von Herk und Dyle in Belgien, im Einzugsgebiet der Canche-Authie in Frankreich sowie im Einzugsgebiet der Ruwer im Kreis Trier-Saarburg. Dort sollen Daten-, Dokumentations- und Kartenlücken geschlossen sowie der Informationsaustausch und das Bewusstsein für die Problematik gemeinsam mit lokalen Akteuren gestärkt werden.

Quelle: Gemeinsam gegen Flutrisiken: EU fördert MUDCAP-Projekt

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Eine Studie des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) zeigt, dass die winterliche Nordatlantische Oszillation (NAO) die Entwicklung von Sommerdürren in Mitteleuropa im darauffolgenden Jahr maßgeblich beeinflusst. Diese jahreszeitenübergreifende Verbindung könnte dazu beitragen, Sommerdürren künftig besser vorherzusagen und die Resilienzplanung in besonders betroffenen Regionen zu verbessern. Die Studie wurde in Nature Communications Earth & Environment veröffentlicht.

Winterwetter beeinflusst Sommerdürre

Die Nordatlantische Oszillation beschreibt die Schwankungen des Luftdrucks zwischen dem Islandtief und dem Azorenhoch über dem Nordatlantik. Während ihrer positiven Phase verstärken sich die Westwinde, die milde und feuchte Luft nach Europa transportieren.

Wie die Studie zeigt, treten diese positiven Winterphasen zunehmend häufiger auf und gehen in Mitteleuropa mit milden und niederschlagsreichen Wintern einher. Im darauffolgenden Sommer können jedoch Dürrebedingungen entstehen. Betroffen sind unter anderem die Bodenfeuchte, der Oberflächenabfluss und der Grundwasserspiegel. Die Defizite können bis zu zehn Monate anhalten.

„Wir konnten somit das ‚Gedächtnis‘ vergangener atmosphärischer und ozeanischer Bedingungen mit der Schwere nachfolgender Sommerdürren in Mitteleuropa in Verbindung bringen. Dieser Zusammenhang überbrückt große räumliche Skalen und verschiedene Jahreszeiten und hat erhebliche lokale Auswirkungen“, sagt Professorin Dörthe Tetzlaff, Abteilungsleiterin am IGB und leitende Autorin der Studie.

Nach Angaben der Forschenden beruht dieser Zusammenhang auf komplexen Wechselwirkungen während einer positiven Winterphase der Nordatlantischen Oszillation. Sie unterscheiden dabei zwei sich ergänzende Wirkmechanismen: direkte meteorologische Effekte und indirekte Veränderungen in der Landschaft.

Warum die Landschaft schneller austrocknet

Der verstärkte Transport von Wärme und Feuchtigkeit vom Atlantik in Richtung Nordpol begünstigt Veränderungen des arktischen Meereises sowie schwankende Niederschläge im Frühjahr über Mitteleuropa. Gleichzeitig führen die wärmeren Bedingungen im Winter und Frühjahr zu einem früheren und stärkeren Pflanzenwachstum. Dadurch steigt der saisonale Wasserverbrauch der Vegetation, sodass die Bodenfeuchte bereits im Frühjahr zurückgeht. Die Landschaft wird dadurch anfälliger für ausbleibende Niederschläge im Sommer.

„Diese Zusammenhänge liefern eine wissenschaftlich plausible Erklärung für die auftretende Sommerdürre“, sagt Dr. Cong Jiang, Hauptautor der Studie.

Die Ergebnisse können dazu beitragen, Sommerdürren künftig präziser vorherzusagen und die Resilienzplanung für Landnutzung und Gewässerschutz in dürregefährdeten Tieflandregionen Europas zu verbessern.

Freilandlabor liefert umfangreiche Datengrundlage

Für die Studie entwickelte das von Dörthe Tetzlaff geleitete Forschungsteam einen Ansatz, der großräumige Klimaschwankungen mit lokalen Auswirkungen auf Wasserverfügbarkeit, Landbewirtschaftung und aquatische Ökosysteme in den Tieflandgebieten Nordostdeutschlands verknüpft. Als Untersuchungsgebiet diente das rund 66 Quadratkilometer große Einzugsgebiet des Demnitzer Mühlenfließes in Brandenburg. Das IGB nutzt es als Freilandlabor, da es repräsentativ für weitere Einzugsgebiete im Nordosten Deutschlands ist. Dort werden unter anderem meteorologische Daten, Bodenfeuchte, Abfluss, Grundwasser, Vegetationsdynamik und stabile Wasserisotope kontinuierlich erfasst.

„Stabile Wasserisotope liefern einen natürlichen ‚Fingerabdruck‘, der Forschenden hilft, die Quellen, die Bewegung und die Verweildauer von Wasser innerhalb der Landschaft nachzuverfolgen“, sagt Prof. Chris Soulsby, Mitautor der Studie und Professor an der University of Aberdeen in Schottland.

Für ihre Analysen kombinierten die Forschenden detaillierte Beobachtungen der Bodenfeuchte und stabiler Wasserisotope mit einem prozessbasierten, isotopengestützten ökohydrologischen Modell. Ergänzt wurde dieser Ansatz durch Telekonnektionsdiagnostik, großräumige Klimareanalyse-Datensätze und Dürreindizes.

Lokale Dürren mit großräumigen Klimamustern verknüpft

Durch diesen integrierten Ansatz konnten die Forschenden die Variabilität der winterlichen atmosphärischen Zirkulation auf kontinentaler Ebene mit der lokalen Entwicklung von Dürren im Boden-Pflanze-Atmosphäre-Kontinuum (SPAC) eines repräsentativen Tiefland-Einzugsgebiets im Norden Deutschlands in Verbindung bringen.

Originalpublikation:
Jiang, C., Soulsby, C., Laudon, H. et al. A positive phase of the winter North Atlantic oscillation is associated with drought in Central Europe the following summer. Commun Earth Environ 7, 538 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03729-z

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dörthe Tetzlaff, IGB

Quelle: Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)

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Welche Arten profitieren vom Klimawandel und welche geraten unter Druck? Eine internationale Studie unter Beteiligung der FAU zeigt, dass evolutionärer Erfolg keinen festen Regeln folgt. Am Beispiel von Korallen weisen die Forschenden nach, dass selbst erfolgreiche Lebensstrategien ihren Vorteil verlieren können, wenn sich Umweltbedingungen verändern.

Die Ergebnisse, die jetzt in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht wurden, liefern wichtige Erkenntnisse für das Verständnis heutiger Biodiversitätskrisen und der Folgen des Klimawandels.

„Unsere Analysen zeigen, dass keine Lebensweise dauerhaft überlegen ist“, sagt Prof. Wolfgang Kießling, Paläontologe an der FAU und Koautor der Studie. „Ob Arten erfolgreich sind, hängt entscheidend von den Umweltbedingungen ab. Die Erdgeschichte macht deutlich, wie stark sich die Regeln des Überlebens im Laufe der Zeit verändern können.“

Korallen als Forschungsmodell

Im Mittelpunkt der Untersuchung stehen zwei Gruppen von Korallen mit unterschiedlichen Überlebensstrategien. Riffbildende Korallen leben in enger Symbiose mit Algen, die Licht für ihren Stoffwechsel benötigen. Diese Partnerschaft ermöglicht ein schnelles Wachstum und den Aufbau großer Riffe, macht die Korallen jedoch zugleich abhängig von Licht und stabilen Umweltbedingungen. Die zweite Gruppe kommt ohne diese Symbiose aus und besiedelt auch größere Wassertiefen.

Mithilfe umfangreicher Fossildaten, statistischer Modellierungen und Verfahren der künstlichen Intelligenz rekonstruierten die Forschenden die Entwicklung beider Strategien über rund 500 Millionen Jahre Erdgeschichte. Die ältesten in der Studie berücksichtigten Korallen sind 470 Millionen Jahre alt. Die Auswertung zeigt, dass die heute dominierenden riffbildenden Korallen nicht zu allen Zeiten die erfolgreicheren Organismen waren. Über lange Zeiträume besaßen Korallen ohne Algensymbiose Vorteile. Erst mit dem Aufstieg moderner Steinkorallen in der Trias vor rund 245 Millionen Jahren entwickelte sich die Symbiose zum entscheidenden Erfolgsfaktor.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Symbiose zwischen Korallen und Algen kein grundsätzlich überlegenes Erfolgsmodell ist“, sagt Prof. Wolfgang Kießling. „Ob sie einen Vorteil bietet, hängt entscheidend von den jeweiligen Umweltbedingungen ab. Die Regeln des Überlebens haben sich im Laufe der Erdgeschichte also mehrfach verschoben.“

Lehren für den Klimawandel

Die Ergebnisse helfen auch dabei, aktuelle Entwicklungen besser einzuordnen. Symbiotische, lichtabhängige Riffkorallen reagieren besonders empfindlich auf kurzfristige Erwärmung, etwa infolge von Korallenbleichen. Nicht-symbiotische Arten in tieferen Gewässern sind gegenüber solchen Stressfaktoren weniger anfällig. Langfristig werden jedoch auch sie von steigenden Temperaturen betroffen sein und ihre Verbreitungsgebiete verändern müssen.

Die Studie verdeutlicht, dass es keine einheitliche Strategie zum Schutz von Korallen gibt. Stattdessen müssen unterschiedliche ökologische Eigenschaften und Reaktionen auf Umweltveränderungen berücksichtigt werden.

Originalpublikation: The contingent advantage of photosymbiosis in coral evolution | PNAS

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Kleinkläranlagen spielen eine zentrale Rolle für den Gewässerschutz in Regionen ohne Anschluss an ein zentrales Kanalnetz. Ihre Wartung erfolgt bislang in festgelegten Intervallen – unabhängig davon, ob tatsächlich Handlungsbedarf besteht. Das verursacht Aufwand, bindet Fachpersonal und erschwert einen effizienten Ressourceneinsatz. Hier setzt das jetzt gestartete Projekt „BIK3I“ des Institus für nachhaltige Wassersysteme der Hochschule Hof (inwa) an: Ziel der Forschenden ist es, den tatsächlichen Zustand einer Anlage künftig genauer bewerten zu können. Dazu werden Betriebs- und Messdaten erfasst, miteinander verknüpft und mithilfe von KI-Verfahren ausgewertet. So sollen Veränderungen und mögliche Störungen frühzeitig erkannt werden. Langfristig könnten Wartungen gezielter geplant, Ausfälle vermieden und die Betriebssicherheit erhöht werden.

KI als Unterstützung für Betreiber und Fachpersonal

Das Projekt leistet damit einen Beitrag zu einer zentralen Zukunftsfrage der Wasserwirtschaft: Wie lassen sich bestehende Infrastrukturen angesichts steigender Anforderungen, begrenzter personeller Ressourcen und fortschreitender Digitalisierung nachhaltig weiterentwickeln?

„Wir wollen zeigen, wie Erfahrungswissen der Mitarbeitenden ein wichtiger Teil der Digitalisierung in der Wasserwirtschaft sein kann und einen signifikanten Beitrag zur Bewältigung konkreter Herausforderungen darstellt. Am Beispiel der Unterstützung von Betrieb und Wartung entwickeln wir gemeinsam mit unserem Praxispartner eine nachvollziehbare und verlässliche digitale Lösung, in der Erfahrungswissen, Sensordaten und KI-Methoden wirksam und zielerfüllend zusammengeführt werden“ erklärt Prof. Günter Müller-Czygan, Leiter der Forschungsgruppe Wasserinfrastruktur und Digitalisierung am inwa der Hochschule Hof.

Praxiswissen trifft wissenschaftliche Datenanalyse

Die utp Umwelttechnik Pöhnl GmbH bringt ihre langjährige Erfahrung in der Entwicklung und Betreuung von Kleinkläranlagen in das Projekt ein. Mit Lösungen wie der SBR-Kleinkläranlage „klärofix“ und der Steuerung „klärcontrol“ verfügt das Unternehmen bereits über umfangreiche Expertise in den Bereichen Fernüberwachung und Telemetrie.

Das neue Projekt baut auf diesen Erfahrungen auf und erweitert sie um wissenschaftliche Methoden der Datenanalyse und Künstlichen Intelligenz. Im Mittelpunkt steht dabei nicht die Automatisierung von Entscheidungen, sondern ein besseres Verständnis der Anlagenzustände. Die Forschung soll aufzeigen, welche Informationen bereits heute genutzt werden können, welche zusätzlichen Daten erforderlich sind und wie daraus verlässliche Handlungsempfehlungen entstehen.

Akzeptanz und Vertrauen als Teil der Forschung

Neben den technischen Fragestellungen untersucht die Hochschule Hof auch die Akzeptanz solcher KI-gestützten Systeme. Denn digitale Innovationen können ihr Potenzial nur dann entfalten, wenn sie für Betreiber, Wartungsunternehmen und Fachpersonal verständlich, nachvollziehbar und praxistauglich sind.

Kick-off für ein zukunftsweisendes Forschungsprojekt

Am Kick-off-Treffen nahmen von Seiten der Hochschule Hof Prof. Günter Müller-Czygan, Paola Acosta Carrascal und Pavel Timofeev teil. Die utp Umwelttechnik Pöhnl GmbH war durch Thomas Parchent, Roland Pöhnl und weitere Mitglieder des Projektteams vertreten.

„Als Praxispartner bringen wir unsere langjährige Erfahrung bei Betrieb, Wartung und Fernüberwachung von Kleinkläranlagen ein. Die digitale Transformation ist für uns ein wichtiger Schritt zur Zukunftssicherung“, betont Thomas Parchent von der utp Umwelttechnik Pöhnl GmbH.

Das am 1. April 2026 gestartete Projekt wird im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) gefördert. Es verbindet wissenschaftliche Forschung mit praktischer Anwendung und zeigt beispielhaft, wie digitale Technologien dazu beitragen können, die Wasserinfrastruktur im ländlichen Raum zukunftsfähig zu gestalten – für mehr Betriebssicherheit, einen effizienteren Ressourceneinsatz und letztlich für den nachhaltigen Schutz unserer Gewässer.

Quelle: Hochschule Hof

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Die wachsende Wasserstoffwirtschaft erhöht den Bedarf an hochreinem Wasser für die Elektrolyse, während zugleich Wasserressourcen durch Dürreperioden und konkurrierende Nutzungen zunehmend unter Druck geraten. reSYNERGY untersucht daher, wie aufbereitetes kommunales Abwasser als alternative Wasserressource für die Wasserstoffproduktion genutzt werden kann. Ziel ist es, bestehende Wasser- und Energieinfrastrukturen intelligenter miteinander zu koppeln und so die Versorgungssicherheit bis 2035 zu stärken.

Demonstrationsanlage für resiliente Infrastruktur

Im Mittelpunkt des Projekts steht eine Demonstrationsanlage, in der kommunales Abwasser zu Reinstwasser aufbereitet und für die Wasserstoffproduktion nutzbar gemacht wird. Untersucht werden technische Machbarkeit, Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit des Ansatzes. Ergänzend analysiert das Projekt die Resilienz großskaliger Infrastrukturen gegenüber Extremwetterereignissen und Systemstörungen. Simulationen sollen zeigen, wie Wasser- und Energiesysteme künftig robuster und effizienter gestaltet werden können.

Governance und gesellschaftliche Einbettung

Neben technischen Fragen untersucht reSYNERGY auch die institutionellen und gesellschaftlichen Rahmenbedingungen einer nachhaltigen Wasserstoffwirtschaft. Das Projekt entwickelt Governance-Modelle für die sektorübergreifende Zusammenarbeit zwischen Wasserwirtschaft, Energiewirtschaft, Industrie und Kommunen. Partizipative Prozesse mit relevanten Akteuren sollen Akzeptanz, Umsetzbarkeit und langfristige Transformationsperspektiven stärken.

Hintergrund

Das ISOE leitet den Forschungsverbund und bringt seine Expertise in der sozial-ökologischen Wasserforschung sowie in der Analyse gekoppelter Infrastrukturen ein. Gemeinsam mit den Projektpartnern entwickelt das Institut Zukunftsszenarien für eine nachhaltige Wasser- und Wasserstoffwirtschaft und leitet daraus politische sowie planerische Handlungsempfehlungen ab.

Förderung

Das Projekt „Sektorübergreifende Nutzung von kommunalem Abwasser für die Produktion von grünem Wasserstoff zur Stärkung der Versorgungssicherheit 2035 (reSYNERGY)“ wird durch das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) im Rahmen der Fördermaßnahme „Forschung für die zivile Sicherheit“ gefördert. Die Laufzeit reicht von April 2026 bis März 2029.

Wissenschaftliche Ansprechpartnerin:
Dr.-Ing. Martin Zimmermann
Forschungsfeld Gekoppelte Infrastrukturen
martin.zimmermann@isoe.de

Quelle: ISOE

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Marine Hitzewellen belasten die Weltmeere und ihre Ökosysteme zunehmend. Durch die fortschreitende Erderwärmung treten diese Extremereignisse häufiger auf und halten länger an. Auch die Arktis, die sich schneller erwärmt als jede andere Region der Erde, ist davon betroffen. Allerdings unterscheiden sich die Ursachen und Abläufe mariner Hitzewellen in den Polargebieten deutlich von denen in anderen Ozeanen. Eine Studie unter Leitung des Alfred-Wegener-Instituts (AWI) fasst den aktuellen Forschungsstand zu Ausprägung, Ursachen und Folgen dieser Ereignisse zusammen.

Zunehmende Hitze im Arktischen Ozean

Marine Hitzewellen bezeichnen Phasen, in denen die Meerestemperaturen über mindestens fünf Tage hinweg deutlich über dem Durchschnitt liegen. Ausgelöst werden sie unter anderem durch warme Luftmassen, intensive Sonneneinstrahlung oder den Zufluss ungewöhnlich warmer Wassermassen.

„Jüngste Studien zeigen, dass die Anzahl an marinen Hitzewellen auch in der Arktis in den letzten Jahrzehnten deutlich zugenommen hat“, sagt Dr. Marylou Athanase vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI).

Die Klimaforscherin hat den aktuellen Wissensstand in einer neuen Publikation zusammengetragen. Während das Interesse an marinen Hitzewellen weltweit stark gewachsen ist, gibt es für die Arktis bislang nur wenige Untersuchungen. Eine umfassende Bewertung der Eigenschaften, Ursachen und Auswirkungen dieser Ereignisse fehlt bislang.

„Dabei kann in der Arktis schon eine kurzzeitige Erhitzung um den Bruchteil eines Grads kaskadenartige Auswirkungen auf das hitzeempfindliche polare Ökosystem und womöglich das globale Klimasystem haben“, so Marylou Athanase.

Die verfügbaren Daten zeigen, dass Dauer, Intensität und Häufigkeit mariner Hitzewellen in der Arktis seit den 1980er-Jahren deutlich gestiegen sind. Die Oberflächentemperaturen können während solcher Ereignisse bis zu vier Grad Celsius über dem saisonalen Durchschnitt liegen. Nach Angaben von Marylou Athanase gelten insbesondere die Randmeere der Arktis als Hotspots. Dort würden Hitzewellen an der Oberfläche pro Jahrzehnt um bis zu 0,6 Grad Celsius intensiver und träten im Vergleich zum globalen Durchschnitt etwa doppelt so häufig auf. Je nach Region werde mit ein bis drei Ereignissen pro Jahr gerechnet.

Auch in Tiefen zwischen 50 und 500 Metern treten Hitzewellen auf, teilweise sogar stärker ausgeprägt als an der Oberfläche. Am Meeresboden zeigt sich dagegen kaum eine Zunahme von Intensität oder Häufigkeit, regional sogar ein Rückgang. Besonders auffällig ist die Dauer der Ereignisse. Sie reicht je nach Region von etwa zehn bis 40 Tagen und nimmt in der Arktis schneller zu als in jeder anderen Meeresregion der Erde. Die bislang längste marine Hitzewelle wurde 2016 in der Barentssee registriert. Dort lagen die Temperaturen an der Oberfläche und am Meeresboden mehr als 480 Tage lang um über ein Grad Celsius über dem Durchschnitt.

Besondere Treiber in den Polarregionen

In der Arktis wirken Einflussfaktoren, die in niedrigeren Breitengraden keine vergleichbare Rolle spielen. Dazu zählen das Meereis, veränderte Wärmeflüsse zwischen Atmosphäre und Ozean sowie Wärme, die in tieferen Wasserschichten gespeichert ist.

„Vor allem zwei miteinander verbundene Mechanismen treiben die Zunahme von marinen Hitzewellen: die generelle Erwärmung des Ozeans und der Rückgang des Meereises“, sagt Marylou Athanase. „Die Wärmezufuhr aus der Atmosphäre in den Ozean hängt in der Arktis maßgeblich vom Meereis ab. Schmilzt es im Sommer, kann die Meeresoberfläche mehr Sonnenstrahlung aufnehmen, was wiederum die Erwärmung durch die Eis-Albedo-Rückkopplung verstärkt.“

Während der marinen Hitzewellen in den Jahren 2007 und 2020 nahm der Arktische Ozean aufgrund der geringen Eisbedeckung nahezu doppelt so viel Sonnenenergie auf wie gewöhnlich. Hinzu kommt ein weiterer Effekt: Das Süßwasser aus schmelzendem Meereis bildet eine dünne Schicht auf dem salzhaltigen Meerwasser. Diese erwärmt sich besonders schnell und trägt dazu bei, Hitzewellen zu verstärken und zu verlängern.

„Modellsimulationen schätzen, dass dieser Effekt marine Hitzewellen an der Oberfläche aufrechterhält und um durchschnittlich bemerkenswerte 20 Prozent verlängert und verstärkt“, so Marylou Athanase.

Wärme aus der Tiefe und die Rolle der Wolken

Eine Besonderheit der Arktis besteht darin, dass marine Hitzewellen auch aus tieferen Wasserschichten heraus entstehen können. Während sich in niedrigeren Breiten das wärmste Wasser meist an der Oberfläche befindet, fließt in der Arktis vergleichsweise warmes Atlantikwasser in tieferen Schichten. Stürme im Herbst und Winter können diese Wassermassen durchmischen und die gespeicherte Wärme an die Oberfläche transportieren. Schätzungen zufolge ist dieser Prozess für etwa ein Fünftel aller marinen Hitzewellen an der arktischen Meeresoberfläche verantwortlich.

Auch die Bewölkung beeinflusst die Entstehung und Entwicklung mariner Hitzewellen. Allerdings unterscheiden sich die Prozesse von denen in nicht-polaren Regionen.

„In nicht-polaren Ozeanen sind Hitzewellen oft mit einer Rückkopplung zwischen niedrigen Wolken, Sonnenstrahlung und der Meeresoberflächentemperatur verbunden“, so Marylou Athanase. „Höhere Temperaturen verringern die Bewölkung in den unteren Schichten der Atmosphäre, dadurch kann mehr Sonnenstrahlung einfallen. Das verstärkt die Erwärmung und damit marine Hitzewellen.“

In der Arktis führt eine stärkere Erwärmung dagegen häufig zu mehr Verdunstung und damit zu einer stärkeren Bewölkung. Zwar reduziert diese die Sonneneinstrahlung, gleichzeitig nimmt die dunkle, eisfreie Meeresoberfläche mehr Energie auf, und die Wolken strahlen zusätzliche Wärme zurück zur Oberfläche.

„Tatsächlich fallen die jüngsten Anstiege der sommerlichen und herbstlichen Hitzewellen an der Meeresoberfläche mit moderaten Zunahmen der Wolkendecke zusammen“, sagt Marylou Athanase. „Ob jedoch letztendlich die erhöhte Sonneneinstrahlung oder die Bewölkung die größere Rolle bei der Entstehung arktischer mariner Hitzewellen spielt, ist für uns noch eine offene Frage.“

Forschungsbedarf bleibt hoch

Klimamodelle gehen davon aus, dass die Arktis künftig zu den Regionen mit den weltweit stärksten Zunahmen mariner Hitzewellen gehören wird. Gleichzeitig fehlt es weiterhin an Studien, die speziell auf die Bedingungen in den Polarregionen zugeschnitten sind.

„Mit unserer Studie vervollständigen wir das globale Bild der marinen Hitzewellen, indem wir das ‚arktische Puzzleteil‘ hinzufügen. Und das zu einer Zeit, in der sich diese Region schneller verändert als jeder andere Ozean.“

Originalpubliation: Polar processes set Arctic marine heatwaves apart | Communications Earth & Environment

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Feuchtgebiete wie Moore, Fließgewässer, Auen oder Sümpfe gehören zu den ökologisch wertvollen, zugleich aber stark geschädigten Ökosystemen Europas. Sie leisten wichtige Beiträge für Klimaschutz, Biodiversität und Wasserhaushalt, stehen jedoch häufig in Konkurrenz zu landwirtschaftlicher Nutzung, regionaler Entwicklung oder Tourismusinteressen.

Aktuell gewinnt die Renaturierung von Feuchtgebieten und weiteren Ökosystemen an politischer und gesellschaftlicher Bedeutung. Die 2024 verabschiedete EU-Verordnung zur Wiederherstellung der Natur muss nun von den einzelnen EU-Mitgliedstaaten in nationale Wiederherstellungspläne überführt werden. Doch die Umsetzung von Renaturierungsmaßnahmen gelingt selten harmonisch: Je stärker der Druck auf die biologische Vielfalt ansteigt, desto häufiger kommt es zu Konflikten aufgrund von unterschiedlichen Interessen, Werten, Wissen und Zuständigkeiten der beteiligten Akteure.

Konflikte verstehen und bearbeiten

Hier setzt das neue Forschungsprojekt PathChange an. Ziel ist es, Ansatzpunkte zu erarbeiten, die zeigen, unter welchen Bedingungen Konflikte im Kontext von Renaturierung konstruktiv bearbeitet werden können. Zudem soll gezeigt werden, wie Renaturierungsmaßnahmen wirksamer, fairer und die Biodiversität fördernd gestaltet werden können. Die Ergebnisse des Projekts fließen sowohl in wissenschaftliche Diskurse als auch in politische und praktische Entscheidungsprozesse auf regionaler, nationaler und europäischer Ebene ein.

Europäische Fallstudien

Das Projektteam untersucht Renaturierungsprozesse in vergleichenden Fallstudien in Deutschland, Belgien, Rumänien und Spanien. So können regional spezifische Maßnahmen und politische Strukturen betrachtet, Gemeinsamkeiten sowie Unterschiede in Konfliktdynamiken verstanden und Handlungsempfehlungen erarbeitet werden.

Das Projektteam verbindet wissenschaftliche Analysen mit transdisziplinären Forschungsansätzen: In Workshops und Dialogformaten mit Akteuren aus Praxis, Verwaltung, Politik und Zivilgesellschaft werden Konfliktlagen erfasst, reflektiert und Handlungsoptionen entwickelt, die es ermöglichen, die Konflikte konstruktiv zu bearbeiten. Dabei werden auch kunstbasierte Methoden verwendet. Zudem untersucht das Projektteam, wie sich Governance-Strukturen auf die Konfliktdynamik und den Schutz von Feuchtgebieten auswirken.

Hintergrund

Das Forschungsprojekt wird von einem europäischen Konsortium aus Forschungs- und Praxispartnern getragen. Das ISOE koordiniert das Projekt und bringt seine Expertise in der sozial-ökologischen Transformations- und Konfliktforschung ein. PathChange wird durch das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) sowie durch die beteiligten nationalen Fördereinrichtungen im Rahmen des Biodiversa+-Förderprogramms „BiodivTransform – Biodiversity and Transformative Change“ gefördert und hat eine dreijährige Laufzeit.

Forschungs- und Projektpartner

• Institut für sozial-ökologische Forschung (ISOE, Projektleitung)
• Eigen Vermogen van het Instituut voor Natuur-en Bosonderzoek (EV-INBO), Brüssel, Belgien
• Ghent University, Faculty of Political and Social Sciences, Ghent, Belgien
• University of Bucharest, Research Centre in Systems Ecology and Sustainability, Bukarest, Rumänien
• University of Almería, Department of Biology and Geology, Almerìa, Spanien

Wissenschaftliche Ansprechpartnerin:
Apl. Prof. Dr. Diana Hummel
Forschungsfeld Biodiversität und Gesellschaft
diana.hummel@isoe.de

Quelle: ISOE

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Ferromangankrusten sind mineralische Ablagerungen in Meerestiefen von hunderten bis tausenden Metern und einzigartige geologische Archive. Sie wachsen millimeterweise über Millionen von Jahren, nehmen dabei Stoffe aus ihrer Umgebung auf und speichern sie – darunter auch winzige Mengen radioaktiver Isotope, die vor langer Zeit aus dem All zu uns gelangt sind. Wissenschaftler:innen nutzen diese Elemente als Marker vergangener kosmischer Ereignisse.

Seltenes Isotop in den Tiefen des Pazifiks

Nach einem besonders seltenen dieser Isotope – Plutonium-244 – fahndeten die Forscher:innen nun in einer Kruste aus den Tiefen des Pazifiks. Plutonium-244 entsteht im sogenannten r-Prozess (engl. rapid neutron-capture process), einem hochexplosiven Vorgang, bei dem Atomkerne in sehr kurzer Zeit extrem viele Neutronen nacheinander einfangen. Solche Bedingungen herrschen vermutlich bei der Verschmelzung von zwei Neutronensternen oder in besonders energiereichen Supernovae, die 1.000- bis 10.000-mal seltener sind als reguläre Sternexplosionen.

Das Forschungsteam analysierte Spuren der radioaktiven Isotope Eisen-60, Plutonium-244 und Curium-247 in der Kruste.

„Eisen-60 ist ein klarer Fingerabdruck von regulären Supernovae. Daher haben wir sowohl nach Eisen-60 als auch nach Plutonium-244 gesucht und deren Spuren verglichen“, erklärt Dr. Dominik Koll vom Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung am HZDR.

Der Vergleich zeigt: Im Gegensatz zum Eisen kann das Plutonium nicht aus Sternexplosionen der letzten Millionen Jahre stammen. Es muss auf ein selteneres kosmisches Ereignis zurückgehen, das mehr als 100 Millionen Jahre zurückliegt.

Nahe Supernovae scheiden als Ursprung aus

Während der Eisen 60-Verlauf zwei eindeutige Signaturen erdnaher Supernova-Explosionen vor einigen Millionen Jahren zeigt, folgt Plutonium-244 einem anderen Verlauf. Es erreichte die Erde über Millionen Jahre hinweg kontinuierlich. Das spricht für einen älteren Prozess, denn nur so hätte das Isotop genügend Zeit gehabt, sich wie ein gleichmäßiger Schleier im Interstellaren Medium zu verteilen.

Den Beweis für diese Interpretation brachte der Vergleich der Plutonium-Signatur mit Curium-247. Wie Plutonium-244 entsteht Curium-247 im r-Prozess. Mit einer Halbwertszeit von etwa 15,6 Millionen anstelle von 80 Millionen Jahren zerfällt es aber deutlich schneller: Das Verhältnis der Isotope ist daher ein mächtiges Datierungswerkzeug.

Trotz höchster Messempfindlichkeit konnten die Astrophysiker:innen keinerlei Spuren kosmischen Curiums in der Tiefseekruste nachweisen. Daraus ergibt sich ein natürliches „Verfallsdatum“ für das letzte r-Prozess-Ereignis in unserer kosmischen Nachbarschaft: Es muss vor mehr als 100 Millionen Jahren stattgefunden haben.

Einzelne Atome aufspüren

Entscheidend dabei war: Die Forscher:innen konnten die Plutonium-Spuren erstmals in vielen kleinen Zeitabschnitten nachweisen. Dafür mussten sie die Probe in einzelne Schichten unterteilen, die jeweils nur wenige Plutonium-Atome enthielten. Ein Plutonium-Atom versteckt sich dann in rund zehn Trilliarden anderer Atome. Erst seit kurzem können diese winzigen Mengen detektiert werden. Für Curium-247 war es sogar die erste signifikante Messung überhaupt.

„Wir brauchen nur 100 Plutonium-Atome in der Endprobe, um eines davon im Detektor einzufangen. Diese Sensitivität ist weltweit einzigartig“, sagt Michael Hotchkis, leitender Wissenschaftler der VEGA-Anlage in Sydney.

VEGA ist die derzeit einzige Maschine, die empfindlich genug ist, derartige kosmische Spuren nachzuweisen. Zukünftig soll am HZDR in Dresden die HAMSTER-Anlage Ähnliches leisten. Die Eisen-60-Messungen führte das Team an der Heavy Ion Accelerator Facility (HIAF) der Australian National University in Canberra durch.

Die Probe verstehen und exakt datieren

Parallel hatte das Team die Probe an der DREAMS-Anlage am HZDR in Dresden auf Beryllium-10 vermessen und ein detailliertes Altersmodell abgeleitet. Nur so konnten sie die aufgespürten Atome auf kosmischer Zeitskala verorten. Zwar stammt die gewählte Probe aus einer der am besten untersuchten Tiefsee-Ferromangankrusten für Radionuklid-Studien. Dennoch musste das Team ihr Wachstum für die genaue Datierung noch besser charakterisieren. Röntgenscans, 3D-Bilder und Testdatierungen kleinerer Probebohrkerne halfen den Wissenschaftler:innen, das Wachstum dieser Kruste über mehr als 10 Millionen Jahren noch genauer zu verstehen.

„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Plutonium aus sehr seltenen kosmischen Explosionen stammt, wie sie etwa beim Verschmelzen zweier Neutronensterne oder sehr energiereichen Supernovae auftreten würden. Seitdem hat es sich im interstellaren Medium verteilt“, sagt Prof. Anton Wallner, Leiter der Abteilung Beschleuniger-Massenspektrometrie und Isotopenforschung am HZDR.

Zwei Ereignisse dieser Art Verschmelzungen von Neutronensternen wurden in den letzten Jahren unabhängig durch Gravitationswellen beobachtet, beide befanden sich jedoch weit außerhalb unserer Galaxie. Alternative Erklärungen, darunter die kürzlich vorgeschlagene Kollision des Sonnensystems mit einer dichten interstellaren Wolke, konnte das Team ausschließen.

Die nächsten Messungen sind schon im Gange: Mondproben der NASA sollen helfen, den letzten r-Prozess genauer zu studieren: An der neuen HAMSTER-Anlage in Dresden wollen die Physiker:innen neben Plutonium und Curium zukünftig weitere seltene Radionuklide nachweisen, die neue Aufschlüsse über die Elemententstehung im Universum bringen könnten.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Dominik Koll | Prof. Anton Wallner
Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung am HZDR
Tel.: +49 351 260 3804 | +49 351 260 3274
E-Mail: d.koll@hzdr.de | anton.wallner@hzdr.de

Originalpublikation:
D. Koll, S. Fichter, M. A. C. Hotchkis, S. T. Battisson, S. Beutner, L. K. Fifield, M. B. Froehlich, J. Lachner, S. Pavetich, G. Rugel, Z. Slavkovska, S. G. Tims, A. Wallner: The timing of the last r-process event near Earth from interstellar 60Fe, 244Pu and 247Cm deposition on Earth, Nature Astronomy, 2026. (DOI:10.1038/s41550-026-02841-6).

Quelle: HZDR

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Brandenburg gehört zu den trockenen Regionen Deutschlands. Längere Dürrezeiten und starke Regenfälle erschweren es, Wasser gleichmäßig über das Jahr verfügbar zu halten. Viele Landschaften in Nordostdeutschland wurden in der Vergangenheit durch Gräben und Drainagen so verändert, dass Wasser schnell abfließt. Das hilft zwar oft bei der Nutzung von Feldern, kann aber in trockenen Jahren zum Problem werden.

Die Forschenden untersuchten deshalb eine Methode, die auf Deutsch etwa „gesteuerte Grundwasseranreicherung“ heißt. Gemeint ist: Wasser, das in feuchten Zeiten in einem Fließgewässer zeitweise zusätzlich vorhanden ist, wird nicht sofort weitergeleitet, sondern in geeignete flache Senken gelenkt. Dort versickert es langsam – ähnlich wie Regenwasser in einem Gartenboden, nur gezielt geplant und kontrolliert.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass kleine natürliche Senken in der Landschaft helfen können, Wasser länger in der Region zu halten. Das ist besonders wichtig, wenn trockene Jahre häufiger werden“, sagt Jan Stautzebach, Erstautor der Studie und Forscher am ZALF.

Auswirkungen auf das Bachsystem

Darstellung der im Untersuchungsgebiet relevanten Formen der Managed Aquifer Recharge (MAR) (Quelle: Jan Stautzebach)

Für die Studie nutzte das Team ein Modell, das sowohl Oberflächenwasser als auch Grundwasser gemeinsam abbildet. Das ist wichtig, weil Bach und Grundwasser wie zwei verbundene Teile eines Systems funktionieren: sinkt das Grundwasser, kann ein Bach weniger Wasser bekommen. Steigt es, kann der Abfluss des Bachs in trockenen Zeiten gestützt werden.

Die Forschenden betrachteten ein rund 4,5 Quadratkilometer großes Gebiet im Einzugsgebiet des Demnitzer Mühlenfließes. In dem Gebiet liegen Wald, Acker- und Grünlandflächen. Für die Berechnungen nutzte das Team Wetter- und Landschaftsdaten für den Zeitraum 1991 bis 2020. In verschiedenen Szenarien wurde geprüft, wie viel Wasser aus dem Bach in naheliegende, zur Versickerung geeignete Senken geleitet werden könnte und wie Boden, Grundwasser und Bach darauf reagieren.

Das Neue an der Studie ist, dass nicht nur berechnet wurde, ob Wasser im Boden versickert. Das Team untersuchte auch, wie sich dieses Wasser später wieder auf verbundene Bäche auswirkt. Dabei zeigte sich: Das zusätzliche Wasser bewegt sich langsam durch den Untergrund und kann auch über mehrere hundert Meter hinweg Wirkung zeigen. In den Berechnungen reichte der Einfluss auf den Grundwasserspiegel über mehr als 900 Meter.

Standortwahl entscheidet über Erfolg

Die Ergebnisse zeigen, dass die Methode vor allem dann sinnvoll sein kann, wenn sie dezentral eingesetzt wird: also nicht mit großen Staumauern oder starken Pumpen, sondern mit vielen kleineren Stellen, an denen Wasser versickern kann. Die Forschenden schreiben, dass große Anlagen mit hohem Energiebedarf für diese Region eher nicht geeignet wären, weil in längeren Trockenzeiten wahrscheinlich nicht genug überschüssiges Wasser vorhanden ist.

Gleichzeitig macht die Studie deutlich, dass die Methode sorgfältig geplant werden muss. Wird zu viel Wasser eingeleitet, können tiefer liegende Flächen überflutet werden. Das kann in Mooren oder Feuchtgebieten erwünscht sein, in der Nähe von Gebäuden oder empfindlichen Nutzflächen aber Probleme verursachen. Auch Pflanzen können geschädigt werden, wenn ihre Wurzeln zu lange im nassen Boden stehen.

Die Ergebnisse beruhen auf Modellrechnungen. Sie zeigen also, was unter den gewählten Annahmen möglich wäre. Für eine Anwendung in der Praxis müssten konkrete Standorte vor Ort geprüft werden: Wie gut versickert das Wasser? Welche Flächen könnten betroffen sein? Welche Leitungen oder Gräben wären nötig? Wer betreibt und bezahlt die Anlagen? Der Artikel nennt hierzu noch keine konkreten Kosten. Mit dem neuen Wissen könnten Behörden, Wasserverbände und Landnutzende künftig besser einschätzen, wo Wasser in der Landschaft zurückgehalten werden kann. Ein nächster Schritt wäre, solche Standorte genauer zu untersuchen und kleinere Praxisversuche zu planen. Dabei müsste auch geprüft werden, wie viel Wasser einem Bach entnommen werden darf, ohne Tiere, Pflanzen und andere Nutzungen zu beeinträchtigen.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Jan Stautzebach
Programmbereich 2 „Landnutzung und Governance“
jan.stautzebach@zalf.de

Originalpublikation
Stautzebach, J., Steidl, J., Merz, C. (2026): Quantifying the effect of managed aquifer recharge on the hydrologic resilience of coupled surface-groundwater systems in northeast Germany. Journal of Hydrology: Regional Studies 66, 103533. https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2026.103533, veröffentlicht Open Access / veröffentlicht unter der Lizenz CC BY 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/​

Quelle: Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V.

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Unter Federführung des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) hatte das Forschungsteam im Sonderuntersuchungsprogramm zur Umweltkatastrophe in der Oder (ODER~SO) die ökologischen Folgen der Katastrophe, die bisherige Entwicklung und Erholung des Ökosystems sowie mögliche Vorsorge- und Revitalisierungsmaßnahmen untersucht. Dafür wurden umfangreiche Feld- und Laboruntersuchungen durchgeführt, etwa zur Wasserchemie, zur Algenentwicklung, zu Fischbeständen, wirbellosen Tieren sowie zu Lebensräumen in der Oder, ihren Nebengewässern und Auen.

Teilweise erholt

Knapp vier Jahre nach der Umweltkatastrophe in der Oder zeigen sich deutliche Unterschiede bei der Erholung verschiedener Organismengruppen. Während sich die Fischbestände vergleichsweise gut entwickelt haben und ihre Dichten in der Unteren Oder bis 2026 wieder etwa das Niveau von vor der Katastrophe erreichen, sind die Folgen für andere Arten weiterhin gravierend. Besonders betroffen sind Großmuscheln, von denen mindestens zwei Drittel verendeten. Da sie sich nur langsam vermehren, wird ihre Erholung voraussichtlich noch viele Jahre in Anspruch nehmen.

„Das ist ökologisch besonders schwerwiegend, weil Großmuscheln große Mengen Wasser filtrieren und damit zur Reinigung des Flusses beitragen“, erläutert IGB-Direktorin Prof. Sonja Jähnig.

Die Ergebnisse zeigen, dass sich das Ökosystem der Oder zwar teilweise erholt hat, die Umweltkatastrophe jedoch weiterhin nachwirkt.

„Die relativ schnelle Erholung der Fischbestände war auch deshalb möglich, weil Fische in Uferbereiche, Nebengewässer und weniger belastete Habitate ausweichen konnten. Solche Bereiche wirken als Refugien. Sie sind Rückzugsräume während einer ökologischen Krise und Ausgangspunkte für die Wiederbesiedlung danach“, erklärt Jähnig.

Befischung und Messungen an der Oder durch das IGB. (Quelle: Lena Giovanazzi)

Mehr Raum für natürliche Dynamik

Durch den Rückbau von Uferbefestigungen, den Wiederanschluss von Nebengewässern, die ganzjährige Öffnung von Poldern im Nationalpark Unteres Odertal sowie die Rückverlegung von Deichen ließen sich diese wichtigen Lebensräume erweitern. Besonders bedeutsam am Hauptlauf der Oder sind ufernahe, dynamische Strukturen wie überströmte Kiesbänke, die etwa für Flussfischarten wie Barbe und Nase essenziell, in der Oder jedoch selten geworden sind.

„Zur Förderung solcher naturnahen Uferhabitate sollten bestehende Buhnen ökologisch umgestaltet werden, beispielsweise durch großzügige Kerbung. Davon profitieren nicht nur Fischbestände, sondern auch Insektenlarven und andere Wirbellose. Grundsätzlich gilt: Ein strukturreicher Fluss mit angebundenen Nebengewässern, vielfältigen Uferzonen und funktionsfähigen Auen ist widerstandsfähiger als ein strukturell verarmter, verbauter Fluss“, sagt die Wissenschaftlerin weiter.

Ökologische Resilienz statt weiterer Flussverbau

„Ökologisch schädlich sind dagegen weitere wasserbauliche Maßnahmen wie der Neubau oder die Ertüchtigung von Standardbuhnen, die die strukturelle Vielfalt und damit die ökologische Resilienz des Flussökosystems weiter verringern. Die Oder hat als Wasserstraße keine güterverkehrliche Bedeutung mehr und der der Stromregelungskonzeption zugrunde liegende Bemessungswasserstand wird kaum noch erreicht. Damit ist die Zielerreichung fraglich und sollte zugunsten der Oder-Revitalisierung neu ausgerichtet werden. Gerade vor dem Hintergrund der Wiederherstellungsverordnung bietet die über 480 km barrierefrei fließende Oder einzigartige Möglichkeiten zur ökologischen Verbesserung“, ergänzt IGB-Wissenschaftler und Oder-Experte Dr. Christian Wolter, der seit Jahrzehnten den Fluss erforscht.

„Wenn nach der menschengemachten Umweltkatastrophe die Oder nun eine nachhaltige Zukunft haben soll, sollte nicht nur deren Salzbelastung stark reduziert werden, sondern die vom Land Brandenburg erarbeiteten Revitalisierungspläne für die Oder realisiert werden. Für die Umsetzung der Maßnahmen zur Erreichung des guten ökologischen Zustands der Oder ist laut Gesetz die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes zuständig, die hierfür vom Verkehrsressort Grünes Licht benötigt“, so Wolter weiter.

Die Oder ist kein Einzelfall in Europa

„Die Oder-Umweltkatastrophe im August 2022 hat gezeigt, wie stark der Fluss durch Schadstoffeinleitungen, den Verbau mit Buhnen und die Folgen des Klimawandels belastet ist. Damit steht die Oder beispielhaft für die wachsenden Probleme an vielen Flüssen in Europa: Weil diese heute oft weniger Wasser führen, sollten dringend Schadstoffeinträge reduziert und Fließgewässer so revitalisiert werden, dass ihre Auen weiterhin regelmäßig mit Wasser versorgt werden. Davon profitieren nicht nur Tiere und Pflanzen. Intakte Flüsse und Auen sichern uns Menschen sauberes Trinkwasser, halten Hochwasser zurück, speichern Wasser für Trockenzeiten, binden Kohlenstoff und schaffen die Grundlage für landwirtschaftliche Nutzung, gesunde Fischbestände sowie attraktive Natur- und Erholungsräume“, resümiert IGB-Forscher Dr. Martin Pusch, der das Sonderuntersuchungsprogramm zur Umweltkatastrophe geleitet hat.

Laut Jähnig könne sich die Oder erholen. Wichtig seien für eine positive und nachhaltige Entwicklung weniger Salzbelastung und Nährstoffeinträge sowie mehr Raum für natürliche, vielfältige Lebensräume.

„Ziel muss es sein, das Risiko einer erneuten Giftalgenblüte deutlich zu senken, die ökologische Funktionsfähigkeit des Flusses zu erhalten und im Kontext von Klimawandel und wachsendem Nutzungsdruck vor allem seine Resilienz – seine ökologische Widerstandskraft – zu fördern“, fasst Jähnig zusammen.

Wissenschaftliche Ansprechpartner beim IGB
Prof. Sonja Jähnig, Dr. Christian Wolter

Quelle: IGB

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Angesichts unsicherer globaler Rohstofflieferketten gewinnen heimische Ressourcen zunehmend an Bedeutung. Im Verbundprojekt RoLiXX arbeiten Forschende der Fraunhofer IEG gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft daran, Lithium aus Tiefenwässern des Norddeutschen Beckens nutzbar zu machen. Dafür entwickeln sie Verfahren, die sowohl zuverlässig arbeiten als auch flexibel an die jeweiligen Eigenschaften der Sole angepasst werden können. Im Rahmen des vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) mit rund 2,8 Millionen Euro geförderten Projekts wird nun eine mobile und adaptive Pilotanlage erprobt.

»Europa braucht eigene Quellen für strategische Rohstoffe. Mit RoLiXX zeigen wir, wie sich kritische Rohstoffe wie Lithium regional fördern lassen«, sagt Tilman Cremer, Projektleiter am Fraunhofer IEG. »Unser Ansatz setzt auf vorhandene Infrastruktur und auf Verfahren, die wirtschaftlich, effizient und nachhaltig sind. Mit der Erschließung der Lithiumvorkommen im Norddeutschen Becken könnte Deutschland in Zukunft eine zentrale Rolle bei der Deckung des deutschen und europäischen Bedarfs einnehmen.«

Lithiumvorkommen im Norddeutschen Becken im Fokus

RoLiXX verfolgt zwei zentrale Forschungsansätze. Im geowissenschaftlichen Teil untersuchen die Projektpartner, in welchen mineralogischen Phasen Lithium im Untergrund vorkommt, unter welchen Bedingungen es freigesetzt wird und welchen Einfluss hydrothermale Prozesse, Fluid-Gesteins-Wechselwirkungen sowie Gesteinsumformungen (Diagenese) haben. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen dazu beitragen, die Verteilung und Anreicherung von Lithium in Thermalwässern des Norddeutschen Beckens besser vorherzusagen.

Im Mittelpunkt steht dabei das Rotliegend – eine rund 300 Millionen Jahre alte Gesteinsabfolge aus Sandsteinen und Vulkaniten in Tiefen von drei bis fünf Kilometern. Diese Formation gilt als besonders aussichtsreich für lithiumhaltige Tiefenwässer. Anhand von Proben und Daten bestehender Tiefbohrungen soll die Herkunft und Verteilung des Lithiums zwischen der niederländischen und der polnischen Grenze erstmals systematisch untersucht und wissenschaftlich bewertet werden.

Technische Herausforderungen der Lithiumextraktion

Der zweite Schwerpunkt des Projekts liegt auf der Gewinnung von Lithium aus salzhaltigen Thermalwässern, wie sie beispielsweise in Geothermieanlagen genutzt werden. Damit eröffnet sich für die Energiewirtschaft die Möglichkeit, geothermische Wärmegewinnung mit der Förderung strategischer Rohstoffe zu verbinden. Zu den wesentlichen Herausforderungen zählen Korrosionsprozesse an metallischen Werkstoffen sowie die Ausfällung von Mineralien infolge von Druck- oder Temperaturänderungen. Solche Ablagerungen können den Betrieb von Extraktionsanlagen beeinträchtigen. Ziel des Projekts ist daher die Entwicklung einer wirtschaftlichen Lithiumextraktion ohne störende Feststoffbildung.

Darüber hinaus untersucht RoLiXX die gesellschaftlichen, wirtschaftlichen und ökologischen Auswirkungen einer heimischen Lithiumgewinnung. Geplant sind unter anderem eine Ökobilanzierung, Analysen zur gesellschaftlichen Akzeptanz, regionalökonomische Bewertungen sowie die Ableitung politischer Handlungsempfehlungen. Auf dieser Grundlage sollen Rahmenbedingungen für zukünftige Projekte im Rotliegend entwickelt werden.

Quelle: Fraunhofer IEG Im Projekt RoLiXX wird eine anpassbare Pilotanlage Lithium aus salzhaltigem Tiefenwasser gewinnen. Der Prototyp ist flexibel, um die Prozessparameter und Inhibitoren auf das Tiefenwasser an verschiedenen Einsatzorten maßgeschneidert anzupassen.

Mobile Pilotanlage für den Praxistest

Die Fraunhofer IEG übernimmt im Projekt die Überführung wissenschaftlicher Erkenntnisse in die technische Anwendung. Dafür adaptieren und betreiben die Forschenden eine mobile Pilotanlage zur Gewinnung von Lithium aus salzhaltigem Tiefenwasser. Im Fokus stehen eine stabile Prozessführung ohne feste Rückstände sowie die Anpassbarkeit an unterschiedliche Wasserzusammensetzungen.

Unter realitätsnahen Bedingungen im Kubikmetermaßstab untersucht das Team Wirtschaftlichkeit, Skalierbarkeit und Umweltwirkungen der Verfahren. Die Ergebnisse sollen Energieversorgern und Industrieunternehmen als Grundlage dienen, um die Kombination von Geothermie und Rohstoffgewinnung bewerten zu können.

Mit einem Gewicht von rund 250 Kilogramm und einem Volumen von etwa zwei Kubikmetern lässt sich die Anlage per Gabelstapler und Transporter an verschiedene Einsatzorte bringen.

»Unsere Pilotanlage haben wir bewusst so konzipiert, dass sie mobil ist, aber sich auch leicht an Tiefenwässer verschiedener Zusammensetzung anpassen lässt. So könnten viele Thermalwasserbetreiber rasch und einfach die Machbarkeit prüfen und die Wirtschaftlichkeit eigener Lithiumextraktion abschätzen«, erklärt Tilman Cremer.

Verbundprojekt mit Partnern aus Forschung und Industrie

RoLiXX – Rotliegend als Lithiumressource im Norddeutschen Becken – von der EXploration zur EXtraktion – ist ein vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt gefördertes Verbundprojekt (Förderkennzeichen: 03G0941D).         Neben der Fraunhofer IEG sind das GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung, die TU Berlin, das Institut für Ökologische Wirtschaftsforschung sowie die Neptune Energy Innovations GmbH als industrieller Partner und Projektkoordinator beteiligt. Assoziierte Partner sind die Bundesanstalt für Materialforschung (BAM) und die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR).

Die Arbeiten unterstützen die Ziele des europäischen Critical Raw Materials Act, der eine sichere Versorgung mit strategischen Rohstoffen anstrebt. Das Gesamtfördervolumen des auf drei Jahre angelegten Projekts beträgt 2,8 Millionen Euro.

Quelle: Lithium aus Tiefenwasser – Fraunhofer IEG

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Kann Wärme aus Flüssen und Seen dazu beitragen, Städte künftig nachhaltiger zu beheizen? Dieser Frage widmet sich ein interdisziplinäres Forschungsteam der Technischen Hochschule Lübeck im Projekt SCET (Smart Connected Environments). Untersucht wird, ob sich Energie mithilfe von Wärmepumpen aus Lübecks Oberflächengewässern gewinnen lässt und welche Auswirkungen dies auf die Gewässerqualität hätte. Das Projekt wird im Rahmen der Maßnahme HAW-Forschungsraum Qualifizierung mit 3,9 Millionen Euro durch das BMFTR (Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt), die GWK (Gemeinsame Wissenschaftskonferenz) und das Land Schleswig-Holstein gefördert.

Unter der Verantwortung von Vizepräsidentin Prof. Dr. Karen Cabos und der Leitung von Prof. Dr. Claas Heymann entsteht an der TH Lübeck ein Forschungs- und Qualifizierungsraum für datengetriebene Vernetzung in der urbanen Umwelt-, Energie- und Klimaforschung. Kern des Vorhabens sind Echtzeitmodelle, in denen zahlreiche Umweltdaten zusammengeführt werden. Auf dieser Grundlage sollen künftig fundiertere Entscheidungen zur Energieversorgung in Lübeck möglich werden.

Dafür werden Daten aus den Bereichen Energie, Wetter, Ökologie und perspektivisch auch zum Nutzungsverhalten der Bevölkerung erfasst und ausgewertet.

Der gesellschaftliche Nutzen sei erheblich: „Die entwickelten Echtzeitmodelle können einen wesentlichen Beitrag für eine zuverlässige Wärmeversorgung in Lübeck leisten“, so Cabos. „Bei Bedarf können diese Modelle später auch von anderen Regionen übernommen bzw. zur Nutzung angepasst werden.“

Drei Module für Forschung, Infrastruktur und Nachwuchs

An dem Vorhaben sind acht Professoren aus allen vier Fachbereichen der TH Lübeck beteiligt. Gemeinsam wollen sie neue Ansätze für die Energiewende entwickeln und den Wirtschaftsstandort stärken.

„Unser Projekt ist dreiteilig mit einen starken Anwendungsfokus“, erläutert Heymann. „In allen drei Modulen setzen wir zudem auf die Zusammenarbeit mit vielen Partnern aus unterschiedlichsten Bereichen.“

Im ersten Modul entsteht die Daten- und KI-Infrastruktur. Dort werden Informationen aus dem Wasser-Wärme-Energie-Klima-Nexus gesammelt und mithilfe künstlicher Intelligenz aufbereitet. Das zweite Modul trägt den Namen SEEN (Smart Environment and Energy Nexus). Es nutzt die Infrastruktur des ersten Moduls, um Zusammenhänge zwischen Wasser, Energie, Wärme und Umwelt abzubilden. Ziel ist die Verknüpfung von Umwelt-, Energie- und Stadtdaten, um eine nachhaltige Energieversorgung zu unterstützen. Im Mittelpunkt steht dabei die Frage, wie die Wärmeversorgung Lübecks auch unter Extrembedingungen durch intelligente Steuerung gesichert werden kann.

Das dritte Modul konzentriert sich auf die Nachwuchsförderung. Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftler bearbeiten eigene Forschungsvorhaben im Rahmen des Promotionszentrums Lübeck. Zudem wird hier der Wissenstransfer in die Gesellschaft organisiert.

Flusswärmepumpen als mögliche Energiequelle

Die Themen Klimawandel, erneuerbare Energien und Smart City gewinnen zunehmend an Bedeutung. Gerade die historische Altstadt Lübecks stellt besondere Anforderungen an die Wärmewende. Klassische Maßnahmen wie Gebäudedämmung oder dezentrale Wärmepumpen lassen sich dort nur eingeschränkt umsetzen, während der Energiebedarf der historischen Gebäude hoch bleibt. Vor diesem Hintergrund werden alternative Lösungen diskutiert. Eine davon ist die Nutzung von Flusswärmepumpen.

„Wasser, auch wenn es kalt ist, enthält immer noch Energie“, so Heymann. „Diese Energie fließt an uns vorbei. Wir können sie nutzen und damit heizen.“

Echtzeitmodelle für das Zusammenspiel von Wasser, Energie und Umwelt

Um die technische Machbarkeit und mögliche Umweltfolgen zu untersuchen, werden bereits heute Daten an Trave und Wakenitz erhoben. Weitere Messstationen sollen folgen. Erfasst werden unter anderem Wetterdaten, Pegelstände und Gewässerparameter.

„Die lokalen Lübecker Gewässer sind seit mehreren Jahren Forschungsgegenstand verschiedener Arbeitsgruppen an der der TH Lübeck“, so Cabos. „In diesem neuen Projekt wird diese Expertise nun gebündelt. Wir erforschen den sogenannten Nexus Wasser, Energie, Wärme.“

Der Begriff Nexus beschreibt die enge Verknüpfung verschiedener Systeme. Veränderungen in einem Bereich wirken sich auf andere Bereiche aus. Deshalb sollen die Zusammenhänge im Gesamtsystem untersucht werden.

„Ziel ist die Simulation der Auswirkungen einer engmaschigen Hintereinanderschaltung von Oberflächenwasserwärmepumpen auf ausgewählte lokale Gewässerqualitätsparameter“, so Heymann. „Wir betrachten das Gesamtsystem der analogen Lübecker Welt.“

Wärmeversorgung und Gewässerschutz gemeinsam betrachten

Auf Basis großer Datenmengen sollen möglichst präzise Echtzeit-Analysen entstehen. Dabei geht es unter anderem um Fragen wie den künftigen Wärmebedarf, die mögliche Entnahme von Wärme aus Gewässern und den Einsatz von Wärmespeichern während Kälteperioden.

„Das Forschungsprojekt schafft auch Voraussetzungen, um die geplante Wärmeversorgung von Lübeck über Wasserwärmepumpen auch in extremen Situationen zu sichern“, so Heymann.

Zusätzlich entwickeln die Forschenden neue Messverfahren, mit denen biologische Gewässerparameter automatisch erfasst werden können. Bestandteil des Projekts ist außerdem ein intelligentes Energiemanagementsystem, das erneuerbare Energien in ein Smart Grid einspeist und die Energieverteilung in Echtzeit an den Verbrauch anpasst. Mithilfe mathematischer Modelle sollen darüber hinaus die Wechselwirkungen zwischen Wetter, Hydrologie, Hydrodynamik und Energieverbrauch besser verstanden werden.

„Mit Hilfe mathematischer Modelle zu Beziehungen zwischen Wetter, Hydrologie, der Hydrodynamik und Energieverbrauchern sind dann auch verbesserte Vorhersagen zur Auswirkung dieser Eingriffe in unsere Lübecker Gewässer möglich,“ hofft Heymann.

Forschung für die Wärmeversorgung der Zukunft

Die Forschenden haben SCET mit Blick auf aktuelle Herausforderungen entwickelt. Steigende Gewässertemperaturen, stärkere Schwankungen und häufigere Extremereignisse treffen auf den Wunsch nach einer verlässlichen und möglichst klimafreundlichen Wärmeversorgung. Die enge Zusammenarbeit verschiedener Fachrichtungen sowie die Vernetzung mit Wirtschaft, Politik und Gesellschaft bildeten die Grundlage für die Entwicklung des Projekts.

„Die Aufnahme in die Förderung durch das BMFTR ist deutlicher Beweis für das hohe Niveau, auf dem hier geforscht und gearbeitet wird“, so Cabos.

Mit dem Forschungsraum SCET soll untersucht werden, wie eine koordinierte und sichere Wärmeversorgung über Oberflächengewässer künftig möglich sein könnte. Die Ergebnisse könnten dabei auch für andere Städte von Interesse sein.

Quelle: TH Lübeck: Gemeinsam für Klimaschutz und nachhaltige Energiesysteme

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Das Forschungsprojekt „Monitoring der Gewässerwiederherstellungsmaßnahmen an der Ahr nach der Flutkatastrophe (MonAHR)“ hat eine interaktive ArcGIS StoryMap veröffentlicht, die ab sofort online verfügbar ist. Sie ermöglicht Interessierten einen anschaulichen Einblick in das laufende Forschungsvorhaben im Ahrtal und bereitet wissenschaftliche Inhalte gebündelt und interaktiv auf.

Das MonAHR-Projekt ist eine Forschungskooperation des Umwelt-Campus Birkenfeld der Hochschule Trier, der Universität Koblenz und der Hochschule Koblenz. Finanziert und unterstützt wird es durch das Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie und Mobilität Rheinland-Pfalz, den Landkreis Ahrweiler sowie die Stadt Bad Neuenahr-Ahrweiler.

Wissenschaftliche Begleitung des Wiederaufbaus

Nach dem extremen Hochwasser an der Ahr im Jahr 2021 sind umfangreiche Maßnahmen zum Wieder- und Neuaufbau der Infrastruktur erforderlich. In diesem Zusammenhang werden auch Maßnahmen zur Gewässerwiederherstellung umgesetzt. Das Forschungsprojekt untersucht, wie sich die ökologischen Prozesse und der Zustand der Ahr im Zuge dieser Maßnahmen entwickeln.

Die veröffentlichte ArcGIS StoryMap erläutert das Forschungsvorhaben und die eingesetzten Methoden. Besonders hervorzuheben sind interaktive Karten, die Veränderungen in der Region anhand von Luftbildern vor und nach der Flut sichtbar machen. Nutzer*innen können die Entwicklungen im Ahrtal dadurch unmittelbar nachvollziehen. Darüber hinaus werden die wissenschaftlichen Methoden des Projekts sowie die eingesetzten Messgeräte vorgestellt. Bilder und begleitende Erläuterungen zeigen, wie Daten erhoben werden und welche Technologien dabei zum Einsatz kommen.

Offener Zugang zu Forschungsergebnissen

Mit der Veröffentlichung der ArcGIS StoryMap schafft das MonAHR-Projekt einen offenen Zugang zu seiner Forschungsarbeit und stärkt den Wissenstransfer in die Öffentlichkeit. Die Plattform soll künftig kontinuierlich erweitert werden. Perspektivisch sollen dort auch aktuelle Forschungsergebnisse veröffentlicht und bereitgestellt werden.

Mit Fokus auf den besonders stark betroffenen Mittel- und Unterlauf der Ahr ergänzen die wissenschaftlichen Partner*innen das bereits bestehende behördliche Monitoringnetz. Dabei werden fortlaufend Daten zur Entwicklung der Gewässerstrukturen, der physikalisch-chemischen Wasserqualität sowie der Artgemeinschaften erhoben. Auf diese Weise wird die Entwicklung der Ahr während der Umsetzung der Wiederherstellungsmaßnahmen wissenschaftlich begleitet.

Ziel: Die Entwicklung des Ökosystems verstehen

MonAHR verfolgt das Ziel, die Entwicklung des Lebensraums Ahr mit seinen Strukturen, Prozessen und Artgemeinschaften sowie den daraus resultierenden Ökosystemleistungen und dem ökologischen Bewertungszustand besser zu verstehen. Dieses Wissen ist notwendig, um Handlungsalternativen bei Neubau- und Wiederherstellungsmaßnahmen bewerten und Prognosen für die zukünftige Entwicklung der Ahr erstellen zu können.

Quelle: Ahrtal-Projekt veröffentlicht Storymap um Gewässerentwicklung anschaulich darzustellen

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Seegraswiesen gehören zu den wertvollsten Lebensräumen Europas. Sie filtern das Meerwasser, speichern Kohlenstoff, bieten zahlreichen Tierarten Schutz und Nahrung und dämpfen die Kraft von Wellen an den Küsten. Dennoch sind Seegraswiesen in vielen europäischen Regionen in den vergangenen Jahrzehnten stark zurückgegangen. Steigende Wassertemperaturen, Algenwachstum, Küstenbebauung und intensive Nutzung setzen den Unterwasserwiesen zu.

Um dieser Entwicklung entgegenzuwirken, hat die European Seagrass Restoration Alliance (ESRA) nun erstmals europaweite Empfehlungen für den Schutz, die Wiederansiedlung und das Management von Seegraswiesen veröffentlicht. Die „European Seagrass Recommendations 2026“ wurden von mehr als 50 Forschenden aus 17 Ländern gemeinsam erarbeitet. Sie bilden den ersten europaweiten wissenschaftlichen Konsens darüber, wie Seegraswiesen künftig geschützt, überwacht und wiederhergestellt werden können.

„Wir verfügen über die wissenschaftlichen Erkenntnisse und die Werkzeuge, um das Blatt zu wenden“, sagt Dr. Esther Thomsen, Meeresbiologin am GEOMAR, die an der Ausarbeitung der Empfehlungen beteiligt war.Ihre Kollegin Dr. Maike Paul vom Ludwig-Franzius-Institut der Leibniz Universität Hannover ergänzt: „Um Seegraswiesen erfolgreich zu schützen und wiederherzustellen, braucht es den politischen Willen und entsprechende Rahmenbedingungen. Die Empfehlungen bieten hierfür einen klaren, evidenzbasierten Fahrplan.“ Sie können dazu beitragen, die Umsetzung der EU Wiederherstellungsverordnung zu erleichtern, sind aber gleichermaßen auf Nicht-Mitgliedstaaten anwendbar.

Ganzheitliche Maßnahmen

Die Empfehlungen decken den gesamten Prozess der Wiederherstellung von Seegraswiesen ab. Dazu gehören der Schutz bestehender Bestände, die Verringerung menschlicher Belastungen, großflächige Wiederansiedlungsmaßnahmen, langfristige Überwachung sowie der Aufbau nachhaltiger Quellen für Pflanzmaterial. Darüber hinaus fordern die Autor:innen eine bessere Verzahnung von Umweltpolitik und praktischer Umsetzung, vereinfachte Genehmigungsverfahren und eine langfristige Finanzierung. Auch die Einbindung lokaler Gemeinschaften, transparente Datennutzung und gemeinsame ethische Standards spielen eine wichtige Rolle.

Von Frankreich bis in die Niederlande

Die Empfehlungen wurden im Anschluss an den zweiten European Seagrass Restoration Workshop im April 2025 in Frankreich entwickelt und bei einem Autor:innentreffen im Februar 2026 in den Niederlanden fertiggestellt. Sie stehen im Einklang mit der EU-Verordnung zur Wiederherstellung der Natur, der UN-Dekade zur Wiederherstellung von Ökosystemen und dem Globalen Rahmenwerk für Biodiversität von Kunming-Montreal. Prof. Dr. Thorsten Reusch vom GEOMAR begleitete den Prozess als wissenschaftlicher Gutachter.

Wie wichtig die europäische Vernetzung beim Thema Seegraswiesen ist, betont Esther Thomsen: „Alleine können wir nur kleine Schritte gehen, aber gemeinsam können wir so viel mehr bewirken!“

Die ESRA fördert dafür die Zusammenarbeit über Fachgrenzen hinweg und hilft, Forschung und Politik besser miteinander ins Gespräch zu bringen. Die jetzt gemeinsam formulierten Empfehlungen stärken das wachsende Bewusstsein und unterstützen die Akteure dabei, Seegraswiesen effektiv und verantwortungsvoll wiederherzustellen.

Originalpublikation:
Govers, L., Fauvel, T., Mayot, N., Lilley, S. J., & Lilley, R. (2026). European Seagrass Recommendations 2026 – On the future of seagrass restoration in Europe (Version 2026). Zenodo.
https://doi.org/10.5281/zenodo.20055164

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Ein internationales Forschungsteam hat die genetische Vielfalt von am Meeresboden lebenden Flohkrebsen im neu eingerichteten Meeresschutzgebiet „North Atlantic Current and Evlanov Sea basin“ (NACES) untersucht. Bereits eine einzelne Probenahme aus knapp 3.700 Metern Tiefe ergab 47 genetisch unterscheidbare Arten. Hochrechnungen deuten auf mehr als 120 Arten in dem Gebiet hin, von denen viele bislang wissenschaftlich nicht beschrieben wurden. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Biodiversität der Tiefsee deutlich unterschätzt wird.

Flohkrebse als Schlüssel zur Erforschung der Artenvielfalt

Flohkrebse (Amphipoden) sind kleine, garnelenähnliche Krebstiere, die in zahlreichen Meeres- und Süßwasserlebensräumen vorkommen und eine wichtige Rolle beim Abbau organischer Substanz spielen.

„Amphipoden tragen ihren Nachwuchs in einem Brutbeutel. Durch das fehlende Larvenstadium und die meist nur kurzen Schwimmdistanzen können sich Flohkrebse nur eingeschränkt ausbreiten. Das macht sie besonders wertvoll für Untersuchungen zur Biogeografie, also für die Frage, wie sich Arten räumlich über die Erde verteilen“, erklärt Dr. habil. Anne-Nina Lörz von Senckenberg am Meer in Hamburg.

Gemeinsam mit einem polnisch-österreichisch-deutschen Forschungsteam untersuchte sie die Verbreitung der Tiere im NACES-Gebiet. Das Schutzgebiet im Nordostatlantik umfasst rund 600.000 Quadratkilometer internationale Gewässer und zählt zu den größten Meeresschutzgebieten weltweit.

„Ursprünglich wurde das Areal zum Schutz wichtiger Nahrungsgebiete von Seevögeln eingerichtet. Später erkannte man jedoch auch die große Bedeutung der Tiefsee mit ihren empfindlichen Ökosystemen, weshalb das Schutzgebiet 2023 auch auf den Meeresboden ausgeweitet wurde“, erläutert die Erstautorin der Studie Lörz.

Überraschend viele Arten in großer Tiefe

Für die Studie analysierten die Forschenden 253 DNA-Sequenzen von Flohkrebsen. Die Proben stammten unter anderem aus dem NACES-Gebiet, der Labradorsee, den Azoren sowie weiteren Regionen des Atlantiks, Pazifiks, Indischen Ozeans und der Antarktis. Sie wurden überwiegend während der IceDivA-2-Expedition im Jahr 2021 mit dem Forschungsschiff SONNE gesammelt. Allein eine Probenahme aus 3.677 Metern Tiefe im NACES-Gebiet lieferte 47 genetisch unterscheidbare Arteneinheiten aus 98 Individuen.

„Unsere Hochrechnungen deuten sogar darauf hin, dass dort über 120 Arten leben. Das zeigt: Selbst auf kleinem Raum ist die Artenvielfalt am Meeresboden überraschend hoch“, fügt die Meeresforscherin hinzu und fährt fort: „Die meisten dieser genetischen Einheiten konnten keiner bekannten Art zugeordnet werden – viele sind vermutlich bislang unbeschrieben, also neu für die Wissenschaft.“

Neue Arten und unerwartete Verbreitung

Zwei der neu entdeckten Arten wurden inzwischen wissenschaftlich beschrieben und benannt: Cleonardo helga und Cleonardo davinci. Besonders bemerkenswert war für das Forschungsteam jedoch, dass sich die neuen Arten auch in weit entfernten Meeresregionen nachweisen ließen, darunter im rund 10.000 Kilometer entfernten Pazifik. Möglich wurde dies durch den Vergleich genetischer Daten aus früheren Expeditionen. Dabei zeigte sich, dass die Sequenzen der neu beschriebenen Arten mit bereits vorhandenen, bislang nicht näher bestimmten Proben übereinstimmten.

„Dass wir genetische Übereinstimmungen mit Proben aus weit entfernten Ozeanregionen gefunden haben, zeigt, wie wenig wir bislang über die tatsächliche Verbreitung dieser Arten wissen“, erklärt die Forscherin. „Offenbar sind manche Amphipoden sehr viel weiter verbreitet, als wir bislang angenommen hatten.“

Herausforderungen für den Schutz der Tiefsee

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Im internationalen Forschungsprojekt DAMAST untersuchen deutsche, georgische und armenische Partner die sicherheitsrelevanten Prozesse rund um den Enguri-Staudamm. Ziel des Projekts ist die Entwicklung übertragbarer Monitoring- und Sicherheitskonzepte für Talsperren in erdbebengefährdeten Regionen.

Sensibles Messnetz installiert

Im Fokus der Forschungsarbeit stehen moderne Überwachungstechnologien, mit denen kleinste Veränderungen an der Staumauer und im umliegenden Gestein frühzeitig erkannt werden können. Dafür wurde rund um den Enguri-Staudamm ein neues seismisches Messnetz installiert, das selbst schwache Mikrobeben registriert. Die Forscher analysieren unter anderem, wie sich Wasserstandsschwankungen im Reservoir auf die lokale Seismizität auswirken.

Darüber hinaus kommen radarbasierte Deformationsmessungen zum Einsatz. Mithilfe eines Ground-based Synthetic Aperture Radar (GB-SAR) lassen sich Bewegungen der Staumauer mit einer Genauigkeit im Millimeterbereich erfassen. Die Messungen erfolgen teilweise in Echtzeit und liefern wichtige Erkenntnisse über Belastungen durch Wasserdruck, Temperaturänderungen oder geologische Prozesse.

Zur Projekt-Website

Herausfordernder Forschungsstandort

Die Forschungsarbeiten sollen dazu beitragen, Risiken frühzeitig zu erkennen und die langfristige Betriebssicherheit großer Wasserkraftanlagen zu verbessern. Angesichts zunehmender Extremwetterereignisse und der wachsenden Bedeutung von Wasserkraft im Zuge der Energiewende gewinnt die Überwachung kritischer Wasserinfrastrukturen weltweit an Bedeutung.

Hinzu kommt die besondere geopolitische Lage der Anlage: Der Enguri-Staudamm liegt auf georgisch kontrolliertem Gebiet, während zentrale Teile des Wasserkraftwerks in Abchasien liegen. Damit ist der Betrieb der Infrastruktur auf eine funktionierende Zusammenarbeit über eine politisch hoch sensible Grenze hinweg angewiesen.

Gerade deshalb gilt der Enguri-Staudamm nicht nur als technisches, sondern auch als politisches Schlüsselbauwerk. Er verbindet Fragen der Energieversorgung, der Versorgungssicherheit und der regionalen Stabilität. Die Anlage zeigt exemplarisch, wie eng kritische Wasser- und Energieinfrastruktur mit geopolitischen Konfliktlagen verknüpft sein kann.

Das Projekt DAMAST gewinnt vor diesem Hintergrund zusätzliche Bedeutung: Die wissenschaftlichen Untersuchungen liefern nicht nur Erkenntnisse zur Alterung, Sedimentation und seismischen Belastung des Bauwerks, sondern schaffen auch eine fachliche Grundlage für einen langfristig sicheren Betrieb dieser grenzüberschreitend relevanten Infrastruktur.

Weiterführende Informationen:
Beitrag auf ARTE, mdr AKTUELL

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Der Klimawandel trifft alle Bereiche, die direkt von natürlichen Ressourcen abhängen. Wälder geraten unter Druck, Gewässer verändern sich, und landwirtschaftliche Erträge werden unsicherer. Im Rahmen des Forschungsprogramms National Centre for Climate Services NCCS ist nun eine Wissensplattform entstanden, um den Sektoren Forstwirtschaft, Wassermanagement und Landwirtschaft ihre Planung im Klimawandel zu erleichtern.

Eine Reihe von Webapps macht dafür die Auswirkungen des Klimawandels auf wichtige Leistungen der Natur sichtbar und stellt Entscheidungsgrundlagen bereit.

Gewässernutzung planen

Der Klimawandel verändert die Niederschlagsmuster in der Schweiz: weniger im Sommer und mehr im Winter, und dies öfter als Regen statt Schnee. Trockenheit beeinträchtigen die Trinkwasserversorgung, die Ernteerträge und die Energieproduktion. Hochwasser hingegen spülen Sedimente und Nährstoffe weg, was zum Beispiel Seen überdüngen und Kraftwerke verstopfen kann.

Forschende der Universität Genf haben die App AquaREL entwickelt, die diese Veränderungen aufzeigen und prognostizieren kann. Sie zeigt, wie sich drei zentrale Aspekte der Gewässer verändern:

• die verfügbare Wassermenge (Abfluss),
• die Nährstofffracht (Eintrag von Stickstoff und Phosphor),
• die Sedimentfracht (Eintrag von Bodenmaterial).

AquaREL stellt diese Informationen auf Karten dar – für die ganze Schweiz und für verschiedene Regionen. Nutzerinnen und Nutzer können sehen, wo sich die Situation künftig verbessert oder verschlechtert. Die Ergebnisse basieren auf wissenschaftlichen Modellen und liefern eine erste Einschätzung möglicher Entwicklungen.

Die App richtet sich sowohl an Fachleute aus Verwaltung, Planung und Forschung als auch an die interessierte Öffentlichkeit. Sie soll helfen, Risiken früh zu erkennen und die Wasserbewirtschaftung an den Klimawandel anzupassen, und unterstützt so fundierte Entscheidungen für den Umgang mit unseren Gewässern.

Wälder stärken

Trockenheit, Stürme und Schädlingsbefall sind in den Schweizer Wäldern häufiger geworden. Die wirtschaftlich wichtigen Fichten sterben vielerorts im Mittelland oder müssen früher als geplant gefällt werden. Viele Schutzwälder sind zu einförmig und überaltert, was sie anfällig für Stürme und Schädlingsbefall macht. Förster und Fachstellen wollten besser verstehen, wie sich Wälder unter dem Klimawandel verändern – sowohl im Detail vor Ort als auch im grossen Zusammenhang. Hierbei hilft die von der ETH Zürich entwickelte ForClim-App.

Sie beruht auf einem dynamischen Modell, zeigt also nicht nur einen Zustand, sondern die Entwicklung eines Waldes über die Zeit. Nutzerinnen und Nutzer geben einige Angaben zu ihrem Waldbestand ein. Daraus berechnet das Modell, wie sich dieser unter verschiedenen Klimaszenarien entwickeln würde.

„Mit unserer App können Forstbetriebe oder Waldplanende das Schicksal ihrer Bestände sehen. Es gibt Bestände, wo der heutige Holzvorrat bereits in 20 oder 30 Jahren zusammenbrechen könnte“, sagt Harald Bugmann von der ETH Zürich.

Ziel ist es, Entscheidungen im Wald besser zu planen, etwa welche Baumarten gefördert werden sollen oder wann Eingriffe sinnvoll sind.

Die App FORTE liefert dagegen einen grossräumigen Überblick. Sie zeigt auf Karten, wie sich Wälder und ihre Ökosystemleistungen unter dem Klimawandel verändern könnten. Dabei geht es nicht nur um einzelne Baumarten, sondern auch um die vielen verschiedenen Funktionen des Waldes. Die Entwicklung der App geht auf konkrete Bedürfnisse aus der Praxis zurück. So wollte zum Beispiel die Kantonsoberförsterkonferenz wissen, wie sich die Multifunktionalität der Wälder durch den Klimawandel verändert. Damit ist gemeint, dass Wälder mehrere Leistungen gleichzeitig erfüllen – etwa Holz liefern, Lebensraum bieten und vor Naturgefahren schützen. Die App richtet sich besonders an Politik und Planung, die solche Entwicklungen auf regionaler Ebene beurteilen müssen.

Landwirtschaft im Klimawandel

Der Klimawandel verändert die Grundlagen der Landwirtschaft schon heute. Längere Wachstumszeiten, mehr Hitze und häufigerer Wassermangel beeinflussen Pflanzen, Tiere und die Arbeit auf dem Hof. Die Sicherheit von Erträgen und Einkommen sinken: In besonders trockenen Sommern kommt es zu Ernteausfällen, während einzelne Kulturen – etwa Wintergerste –von wärmeren Wintern profitieren. Gleichzeitig verändern sich ökologische Wechselwirkungen, etwa zwischen Pflanzen und Bestäubern wie Wildbienen.

Die App CLIMAGS, die Forschende von Agroscope, dem Kompetenzzentrum des Bundes für die landwirtschaftliche Forschung, entwickelt haben, macht diese Veränderungen sichtbar. Sie zeigt, wie sich in verschiedenen Regionen der Schweiz wichtige Ökosystemleistungen der Landwirtschaft künftig verändern könnten. Dazu gehören Erträge von Ackerkulturen und das Grünland und deren Schwankungen, das Bestäubungspotenzial und der Kohlenstoff im Boden. Nutzerinnen und Nutzer können sehen, wie sich ihre Region im Vergleich zu anderen entwickelt und wie sich die Bedingungen in Zukunft verändern könnten.

Die App liefert keine konkreten Handlungsempfehlungen für einzelne Betriebe. Sie entstand auf Wunsch von Ämtern als Grundlage, um die Auswirkungen des Klimawandels auf die Umwelt, die Wirtschaft und die Gesellschaft besser zu verstehen und einzuordnen.

„Der Klimawandel kommt zum allgemeinen Strukturwandel hinzu“, sagt Pierluigi Calanca von Agroscope. „Unsere App kann Grundlagen liefern, um neue Wege einzuschlagen und Diskussionen in der Praxis wie auch in Politik und Gesellschaft anzustossen.“

NCCS: das Netzwerk für Klimadienstleistungen

Als nationales Koordinations- und Innovationsorgan und Wissensdrehscheibe unterstützt das NCCS klimakompatible Entscheidungsfindungen, um Risiken zu minimieren, Chancen zu maximieren und Kosten zu optimieren. Im NCCS-Programm „Entscheidungsgrundlagen zum Umgang mit dem Klimawandel in der Schweiz: Informationen zu sektorenübergreifenden Themen“ (NCCS-Impacts) wurden von 2022 bis 2026 in mehreren sektorübergreifenden Projekten praxisnahe Klimadienstleistungen für Umwelt, Wirtschaft und Gesellschaft erarbeitet. Diese sollen Akteuren aus Politik, Verwaltung, Privatwirtschaft und Forschung als Entscheidungsgrundlage für Massnahmen zur Vermeidung von Treibhausgas-Ausstoss und zur Anpassung an den Klimawandel dienen. Das Programm NCCS-Impacts wird von allen Mitgliedern des NCCS gemeinsam getragen. Mit einer Gesamtschau stehen ab Herbst 2026 sämtliche Ergebnisse gebündelt zur Verfügung.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
WSL-Kontakte
Dr. Astrid Björnsen
Co-Programmleiterin Extremes/Stab
astrid.bjoernsen@wsl.ch

Prof. Dr. Arthur Gessler
Leiter Forschungseinheit Wald- und Bodenökologie
arthur.gessler@wsl.ch

Externe Kontakte:
Wald: Harald Bugmann, Professur für Waldökologie, ETH Zürich, harald.bugmann@env.ethz.ch

Klima und Landwirtschaft: Pierluigi Calanca, Agroscope, pierluigi.calanca@agroscope.admin.ch
Bestäuber: Sibylle Stöckli, Agroscope, sibylle.stoeckli@agroscope.admin.ch

Wasser: Anthony Lehmann, Institute for Environmental Sciences, Universität Genf, anthony.lehmann@unige.ch (Französisch, Englisch)

Quelle: Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL

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