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Over recent decades, the global population has been rapidly increasing and human activities have altered terrestrial water fluxes to an unprecedented extent. The phenomenal growth of the human footprint has significantly modified hydrological processes in various ways (e.g. irrigation, artificial dams, and water diversion) and at various scales (from a watershed to the globe). During the early 1990s, awareness of the potential for increased water scarcity led to the first detailed global water resource assessments. Shortly thereafter, in order to analyse the human perturbation on terrestrial water resources, the first generation of large-scale hydrological models (LHMs) was produced. However, at this early stage few models considered the interaction between terrestrial water fluxes and human activities, including water use and reservoir regulation, and even fewer models distinguished water use from surface water and groundwater resources. Since the early 2000s, a growing number of LHMs have incorporated human impacts on the hydrological cycle, yet the representation of human activities in hydrological models remains challenging. In this paper we provide a synthesis of progress in the development and application of human impact modelling in LHMs. We highlight a number of key challenges and discuss possible improvements in order to better represent the human–water interface in hydrological models.
Financial poverty, mobility and social participation are interrelated. This nexus makes old-age poverty a highly relevant issue in terms of transport-related social exclusion in an ageing society. To understand how financial poverty affects older people’s travel practices and how they cope with their limited financial resources, we conducted qualitative interviews with low-income older people (aged 60 and above) in Ronnenberg (Hanover region, Germany). Although all the respondents have comparably limited financial resources, using a practice theory perspective along the elements of materials, competences and meanings (Shove et al., 2012), we identified three different types of low-income older people by their travel practices: (i) active older people with multifaceted social interactions, (ii) neighbourhood-oriented older people with local interactions and (iii) home-centred older people with few social interactions. From our analysis, we conclude that financial poverty shapes each element of low-income older people’s travel practices and thereby increases the risk of transport-related social exclusion: (i) certain materials have to be financed, which is challenging or even impossible due to financial poverty; (ii) meanings of travel practices are strongly linked to other practices, thus, if (also for financial reasons) no or a limited range of destinations are mentioned, travel practices are restricted in their frequency and distance; and (iii) necessary competences to be mobile and engage in social activities despite low financial means seem to be differentially available or - more cautiously formulated – less often utilised by low-income older people, which may lead to them abandoning travel practices and related social activities.
Die Verknüpfung des Fahrrades mit dem Öffentlichen Verkehr (ÖV) kann den Umweltverbund stärken, den Übergang von einem Verkehrssystem auf das andere erleichtern und eine attraktive Alternative zum motorisierten Individualverkehr schaffen. Die vorliegende Arbeit repräsentiert den zweiten umfassenden Projektbericht innerhalb des Forschungsprojektes „Verbesserte Integration des Fahrrads in den öffentlichen Verkehr – Systematische Erschließung von Handlungsoptionen und Bewertung von Best-Practices“. Im ersten Projektbericht (ebenfalls in dieser Arbeitspapierreihe erschienen – Nr. 15) wurden die Entwicklungen der letzten Jahre in den infrastrukturellen Themenfeldern Fahrradmitnahme, Fahrradverleihsysteme und Fahrradabstellanlagen aufgearbeitet und Fragen zu Kommunikation und Marketing der Angebote sowie zu Möglichkeiten der fortschreitenden Digitalisierung zur verbesserten Integration von Fahrrad und Öffentlichem Verkehr diskutiert. Darauf aufbauend werden im vorliegenden Bericht die Ergebnisse vertiefender Fallstudien dargestellt, mit dem Ziel, Erfolgsfaktoren und Hemmnisse für die Integration von Fahrrad mit Öffentlichem Verkehr aufzuzeigen und in einem späteren Schritt daraus Handlungsempfehlungen zur Stärkung dieser Integration für Kommunen und Verkehrsanbieter geben zu können. Für die Fallstudien wurden solche Beispiele ausgewählt, die einen Vorbildcharakter haben und als nachahmenswert für andere Städte und Regionen gelten können bzw. aus denen sich Erkenntnisse für die Stärkung der Integration von Fahrradverkehr mit dem ÖV ziehen lassen. Zudem sollten die verschiedenen infrastrukturellen Themenfelder abgedeckt sein. Neben einer Darstellung der jeweils fallspezifischen Besonderheiten wird zu jedem Fallbeispiel das Betreiber- und Geschäftsmodell dargestellt und es erfolgt eine Bewertung, die sowohl die Sicht der Betreiber als auch die der Nutzenden beachtet.
Folgende Fallbeispiele werden behandelt:
Die hessischen Verkehrsverbünde Rhein-Main-Verkehrsverbund (RMV) und Nordhessischer Verkehrsverbund (NVV) bieten eine kosten- und sperrzeitfreie Mitnahmeregelung für Fahrräder an.
Das MVGmeinRad Mainz ist als Fahrradverleihsystem ein Teil des kommunalen ÖPNV-Unternehmens.
Zu den Fahrradabstellanlagen an Bahnhöfen wurden in der Fallstudie drei unterschiedlich große Anlagen einbezogen: Dein Radschloss des Verkehrsverbundes Rhein-Ruhr (VRR) für kleine, das Radhaus Offenburg für mittelgroße und die Radstation Düsseldorf für große Standorte.
München wurde schließlich für eine kommunale Strategie zur verbesserten Verknüpfung von Fahrrad und Öffentlichem Verkehr ausgewählt, da dort eine Vielzahl von Maßnahmen zur Stärkung der Fahrradmobilität sichtbar sind.
Gutes wissenschaftliches Arbeiten: Wieso? Weshalb? Warum? Ein Universitätsstudium bedeutet vielfach Selbststudium: eigenständiges Recherchieren und Aufbereiten von Informationen sowie die Vermittlung dieser Informationen und gegebenenfalls eigener Erkenntnisse in schriftlicher oder mündlicher Form. Der vorliegende Leitfaden bietet dabei eine Hilfestellung. Zum einen werden Tipps für ein effizientes und erfolgreiches Studium vorgestellt und zum anderen formale Anforderungen an gutes wissenschaftliches Arbeiten erläutert und begründet. Viele der vorgestellten Techniken und Methoden werden Sie auch bei Praktika, ehrenamtlichen Tätigkeiten oder im Berufsleben nutzen können. Der erste Teil widmet sich der Recherche. Die Literatur- und Quellensuche ist eine Voraussetzung für jede wissenschaftliche Arbeit. Ziel ist es, relevante Literatur und (Daten-)Quellen für die Bearbeitung einer Fragestellung im vorgegebenen zeitlichen Rahmen möglichst vollständig zu erfassen. Anschließend müssen aus den verfügbaren Informationen diejenigen ausgewählt werden, die sowohl hinsichtlich ihrer Qualität als auch ihrer inhaltlichen Bedeutung für das eigene Thema besonders wichtig sind und daher intensiver bearbeitet werden sollen. Sie finden in diesem Teil Antworten auf Fragen wie die folgenden: • Wann nutze ich Lehrbücher, wann wissenschaftliche Aufsätze? • Wie grenze ich meine Literatur- und Datensuche ein? • Welche Hilfen bietet das Internet? Im Anschluss an die Recherche und Aufbereitung der Materialien folgt die Erstellung von Texten in Form von Protokollen, Hausarbeiten, Referaten, Projektberichten oder einer Abschlussarbeit. Wie immer gilt auch in diesem Fall: Das Wissen, das man im Kopf hat, ist „Schall und Rauch“, wenn man es nicht vernünftig zu Papier bringen oder im Vortrag vermitteln kann. Der oft gehörte Satz „Ich habe eigentlich alles gewusst und konnte es ‚nur‘ nicht rüberbringen“ ist absurd, denn nichts von dem, was Sie nicht kommunizieren können – schriftlich oder mündlich (s. u.) – kann Gegenstand einer Auseinandersetzung, einer Diskussion oder einer Bewertung sein. Der zweite Teil dieses Leitfadens widmet sich daher der Frage, wie man Wissen schriftlich kommuniziert. Dafür gibt es zum einen formale Regeln, die es einzuhalten gilt (Zitierweisen, Gliederungssystematik, Umgang mit Abbildungen etc.), und zum anderen Konventionen, die eine gute schriftliche Arbeit erfüllen muss: Gibt es eine Fragestellung und wird diese stringent hergeleitet? Gibt es einen roten Faden und wird dieser über die ganze Arbeit verfolgt? Werden theoretische Überlegungen sinnvoll mit empirischen Arbeiten verknüpft? Qualitätsstandards, die Sie bei jeder Beurteilung eines Lehrbuches oder einer wissenschaftlichen Arbeit zu Grunde legen und die Sie ebenso auch von Ihren eigenen Arbeiten fordern sollten. Gespräche mit Geographinnen und Geographen, die in der Wirtschaft oder bei öffentlichen Einrichtungen arbeiten, zeigen stets eines ganz deutlich: Bei der Frage, ob man sich bei Einstellungsgesprächen für oder gegen eine Bewerberin oder einen Bewerber entscheidet, kommt es erst in zweiter Linie auf die fachlichen Qualifikationen an. Diese werden eigentlich vorausgesetzt. Sie sind die Hürde, die man schon bei der schriftlichen Bewerbung nehmen muss. Geographisches Know-how und thematische Spezialisierungen entscheiden also darüber, ob man eingeladen wird oder nicht, nicht aber, ob man den Job letztlich bekommt. Hierfür sind die „soft skills“ entscheidend: Passen die Kandidaten ins Team, können sie sich gut verkaufen, wirken sie souverän? Kurz: Ob man detailliert darüber Bescheid weiß, wie z. B. Stadtmarketing funktioniert, ist nur dann relevant, wenn man dieses Wissen auch vermitteln kann. Der dritte Teil des Leitfadens widmet sich deshalb genau diesen Fragen des „Präsentierens“. Denn wo kann man dies besser lernen als in einem Seminar oder auf einer Exkursion: Wie strukturiere ich einen Kurzvortrag prägnant und spannend (Beispiel Bewerbung: „Erzählen Sie mal in fünf Minuten, was Sie in Ihrem Studium gemacht haben“), wie gliedere ich einen längeren Vortrag, wie gestalte ich einen Exkursionsblock und wie setze ich sinnvoll didaktische Hilfsmittel der Visualisierung ein? Dieser Leitfaden hilft Ihnen bei der Bewältigung Ihres Studiums. Da aber nichts perfekt ist und alles noch besser geht, würden wir uns über kritische Anmerkungen und kreative Verbesserungsvorschläge sehr freuen. Bitte wenden Sie sich – schriftlich oder mündlich – an die Lehrenden des Fachs.
This paper provides global terrestrial surface balances of nitrogen (N) at a resolution of 0.5 by 0.5 degree for the years 1961, 1995 and 2050 as simulated by the model WaterGAP-N. The terms livestock N excretion (Nanm), synthetic N fertilizer (Nfert), atmospheric N deposition (Ndep) and biological N fixation (Nfix) are considered as input while N export by plant uptake (Nexp) and ammonia volatilization (Nvol) are taken into account as output terms. The different terms in the balance are compared to results of other global models and uncertainties are described. Total global surface N surplus increased from 161 Tg N yr-1 in 1961 to 230 Tg N yr-1 in 1995. Using assumptions for the scenario A1B of the Special Report on Emission Scenarios (SRES) of the International Panel on Climate Change (IPCC) as quantified by the IMAGE model, total global surface N surplus is estimated to be 229 Tg N yr-1 in 2050. However, the implementation of these scenario assumptions leads to negative surface balances in many agricultural areas on the globe, which indicates that the assumptions about N fertilizer use and crop production changes are not consistent. Recommendations are made on how to change the assumptions about N fertilizer use to receive a more consistent scenario, which would lead to higher N surpluses in 2050 as compared to 1995.
Groundwater recharge is the major limiting factor for the sustainable use of groundwater. To support water management in a globalized world, it is necessary to estimate, in a spatially resolved way, global-scale groundwater recharge. In this report, improved model estimates of diffuse groundwater recharge at the global-scale, with a spatial resolution of 0.5° by 0.5°, are presented. They are based on calculations of the global hydrological model WGHM (WaterGAP Global Hydrology Model) which, for semi-arid and arid areas of the globe, was tuned against independent point estimates of diffuse groundwater recharge. This has led to a decrease of estimated groundwater recharge under semi-arid and arid conditions as compared to the model results before tuning, and the new estimates are more similar to country level data on groundwater recharge. Using the improved model, the impact of climate change on groundwater recharge was simulated, applying two greenhouse gas emissions scenarios as interpreted by two different climate models.
Agriculture of crops provides more than 85% of the energy in human diet, while also securing income of more than 2.6 billion people. To investigate past, present and future changes in the domain of food security, water resources and water use, nutrient cycles, and land management it is required to know the agricultural land use, in particular which crop grows where and when. The current global land use or land cover data sets are based on remote sensing and agricultural census statistics. In general, these only contain one or very few classes of agricultural land use. When crop-specific areas are given, no distinction of irrigated and rainfed areas is made, whereas it is necessary to distinguish rainfed and irrigated crops, because crop productivity and water use differ significantly between them.
To support global-scale assessments that are sensitive to agricultural land use, the global data set of Monthly Irrigated and Rainfed Crop Areas around the year 2000 (MIRCA2000) was developed by the author. With a spatial resolution of 5 arc-minutes (approximately 9.2 km at the equator), MIRCA2000 provides for the first time, spatially explicit irrigated and rainfed crop areas separately for each of the 26 crop classes for each month of the year, and includes multi-cropping. The data set covers all major food crops as well as cotton, while the remaining crops are grouped into three categories (perennial, annual and fodder grasses). Also for the first time, crop calendars on national or sub-national level were consistently linked to annual values of harvested area at the 5 arc-minutes grid cell level, such that monthly growing areas could be computed that are representative for the time period 1998 to 2002.
The downscaling algorithm maximizes the consistency to the grid-based input data of cropland extent [Ramankutty et al., 2008], crop-specific total annual harvested area [Monfreda et al., 2008], and area equipped for irrigation [Siebert et al., 2007]. In addition to the methodology, this dissertation describes differences to other datasets and standard scaling methods, as well as some applications. For quality assessment independent datasets and newly developed quality parameters are used, and scale effects are discussed.
Supplementary Appendices document crop calendars for irrigated and rainfed crops for each of the 402 spatial units (Appendix I), data sources of harvested area and of cropping periods for irrigated crops, country by country (Appendix K), as well as data quality parameters (Appendix L, including spreadsheet files).
Non-forest ecosystems, dominated by shrubs, grasses and herbaceous plants, provide ecosystem services including carbon sequestration and forage for grazing, and are highly sensitive to climatic changes. Yet these ecosystems are poorly represented in remotely sensed biomass products and are undersampled by in situ monitoring. Current global change threats emphasize the need for new tools to capture biomass change in non-forest ecosystems at appropriate scales. Here we developed and deployed a new protocol for photogrammetric height using unoccupied aerial vehicle (UAV) images to test its capability for delivering standardized measurements of biomass across a globally distributed field experiment. We assessed whether canopy height inferred from UAV photogrammetry allows the prediction of aboveground biomass (AGB) across low-stature plant species by conducting 38 photogrammetric surveys over 741 harvested plots to sample 50 species. We found mean canopy height was strongly predictive of AGB across species, with a median adjusted R2 of 0.87 (ranging from 0.46 to 0.99) and median prediction error from leave-one-out cross-validation of 3.9%. Biomass per-unit-of-height was similar within but different among, plant functional types. We found that photogrammetric reconstructions of canopy height were sensitive to wind speed but not sun elevation during surveys. We demonstrated that our photogrammetric approach produced generalizable measurements across growth forms and environmental settings and yielded accuracies as good as those obtained from in situ approaches. We demonstrate that using a standardized approach for UAV photogrammetry can deliver accurate AGB estimates across a wide range of dynamic and heterogeneous ecosystems. Many academic and land management institutions have the technical capacity to deploy these approaches over extents of 1–10 ha−1. Photogrammetric approaches could provide much-needed information required to calibrate and validate the vegetation models and satellite-derived biomass products that are essential to understand vulnerable and understudied non-forested ecosystems around the globe.