Kategorie-Archiv: Wissenschaft

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Zivile Sicherheit – Straßburg überwacht seine Wasserqualität bereits online

Wasser trinken, Hände waschen, Zähne putzen und Essen kochen. Millionen Großstädter versorgen sich aus den denselben Leitungen mit Trinkwasser. Stadtwerke und Wasserbetriebe überprüfen täglich die Qualität. Denn schon wenige Tropfen Gift im Trinkwasser könnten verheerende Folgen haben, innerhalb weniger Stunden hätten die toxischen Stoffe unzählige Verbraucher erreicht. Im deutsch-französischen Projekt „SMaRT-OnlineWDN“ (Online Security Management and Reliability Toolkit for Water Distribution Networks) hat das Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB) mit Partnern aus Industrie und Forschung neue Werkzeuge entwickelt. Sie versetzen Wasserversorger in die Lage, rasch zu reagieren und im Notfall Gegenmaßnahmen einzuleiten.

Die ständige Analyse des Trinkwassers ist aufwändig. Hier erkannten die Forscher Optimierungsbedarf und entwarfen Online-Simulationen, um den Weg des Wassers zu berechnen. Diese diffizile Aufgabe erklärt der Karlsruher Experte für Strömungsmodelle, Dr. Thomas Bernard, so, in einem Trinkwassernetz sei die Strömung nicht überall gleich: „Sie ändert sich abhängig vom Druck in den Leitungen, dem Durchmesser und der Geometrie der Rohre sowie der Zahl der Verbraucher. Dort, wo sich das Leitungssystem verzweigt, bilden sich häufig Turbulenzen und chaotische Strömungen.“ Die Forscher entwickelten einen Algorithmus, der anzeigt, wo Sensoren optimalerweise platziert werden, um Verschmutzungen im System frühzeitig zu erkennen. Messungen fließen in ein Online-Simulationsmodell ein, das im Alarmfall die Quelle der Kontamination lokalisiert und ermittelt, wohin sich die Verunreinigung in den nächsten Stunden ausbreiten wird. Die lernfähige Software gleicht aktuelle Messwerte ab wie die Trübung, die Temperatur und die bakterielle Belastung des Wassers. Werden kritische Werte erreicht, schlägt das System nicht sofort Alarm, sondern sucht zuerst nach möglichen Ursachen. „Mehr als 90 Prozent aller Anomalien gehen auf veränderte Betriebszustände zurück und sind kein Grund zur Beunruhigung“, erläutert Bernard.

„SMaRT-OnlineWDN“ überwacht bereits in Echtzeit die Straßburger Wasserqualität im Netz. Die Datenbasis liefern hydraulische und Wasserqualitätssensoren im Leitungsnetz. Künftige Modelle sollen noch mehr können: Im deutsch-französichen Projekt „ResiWater“ wird gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB) die Sensortechnik verbessert werden. Das IGB arbeitet seit vielen Jahren an einem Biosensor AquaBioTox aus lebenden Zellen, die fluoreszieren. Bei Kontakt mit toxischen Stoffen verringern die Bakterien die Intensität der Fluoreszenz. Gegenwärtig wird die vollautomatisierte Version von AquaBioTox entwickelt. „ResiWater“ arbeitet darüber hinaus an der besseren IT-Sicherheit von Trinkwassersystemen und an einem verbesserten Alarmgenerierungs-Modul. Das verbesserte Sicherheitssystem soll in Zukunft neben den Straßburger auch die Pariser Trinkwasserleitungen kontrollieren.

Weitere Informationen:
SMaRT-OnlineWDN http://www.iosb.fraunhofer.de/servlet/is/30360/
AquaBioTox http://www.iosb.fraunhofer.de/servlet/is/16897/

Foto: Online-Überwachung von Trinkwasserleitungen:Der biologische Breitbandsensor AquaBioTox © Fraunhofer IOSB

Die Meldung wurde in Kooperation mit dem idw für das Wissenschaftsjahr 2015 – Zukunftsstadt erstellt.

 

 

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Verkehrslärm steigert das Risiko für Depressionen

Wer an vielbefahrenen Straßen wohnt, der lebt mit höheren Gesundheitsrisiken. Dauerlärm schlägt auf das Herz, das haben Studien hinlänglich bewiesen. Ständige Beschallung durch Verkehr belastet aber auch die Seele. Das belegt eine große Langzeitstudie der Universität Duisburg-Essen. Wissenschaftler vom Zentrum für Urbane Epidemiologie (CUE) haben 3300 Menschen zwischen 45 und 75 Jahren in Bochum, Essen und Mülheim an der Ruhr untersucht und ihre psychische Verfassung abgeglichen mit sogenannten Lärmkarten ihres Wohnortes.

Über einen Zeitraum von fünf Jahren erfassten die Forscher regelmäßig den Gesundheitszustand der Teilnehmer. Wie sie im Fachmagazin “Environmental Health Perspectives” berichten, entwickelten jene, die an Straßen mit viel Verkehrslärm lebten, deutlich häufiger depressive Symptome als jene, die weniger Lärm in unmittelbarer Nähe ausgesetzt waren. Das Risiko, an lauten Straßen depressiv zu werden, steige demnach um etwa 25 Prozent. Vor allem Teilnehmer mit niedrigerem Bildungsstand reagierten empfindlich auf den Lärm. „Über die Gründe hierfür kann man zum jetzigen Zeitpunkt nur spekulieren“, so Ester Orban vom CUE. Möglicherweise hänge diese Empfindlichkeit damit zusammen, dass Menschen mit niedrigerer Bildung auch sonst im Leben mit mehr belastenden Situationen und Einflüssen umgehen müssten – und das ihre Widerstandsfähigkeit vermindere, vermuten die Experten. „Dies müssen aber zukünftige Studien gezielt untersuchen“, schaut Orban voraus und resümiert, „dass die Erkenntnisse erneut bestätigen, wie wichtig der Lärmschutz für die Gesundheit der Bevölkerung ist.“

Das Forschungsprojekt der CUE ist Teil der Heinz Nixdorf Recall Studie, die seit dem Jahr 2000 Menschen aus dem Ruhrgebiet regelmäßig untersucht und befragt. Mit dem Fokus auf Herzkreislauferkrankungen untersuchen die Wissenschaftler, welchen Einfluss die gebaute Stadt auf die Gesundheit der Menschen hat. Rund 4.800 Bürgerinnen und Bürger sind an diesem Langzeitprojekt beteiligt.

Mehr Informationen:

http://ehp.niehs.nih.gov/14-09400/

Die Meldung wurde in Kooperation mit dem idw für das Wissenschaftsjahr 2015 – Zukunftsstadt erstellt.

Fotografie: © Hendrik Neubauer

 

 

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„Stadt, Land, Netz!“ 2015 – Innovationen für eine digitale Welt

Bereits heute werden in urbanen Zentren Unmengen an Daten erzeugt und genutzt. Auf dem Land sieht das noch etwas anders aus, aber die Digitalisierung schreitet auch hier immer weiter voran. Diese Erkenntnis ist fast eine Binsenweisheit. Umso wichtiger sind Innovationswettbewerbe wie „Ausgewählte Orte im Land der Ideen“, der seit 2006 von der Deutschen Bank gemeinsam mit der Standortinitiative „Deutschland – Land der Ideen“ ausgeschrieben wird. Jeder einzelne Gewinner steht für konkrete Innovationen. Betrachtet man darüber hinaus das gesamte Feld der 100 Preisträger, lassen sich fünf Metatrends herausfiltern. Das haben Experten des Fraunhofer IAO in ihrem Trendreport „Stadt, Land, Netz!“ analysiert.

Der Report 2015 stellt fest, Unternehmen treiben die digitalen Innovationen voran. Ihnen stehen wissenschaftliche Einrichtungen in nichts nach. Viele der Preisträger setzen ihre Projekte in relativ kurzer Zeit um, mit dem Ziel durch Digitalisierung und Automatisierung in Zukunft Zeit und Kosten einzusparen. Die digitale Zukunft macht die Fraunhofer-IAO-Studie in fünf Metatrends fest. Trend 1 will die Datenflut unter dem Motto „Wissen – Daten intelligent nutzen“ bewältigen. Intelligentes Wissensmanagement wird künftig zum entscheidenden Faktor. Trend 2 nimmt den „User“ ins Visier. „Netzfähig – Digitale Kompetenz erwerben“ meint, dass wir alle lernen müssen, die Herausforderungen der Digitalisierung zu meistern. Trend 3 „Klickbewusst – Bewusst surfen und Ressourcen sparen“ spiegelt die Einsicht wider, dass nichts umsonst ist in der digitalen Welt. Die ausgezeichneten Ideen wollen dazu beitragen, die Kosten für Gesellschaft und Umwelt zu reduzieren. Trend 4 will „Grenzüberschreitend – Systembarrieren überwinden“: In Zukunft soll es eine Schnittstelle für alles geben: eine Universalbedienung für das Leben, die jeder individuell und selbstbestimmt für sich nutzen könne. Last but not least gibt Trend 5 ein letztes großes Ziel aus: „Wandelbar – Technik, die sich anpasst“. Anpassungsfähige Systeme lernen, die Bedürfnisse und Vorlieben der Nutzer umzusetzen und passen sich automatisch an diese an.

In seiner Trendstudie zeichnet das Fraunhofer IAO auch eine Vision: In zehn Jahren werden Programmierkenntnisse für jedes Kind selbstverständlich sein. Im virtuellen Klassenzimmer werden auch die Fachleute lebenslang lernen müssen. Museen und Theater präsentieren sich dann via 3-D-Angeboten online im heimischen  Wohnzimmer. Intelligente Geräte denken überall automatisch mit. Wer möchte, kann den Arztbesuch per Mausklick von zu Hause aus erledigen.  Multifunktionale Wänden werden die Städte wieder begrünen. Währenddessen erobert das Internet der Dinge nicht nur unsere Haushalte, sondern auch die Natur und eröffnet vollkommen neue Möglichkeiten, die Umwelt zu erfahren. Informationssharing wird dabei eine Selbstverständlichkeit – im Privaten wie im Beruf. Wird 2025 unser „Stadt, Land, Netz“ so aussehen?

Mehr Informationen:

http://trendreport.deutschland-vernetzt.de/

Die Meldung wurde in Kooperation mit dem idw für das Wissenschaftsjahr 2015 – Zukunftsstadt erstellt.

Foto: © Hendrik Neubauer

Wer lebt länger? Die Ost-West-Kluft ist fast überwunden

25 Jahre nach der Wiedervereinigung hat sich die Lebenserwartung der Ostdeutschen und Westdeutschen stark angenähert. Statt der Ost-West-Kluft zeigt sich nun ein Süd-Nord-Gefälle, das die wirtschaftliche Entwicklung der letzten Jahrzehnte widerspiegelt. Diese Ergebnisse basieren auf einer Studie, in der Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für demografische Forschung in Rostock regionale Trends in der Lebenserwartung analysiert haben.

Schlechte gesundheitliche Versorgung und Umweltbelastungen zu DDR-Zeiten führten nach Einschätzung der Demografen dazu, dass Ostdeutsche eine deutlich geringere Lebenserwartung als Westdeutsche hatten. 1996 lebten Frauen im Westen im Schnitt mit 80,2 Jahren über ein Jahr länger als im Osten mit 79,0 Jahren. 2010 lagen die Durchschnittswerte bei den Frauen im Westen bei 82,8, im Osten bei 82,6 Jahren. Die ostdeutschen Männer hinken diesem Trend hinterher: Ihre Lebenserwartung lag 2010 bei 76,6 Jahren, im Westen bei 78,0 Jahren. Im Vergleich zu 1996 gab es aber eine deutliche Verbesserung, damals wurden Männer im Osten im Schnitt 71,8 Jahre alt, im Westen 74,1.

„Die Lebenserwartung hat überall zugelegt und steigt überall weiter“, resümiert Demograf Sebastian Klüsener, „aber die Regionen profitieren extrem unterschiedlich.“ Ein großen  Gewinner haben die Demografen im Nordosten ausgemacht. Spitzenreiter sei der Landkreis Rostock mit einem Plus von 6,5 Jahren bei den Männern, und in Kreisen wie Dahme-Spreewald oder Uckermark in Brandenburg hätten ihre Geschlechtsgenossen über sechs Jahre Lebenserwartung gewonnen.

Am längsten leben die Menschen im Süden: Top-Bundesland bei der Lebenserwartung der Frauen ist Baden-Württemberg mit 83,6 Jahren, gefolgt von Sachsen, Bayern und Hessen.   Ein Süd-Nord-Gefälle sei unübersehbar. „Ob eine Region abgehängt wird, ist aber immer weniger eine Frage der Himmelsrichtung“, gibt Sebastian Klüsener zu bedenken. Vielmehr gleiche der Atlas der Lebenserwartungen immer mehr einem Flickenteppich mit bundesweit einzelnen starken und schwachen Regionen, da auch im Westen Gebiete mit strukturellen ökonomischen Problemen zurückfallen. Lagen die Kreise mit der kürzesten Lebensspanne der Frauen 1996 noch im Osten, häufen sie sich jetzt im Ruhrgebiet und im Saarland.
Mehr Informationen:

http://www.demogr.mpg.de/go/lebenserwartung

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Regionalkarten: Dass die Lebenserwartung im Osten 1995/97 deutlich hinter der im Westen lag, ist 2009/11 nur noch bei den Männern zu sehen. Doch auch hier schwindet die Ost-West-Kluft und weicht – wie bei den Frauen – einem Süd-Nord-Gefälle.
Quelle: MPIDR

Die Meldung wurde in Kooperation mit dem idw für das Wissenschaftsjahr 2015 – Zukunftsstadt erstellt.

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Post Carbon City – Die Wege zur Zukunftsstadt sind verschlungen

Die Klima- und Umweltfrage kletterte in den letzten Jahrzehnten auf der Prioritätenliste vieler Städte immer weiter nach oben. Aber hängt die Entwicklung hin zur Zukunftsstadt allein an dem Kriterium „CO2-neutrale Stadt“? Diese Fokussierung kann der Realität in den Städten nicht gerecht werden, sind doch darüber hinaus auch drängende soziale,wirtschaftliche, planerische und politische Fragen zu beantworten. Als Perspektive für die Forschung und die Praxis ist sie aber aufschlußreich. So lautet die Arbeitshypothese des EU-Projektes „Post-Carbon Cities of Tomorrow“, an dem das Leibniz-Institut für Regionalentwicklung und Strukturplanung (IRS) gemeinsam mit zwölf europäischen Partnern forscht.

Als ersten Meilenstein formulierten die Forscher eine Definition einer Post-Carbon City und nahmen dies als Grundlage für die weitere Arbeit im Projekt. Im zweiten Schritt inventarisierten sie vorbildliche Praktiken und Vorreiterstädte. Zu diesen zählt auch Freiburg im Breisgau. „Eine ökologische Leitidee wie in Freiburg ist erst wirklich nachhaltig, wenn sie dauerhaft ökonomisch und sozial tragfähig ist“, erläutert Dr. Ross Beveridge, Mitarbeiter am IRS. Das Beispiel zeige auch, dass es zunächst die Rahmenbedingungen vor Ort zu erkennen gelte, um danach die Mittel zu wählen. Es gäbe keine allgemeingültigen Pläne für eine nachhaltige Stadtentwicklung. „Wir möchten, dass eine Kleinstadt in Finnland ebenso wie eine Metropole wie Berlin befähigt wird, aus dem großen Reservoir an Vorreiter-Initiativen etwas Passfähiges zu selektieren und es im eigenen Kontext zu implementieren“, erklärt Beveridge.

Mit diesen Vorarbeiten geht das Projekt nun in seine weiteren Projektphasen, in denen in acht europäischen Städten detaillierte Fallstudien erstellt werden. Unter Einbeziehung der Politik und der Bürger soll eine Vision und eine Roadmap für den Zeitraum bis zum Jahr 2050 entwickelt werden. Die Projektpartner werden darüber hinaus ihre Erkenntnisse auf einem „Marketplace of Ideas“ zusammentragen. Die Plattform soll als Ressourcen-Pool und Motivation für Städte weltweit dienen, um die ersten eigenen Schritte zur Nachhaltigkeit zu gehen. Die Entwicklungsschwellen seien gar nicht so hoch, schließt Professorin Dr. Kristine Kern vom IRS: „Unsere Inventur hat gezeigt, dass wir die Stadt nicht gänzlich neu erfinden müssen, um sie fit für die Zukunft zu machen.“

Weitere Informationen:

http://www.irs-net.de/forschung/forschungsabteilung-2/pocacito/IRS-Aktuell-83-Post-Carbon%20Cities.pdf

Die Meldung wurde in Kooperation mit dem idw für das Wissenschaftsjahr 2015 – Zukunftsstadt erstellt.

Foto: Ein auf Solar-Energie-Gewinnung optimiertes neues Stadtviertel in Freiburg – ein Beispiel für eine „good practice“ im Sinne des post-fossilen Umbaus der Städte.  ©Andrewglaser/commons.wikimedia.org

 

 

Hamburg Wilhelmsburg

Wissenschaftsjahr 2015 »Zukunfsstadt« – »Ich bin dabei.«

Notiz in eigener Sache  | »Mein Block« – »Mein Foto, mein Text«. Wie bereits im letzten Wissenschaftsjahr 2014 zum Thema »Die Digitale Gesellschaft« bearbeite ich auch 2015 regelmäßig Nachrichten im Auftrag des idw für das Wissenschaftsjahr »Zukunftsstadt«.

Der international renommierte Stadtplaner Jaime Lerner brachte es auf den Punkt: „Die Stadt ist nicht das Problem. Die Stadt ist die Lösung.“ Diesem Anspruch folgt das “Wissenschaftsjahr 2015 – Zukunftsstadt” und stellt ihn auf den Prüfstand. Sind Städte, nur weil sie sich permanent entwickeln, gleichzeitg und selbstverständlich auch Orte der Innovation? Wo entstehen ökologische, soziale und ökonomische Modelle für nachhaltige Entwicklungen?

Ich freue mich auf die (Mit-)Arbeit.