ALBERT

Description: Deutschlands Klimaschutzstrategie baut auf den Einsatz von grünem Wasserstoff aus erneuerbaren Energien. Doch wo soll der Wasserstoff herkommen, aus heimischer Produktion oder importiert aus dem Ausland? Eine Studie des Wuppertal Instituts und DIW Econ schafft einen Überblick über die aktuelle Datenlage und ermittelt Wertschöpfungs- und Beschäftigungseffekte beider Strategien. Das Resümee: Es trifft nicht zu, dass importierter Wasserstoff allgemein günstiger ist, entscheidend sind je nach Herkunftsland die tatsächlich realisierbaren Strom- und Transportkosten. Wird der grüne Wasserstoff stattdessen im eigenen Land produziert, wird dies zudem eine positive Beschäftigungswirkung und Wertschöpfung entfalten. Mit der Erreichung der Klimaziele 2050 betrüge die zusätzliche Wertschöpfung bei einer stark auf die heimische Erzeugung ausgerichtete Strategie bis zu 30 Milliarden Euro im Jahr 2050 und es könnten bis zu 800.000 Arbeitsplätze geschaffen werden.

Description: Der Begriff "Pfand" umfasst in seinen konkreten Anwendungen ganz unterschiedliche Konzepte, die sich mit unterschiedlichen Zielsetzungen auf verschiedene Produktgruppen beziehen und dabei sehr unterschiedliche Effekte auslösen. Zentrales Ziel dieser Kurzstudie ist es, zu einer etwas differenzierteren Betrachtung von Pfandsystemen beizutragen und auf die Stärken und Schwächen in den verschiedenen Anwendungskontexten hinzuweisen. Mit diesem Ziel werden in Kapitel 2 verschiedene Best-Practice-Beispiele dargestellt, bei denen die Einführung von Pfandsystemen in verschiedenen Formen zur Umsetzung einer Kreislaufwirtschaft beigetragen haben. Kapitel 3 beschreibt die verschiedenen Kriterien, auf deren Basis sich unterschiedliche Pfandsysteme für konkrete Produktgruppen begründen lassen könnten; ein spezifischer Fokus wird hierbei auf Verpackungssysteme gelegt. Im abschließenden Kapitel 4 werden davon ausgehend Handlungsempfehlungen entwickelt, wie das Instrument Pfand in Deutschland in möglichst effizienter Form genutzt werden könnte.

Description: Die GLS Bank finanziert gezielt nachhaltige Projekte und Unternehmen in den Bereichen erneuerbare Energien, nachhaltige Wirtschaft, Ernährung, Wohnen, Bildung & Kultur, Soziales & Gesundheit. Eine zentrale Herausforderung ist es, die Nachhaltigkeitswirkung der Finanz- und Anlagestrategie robust zu quantifizieren und transparent darzustellen. Die GLS Bank hat sich zum Ziel gesetzt, die hierfür notwendigen Methoden und Daten zur Bewertung der Nachhaltigkeitswirkungen ihres Finanz- und Anlagenportfolios schrittweise weiterzuentwickeln, um eine richtungssichere Portfoliosteuerung und Kundenbetreuung zu unterstützen. Ziel des Projektes ist zunächst, das Emissionsgeschehen der finanzierten Wertschöpfungskette abzubilden (Scope 3), aber auch die eingesparten Emissionen als einen Beitrag zum Klimaschutz zu bewerten (Scope 4). Es werden die Scope 3 Emissionen der GLS Bank in den folgenden Finanz- und Anlagebereichen für das Berichtsjahr 2019 bilanziert: 1. Aktien- und Klimafonds; 2. Kredite; 3. Unternehmensbeteiligung. Scope 4 Emissionen werden in Form vermiedener Emissionen (Carbon Handprint) dabei ausschließlich für Bereiche bilanziert, in denen THG-Reduktionspotentiale richtungssicher abgeschätzt werden können. Im vorliegenden Bericht wird der Untersuchungsrahmen, die vom Wuppertal Institut entwickelte Methodik sowie Lösungsstrategien für die Überbrückung geringer Datenqualität/-verfügbarkeit beschrieben. Die Robustheit der Ergebnisse wird durch Prüfungsmethoden reflektiert und dem Leser somit eine Interpretationsunterstützung gegeben. In einem Ausblick werden Weiterentwicklungsbedarfe und -möglichkeiten skizziert, um schrittweise eine zunehmend robuste und wissenschaftliche fundierte Methodik und Datengrundlage zur Bewertung der Klimawirkung sowie weiterer Nachhaltigkeitswirkungen des Finanz- und Anlageportfolios der GLS Bank in Zusammenarbeit mit relevanten Stakeholdern zu etablieren.

Description: Of all the socio-economic changes caused by the Covid-19 pandemic, the disruption to workforce organizations will probably leave the largest indelible mark. The way work will be organized in the future will be closely linked to the experience of work-ing under the same institution’s response to the pandemic. This paper aims to fill the gap in knowledge about smart working (SW) in public organizations, with a focus on the experience of the employees of two Italian research organizations, CNR and INGV. Analysing primary data, it explored and assessed how SW had been experi-enced following the implementation of governmental measures aimed at limiting the spread of COVID-19

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Description: 815–833

Description: 2TM. Divulgazione Scientifica

Description: JCR Journal

Description: Data visualization, and to a lesser extent data sonification, are classic tools to the scientific community. However, these two approaches are very rarely combined, although they are highly complementary: our visual system is good at recognizing spatial patterns, whereas our auditory system is better tuned for temporal patterns. In this article, data representation methods are proposed that combine visualization, sonification, and spatial audio techniques, in order to optimize the user’s perception of spatial and temporal patterns in a single display, to increase the feeling of immersion, and to take advantage of multimodal integration mechanisms. Three seismic data sets are used to illustrate the methods, covering different physical phenomena, time scales, spatial distributions, and spatio-temporal dynamics. The methods are adapted to the specificities of each data set, and to the amount of information that the designer wants to display. This leads to further developments, namely the use of audification with two time scales, the switch from pure audification to time-modulated noise, and the switch from pure audification to sonic icons. First user feedback from live demonstrations indicates that the methods presented in this article seem to enhance the perception of spatio-temporal patterns, which is a key parameter to the understanding of seismically active systems, and a step towards apprehending the processes that drive this activity.

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Description: 125–142

Description: 7T. Variazioni delle caratteristiche crostali e "precursori"

Description: JCR Journal

Description: Die vorangegangenen Analysen im RESTORE2050 Projekt, die im Rahmen dieses Berichts weitergeführt werden, haben gezeigt, dass der Einsatz von Wasserstoffspeichern zur Residuallastglättung nur bedingt geeignet ist. Zwar bietet die Technologie ein hohes technisches Potenzial hinsichtlich der Speicherkapazitäten und der installierbaren elektrischen Leistungen. Jedoch führt ein systemdienlicher Einsatz, bei dem positive Residuallastspitzen u. a. durch Anheben geringer Residuallasten gesenkt werden, wie er in den Modellrechnungen des RESTORE2050 Projektes implementiert ist, zu einer Absenkung der Deckungsraten von erneuerbaren Energien (EE) im europäischen Stromsystem. Dies ist dadurch begründet, dass die Umwandlung und Speicherung von EE-Strom als Wasserstoff (H2) im Vergleich zu anderen Speichertechnologien hohe Wandlungsverluste sowohl bei der H2-Erzeugung als auch bei der Rückverstromung aufweisen. Daher wird im Rahmen dieses Aufstockungsprojektes (RESTORE2050_plus) untersucht, welchen Beitrag alternative Einsatzstrategien der H2-Speicher zur Minimierung der negativen Residuallast, also potenzielle erneuerbaren Stromüberschüssen, und gleichzeitig zur Erhöhung der EE- Versorgungsanteile leisten kann.

Description: Das übergeordnete Ziel des Forschungs-Projektes RESTORE 2050 (Regenerative Stromversorgung & Speicherbedarf in 2050; Förderkennzeichen 03SF0439) war es, wissenschaftlich belastbare Handlungsempfehlungen für die Transformation des deutschen Stromsystems im europäischen Kontext zu geben. Dafür wurden auf Basis der zukünftig prognostizierten Entwicklung von Stromangebot und -nachfrage innerhalb des ENTSO-E Netzverbundes für den Zeithorizont des Jahres 2050 sowie mittels örtlich und zeitlich hoch aufgelöster meteorologischer Zeitreihen die Themenkomplexe (1) Nationale Ausbaustrategien für erneuerbare Energien, (2) Übertragungsnetzausbau und (3) Alternativmaßnahmen wie Lastmanagement, (4) Bedeutung des EE-Stromaustauschs mit Drittstaaten und (5) die Rolle von Stromspeichern auf Übertragungsnetzebene analysiert. Die aus den Untersuchungsergebnissen abgeleitenden Handlungsempfehlungen stellen wichtige Beiträge für die weitere Integration von erneuerbaren Energien dar und geben Hinweise für den Aufbau einer leistungsfähigen europäischen Infrastruktur.

Description: Das Konzept der "Wirtschaftsförderung 4.0" (Wf4.0) zielt darauf ab, die lokalen und regionalen Wirtschaftsstrukturen zu stärken. Wf4.0 initiert neue Wertschöpfung vor Ort, eröffnet lokale Investitionsmöglichkeiten, bindet regionale Kaufkraft, entfalten neue Wirtschaftsideen und stärkt lokale Vielfalt. Sie stärkt die Tauschwirtschaft für Ressourcen, Produkte oder Räume und fördert den Gemeinsinn. Mithin erhöht Wf4.0 die Widerstandsfähigkeit gegenüber globalen Wirtschaftskrisen. Wirtschaftsförderung 4.0 wirkt sich damit positiv aus auf den Stadtwohlstand und erhöht die Attraktivität für eine Stadt der kurzen Wege, der Diversität und des guten Lebens. Zugleich erhöht eine Stabilisierung der regionalen und lokalen Wirtschaft die Widerstandsfähigkeit der lokalen Ebene gegen weltweite Krisen. Die "Wirtschaftsförderung 4.0" ergänzt die klassischen Strategien der etablierten Wirtschaftsförderung. Nach und nach hat sich das Handlungsspektrum um die Bereiche Bestandspflege, Clustermanagement und Kreativwirtschaft erweitert. Zahlreiche Maßnahmen der Wf4.0 sind hier bereits verankert. So etwa die Förderung von Nachhaltigen Unternehmen. In dem Projekt wurde untersucht, inwiefern sich der gegenwärtige Leistungskatalog der Wirtschaftsförderung sinnvoll erweitern lässt.

Description: Diese Kurzstudie beschäftigt sich mit der Frage, ob durch den Einsatz von Augmented Reality Anwendungen die Wiederaufbereitung (genauer das Refurbishment) von Produkten gesteigert werden kann. Gleichzeitig betrachtet sie, ob damit auch die Inklusion- und Re-Integration von Schwerbehinderten und langzeitarbeitslosen Menschen in den ersten Arbeitsmarkt unterstützt wird.

Description: Mit dem Ziel, das Kunststoffrecycling weiter zu steigern, wurden in diesem Vorhaben die Verfahren und Prozesse der werkstofflichen Verwertung von Kunststoffabfällen in den Blick genommen - von der Sortierung über die Aufbereitung bis hin zu einem erneuten Einsatz in der Produktion. Ausgehend von der Beschreibung des Standes der Technik wurden mögliche, innovative technische Optimierungspotenziale identifiziert und dargestellt, die zur Verbesserung der Rezyklatqualitäten und ihren Einsatzmöglichkeiten in Neuprodukten beitragen können. Für eine Bewertung der Umweltwirkungen der technischen Innovationen im Vergleich zum Stand wurden ökobilanzielle Berechnungen vorgenommen.

Description: Diese Kurzstudie ist Teil des Verbundvorhabens "Circular Economy als Innovationsmotor für eine klimaneutrale und ressourceneffiziente Wirtschaft (CEWI)" der Stiftung 2°, dem WWF Deutschland und dem Wuppertal Institut und hat zum Ziel, die Potenziale des Gebäudesektors und der dazugehörigen Wertschöpfung im Hinblick auf die Umsetzung von zirkulären Ansätzen zu analysieren und den Beitrag zur Ressourceneinsparung und dem Klimaschutz zu bewerten. Das Ergebnis dieser Kurzstudie leitet sich aus einem intensiven Bewertungsprozess verschiedener Maßnahmen-Cluster ab und besteht aus sechs Handlungsfeldern, die ein Potenzial für den Ausbau von Klimaneutralität und Ressourceneffizienz im Gebäudesektor aufweisen. Diese Handlungsfelder bilden die Grundlage für den weiteren Projektverlauf von CEWI, in dem Industrieakteure in Workshops gemeinsam Pilotprojekte modellieren werden.

Description: Diese Kurzstudie ist Teil des Verbundvorhabens "Circular Economy als Innovationsmotor für eine klimaneutrale und ressourceneffiziente Wirtschaft (CEWI)" der Stiftung 2°, dem WWF Deutschland und dem Wuppertal Institut und hat zum Ziel, die Potenziale des Automobilsektors und der dazugehörigen Wertschöpfung im Hinblick auf die Umsetzung von zirkulären Ansätzen zu analysieren und den Beitrag zur Ressourceneinsparung und dem Klimaschutz zu bewerten. Das Ergebnis dieser Kurzstudie leitet sich aus einem intensiven Bewertungsprozess verschiedener Maßnahmen-Cluster ab und besteht aus sechs Handlungsfeldern, die ein Potenzial für den Ausbau von Klimaneutralität und Ressourceneffizienz im Automobilsektor aufweisen. Diese Handlungsfelder bilden die Grundlage für den weiteren Projektverlauf von CEWI, in dem Akteure aus der Praxis in Workshops gemeinsam Pilotprojekte modellieren werden.

Description: Die Wirtschaftsförderung Region Stuttgart GmbH (WRS) unterstützt die Transformation der Region Stuttgart in Richtung Nachhaltigkeit und sieht die Bioökonomie als eine wichtige Strategie zu diesem Zweck. Die WRS hat das Wuppertal Institut mit dieser Kurzstudie mit dem Fokus auf die industrielle Bioökonomie beauftragt, um eine Informationsgrundlage für die Spezifikation weiterer Aktivitäten der WRS im Kontext der Bioökonomie zu schaffen. Die Studie gibt einen Überblick über definitorische Ansätze und Diskurslinien der Bioökonomie. Sie fasst Einschätzungen des deutschen Bioökonomierates zu Marktpotenzialen der Bioökonomie in verschiedenen Branchen zusammen, die u.a. für Automobil, Biotechnologie und IKT als gut eingeschätzt werden. Anschließend umreißt die Studie die Innovationsansätze Biomimikry und Biointelligenz. Für den Ansatz Biointelligenz zur biologischen Transformation der industriellen Wertschöpfung werden die in Studien von Dritten identifizierten Marktpotenziale der Biointelligenz zusammengefasst, u.a. in den Bereichen Unterstützungssysteme, Produktionssysteme/-technologien und Baumaterialien. Darüber hinaus stellt die Studie Schnittstellen relevanter Landesstrategien in Baden-Württemberg zu Bioökonomiethemen dar, die synergetisch genutzt werden könnten. Ergänzend gibt die Studie einen Überblick über die Akteurslandschaft in Baden-Württemberg. Der Überblick basiert insbesondere auf dem Bioökonomie Kompetenzatlas wissenschaftlicher Akteure, der von der Landeskoordinierungsstelle an der Universität Hohenheim herausgegeben wird, sowie einer Akteursanalyse aus dem Projekt "Bioökonomie in Baden-Württemberg", das am KIT durch das ITAS durchgeführt wurde und durch die BIOPRO Baden-Württemberg GmbH unterstützt wurde. Auf Basis dieser Informationssammlung entwirft die Studie weiterführende Fragen in Bezug auf mögliche weitere Aktivitäten der WRS im Kontext der Bioökonomie, u.a. die mögliche Nutzung von Innovationsansätzen aus dem Bereich der Living Lab und Reallaborforschung.

Description: Diese Kurzstudie beschäftigt sich mit der Frage, ob durch den Einsatz von Augmented Reality Anwendungen die Wiederaufbereitung (genauer das Refurbishment) von Produkten gesteigert werden kann. Gleichzeitig betrachtet sie, ob damit auch die Inklusion- und Re-Integration von Schwerbehinderten und langzeitarbeitslosen Menschen in den ersten Arbeitsmarkt unterstützt wird.

Description: Two thirds of today's world trade is based on global value chains and supply networks. Purely regional supply chains have become less important in recent decades. The effects of these globalised structures are manifold. On the one hand, they promote employment and generate prosperity. On the other hand, they are beset by extreme social, ecological and economic imbalances. The COVID-19 pandemic has demonstrated the fragility of existing supply chain systems. The lockdown continues to disrupt complex supply chains and many problems of existing production and consumption continue to worsen. COVID-19 is one example of the crises that can shake globally networked supply chains in the short term. Other crises, such as climate change, develop more insidiously and are less immediately recognisable. Different as they are, such crises have one thing in common: they highlight the vulnerability of global social and economic structures and illustrate the impact of global trade on the regions and people of the world. This is precisely where global sustainability strategy comes in - it aims to fundamentally reduce differences and inequalities in opportunities and quality of life. The COVID-19 pandemic has forced the entire world into upheaval, creating an opportunity to make sustainability a central political resilience strategy. In the wake of the Corona pandemic, the discussion about resilient communities has flared up. In order to guarantee supply in the face of such crises, these should be more strongly regional and circular in their economic approach and global and sustainable in their perspective. The aim should be sustainable, transparent, non-exploitative supply chains that guarantee the security of supply to cover basic needs and public services despite sudden changes and crises. This discussion paper draws a future scenario of globally cooperative, circular regional economies that fundamentally reduce global inequalities in opportunities and quality of life, while at the same time permanently preserving the natural foundations of life.

Description: Short-term earthquake clustering properties in the Eastern Aegean Sea (Greece) area investigated through the application of an epidemic type stochastic model (Epidemic Type Earthquake Sequence; ETES). The computations are performed in an earthquake catalog covering the period 2008 to 2020 and including 2332 events with a completeness threshold of Mc = 3.1 and separated into two subcatalogs. The first subcatalog is employed for the learning period, which is between 2008/01/01 and 2016/12/31 (N = 1197 earthquakes), and used for the model’s parameters estimation. The second subcatalog from 2017/01/01 to 2020/11/10 (1135 earthquakes), in which the sequences of 2017 Mw = 6.4 Lesvos, 2017 Mw = 6.6 Kos and 2020 Mw = 7.0 Samos main shocks are included, and used for a retrospective forecast testing based on the constructed model. The estimated model parameters imply a swarm like behavior, indicating the ability of earthquakes of small to moderate magnitude above Mc to produce their own offsprings, along with the stronger earthquakes. The retrospective evaluation of the model is examined in the three aftershock sequences, where lack of foreshocks resulted in low predictability of the mainshocks, with estimated daily probabilities around 10– 5. Immediately after the mainshocks occurrence the model adjusts with notable resemblance between the expected and observed aftershock rates, particularly for earthquakes with M ≥ 3.5.

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Description: 1085–1099

Description: 6T. Studi di pericolosità sismica e da maremoto

Description: JCR Journal

Description: This work presents an up-to-date model for the simulation of non-stationary ground motions, including several novelties compared to the original study of Sabetta and Pugliese (Bull Seism Soc Am 86:337–352, 1996). The selection of the input motion in the framework of earthquake engineering has become progressively more important with the growing use of nonlinear dynamic analyses. Regardless of the increasing availability of large strong motion databases, ground motion records are not always available for a given earthquake scenario and site condition, requiring the adoption of simulated time series. Among the different techniques for the generation of ground motion records, we focused on the methods based on stochastic simulations, considering the time- frequency decomposition of the seismic ground motion. We updated the non-stationary stochastic model initially developed in Sabetta and Pugliese (Bull Seism Soc Am 86:337–352, 1996) and later modified by Pousse et al. (Bull Seism Soc Am 96:2103–2117, 2006) and Laurendeau et al. (Nonstationary stochastic simulation of strong ground-motion time histories: application to the Japanese database. 15 WCEE Lisbon, 2012). The model is based on the S-transform that implicitly considers both the amplitude and frequency modulation. The four model parameters required for the simulation are: Arias intensity, significant duration, central frequency, and frequency bandwidth. They were obtained from an empirical ground motion model calibrated using the accelerometric records included in the updated Italian strong-motion database ITACA. The simulated accelerograms show a good match with the ground motion model prediction of several amplitude and frequency measures, such as Arias intensity, peak acceleration, peak velocity, Fourier spectra, and response spectra.

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Description: 3287–3315

Description: 5T. Sismologia, geofisica e geologia per l'ingegneria sismica

Description: JCR Journal

Description: Probabilistic earthquake locations provide confidence intervals for the hypocentre solutions such as errors encountered in the position, the origin time, and in magnitude. If the relationship of the parameters relative to the local arrangement of the seismic network is considered, such as the node distance, the number of stations, the seismic gap, and the quality of phase readings), the uncertainties can then provide insights on the location capability of the network. In this paper, we collect the earthquake data recorded from the Italian Seismic Network for a time span of 5 years. The data pertain to three different catalogues according to the progressive refinement phases of the location procedure: automatic location, revised location, and published location. By means of spatial analysis,we assess the distribution of the location-related and network-related estimators across the study area. These estimators are subsequently combined to assess the existence of spatial correlations at a local scale. The results indicate that the Italian network is generally able to provide robust locations at the national scale and for smaller earthquakes, and the elongated shape of Italy (and of its network) does not cause systematic bias in the locations. However, we highlight the existence of subregions in which the performance of the network is weaker. At present, a unique 2D, 3-layer velocity model is used for the earthquake location procedure, and this could represent the main limitation for the improvement of the locations. Therefore, the assessment of locally optimized velocity models is the priority for the homogenization and the improvement of the Italian Seismic Network performance.

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Description: 1061–1076

Description: 1IT. Reti di monitoraggio e sorveglianza

Description: JCR Journal

Description: This paper provides a new contribution to the construction of the complex and fragmentary mosaic of the Late Holocene earthquakes history of the İznik segment of the central strand of the North Anatolian Fault (CNAF) in Turkey. The CNAF clearly displays lower dextral slip rates with respect to the northern strand however, surface rupturing and large damaging earthquakes (M 〉 7) occurred in the past, leaving clear signatures in the built and natural environments. The association of these historical events to specific earthquake sources (e.g., Gemlik, İznik, or Geyve fault segments) is still a matter of debate. We excavated two trenches across the İznik fault trace near Mustafali, a village about 10 km WSW of İznik where the morphological fault scarp was visible although modified by agricultural activities. Radiocarbon and TL dating on samples collected from the trenches show that the displaced deposits are very recent and span the past 2 millennia at most. Evidence for four surface faulting events was found in the Mustafali trenches. The integration of these results with historical data and previous paleoseismological data yields an updated Late Holocene history of surface-rupturing earthquakes along the İznik Fault in 1855, 740 (715), 362, and 121 CE. Evidence for the large M7 + historical earthquake dated 1419 CE generally attributed to this fault, was not found at any trench site along the İznik fault nor in the subaqueous record. This unfit between paleoseismological, stratigraphic, and historical data highlights one more time the urge for extensive paleoseismological trenching and offshore campaigns because of the high potential to solve the uncertainties on the seismogenic history (age, earthquake location, extent of the rupture and size) of this portion of NAFZ and especially on the attribution of historical earthquakes to the causative fault.

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Description: 115–128

Description: 2T. Deformazione crostale attiva

Description: N/A or not JCR

Description: In this paper the site categorization criteria and the corresponding site amplification factors proposed in the 2021 draft of Part 1 of Eurocode 8 (2021-draft, CEN/TC250/SC8 Working Draft N1017) are first introduced and compared with the current version of Eurocode 8, as well as with site amplification factors from recent empirical ground motion prediction equations. Afterwards, these values are checked by two approaches. First, a wide dataset of strong motion records is built, where recording stations are classified according to 2021-draft, and the spectral amplifications are empirically estimated computing the site-to-site residuals from regional and global ground motion models for reference rock conditions. Second, a comprehensive parametric numerical study of one-dimensional (1D) site amplification is carried out, based on randomly generated shear-wave velocity profiles, classified according to the new criteria. A reasonably good agreement is found by both approaches. The most relevant discrepancies occur for the shallow soft soil conditions (soil category E) that, owing to the complex interaction of shear wave velocity, soil deposit thickness and frequency range of the excitation, show the largest scatter both in terms of records and of 1D numerical simulations. Furthermore, 1D numerical simulations for soft soil conditions tend to provide lower site amplification factors than 2021-draft, as well as lower than the corresponding site-to-site residuals from records, because of higher impact of non-linear (NL) site effects in the simulations. A site-specific study on NL effects at three KiK-net stations with a significantly large amount of high-intensity recorded ground motions gives support to the 2021-draft NL reduction factors, although the very limited number of recording stations allowing such analysis prevents deriving more general implications. In the presence of such controversial arguments, it is reasonable that a standard should adopt a prudent solution, with a limited reduction of the site amplification factors to account for NL soil response, while leaving the possibility to carry out site-specific estimations of such factors when sufficient information is available to model the ground strain dependency of local soil properties.

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Description: 4199–4234

Description: 5T. Sismologia, geofisica e geologia per l'ingegneria sismica

Description: JCR Journal

Description: ShakeMap is the tool to evaluate the ground motion effect of earthquakes in vast areas. It is useful to delimit the zones where the shaking is expected to have been most significant, for civil defense rapid response. From the earthquake engineering point of view, it can be used to infer the seismic actions on the built environment to calibrate vulnerability models or to define the reconstruction policies based on observed damage vs shaking. In the case of long-lasting seismic sequences, it can be useful to develop ShakeMap envelopes, that is, maps of the largest ground intensity among those from the ShakeMap of (selected) events of a seismic sequence, to delimit areas where the effects of the whole sequence have been of structural engineering relevance. This study introduces ShakeMap envelopes and discusses them for the central Italy 2016–2017 seismic sequence. The specific goals of the study are: (i) to compare the envelopes and the ShakeMap of the main events of the sequence to make the case for sequence-based maps; (ii) to quantify the exceedance of design seismic actions based on the envelopes; (iii) to make envelopes available for further studies and the reconstruction planning; (iv) to gather insights on the (repeated) exceedance of design seismic actions at some sites. Results, which include considerations of uncertainty in ShakeMap, show that the sequence caused exceedance of design hazard in thousands of square kilometers. The most relevant effects of the sequence are, as expected, due to the mainshock, yet seismic actions larger than those enforced by the code for structural design are found also around the epicenters of the smaller magnitude events. At some locations, the succession of ground-shaking that has excited structures, provides insights on structural damage accumulation that has likely taken place; something that is not accounted for explicitly in modern seismic design. The envelopes developed are available as supplemental material.

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Description: 5391–5414

Description: 5T. Sismologia, geofisica e geologia per l'ingegneria sismica

Description: JCR Journal

Description: Analyzing seismic data to get information about earthquakes has always been a major task for seismologists and, more in general, for geophysicists. Recently, thanks to the technological development of observation systems, more and more data are available to perform such tasks. However, this data “grow up” makes “human possibility” of data processing more complex in terms of required efforts and time demanding. That is why new technological approaches such as artificial intelligence are becoming very popular and more and more exploited. In this paper, we explore the possibility of interpreting seismic waveform segments by means of pre-trained deep learning. More specifically, we apply convolutional networks to seismological waveforms recorded at local or regional distances without any pre-elaboration or filtering. We show that such an approach can be very successful in determining if an earthquake is “included” in the seismic wave image and in estimating the distance between the earthquake epicenter and the recording station.

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Description: 1347–1359

Description: 1T. Struttura della Terra

Description: 3T. Fisica dei terremoti e Sorgente Sismica

Description: JCR Journal

Description: Themain climatological features of the ionospheric equivalent slab thickness (τ ) for the Northern hemispheremidlatitudes are analyzed. F2-layer peak electron density values recorded at three midlatitude ionospheric stations (Chilton 51.5° N, 0.6° W, U.K.; Roquetes 40.8° N, 0.5° E, Spain;Wallops Island 37.9° N, 75.5°W, USA) and vertical total electron content values from colocated ground-based Global Navigation Satellite System receivers are used to calculate a dataset of τ values for the last two solar cycles, considering only magnetically quiet periods. Results are presented both as grids of binned medians and as boxplots as a function of local time and month of the year, for different solar activity levels. Corresponding trends are first compared to those output by the midlatitude empirical model developed by Fox et al. (Radio Sci 26:429–438, 1991) and then discussed in the light of what is known so far. From this investigation, the strong need to implement an improved empirical model of τ has emerged. Both Space Weather and Space Geodesy applications might benefit from such model. Therefore, both the dataset and the methodology described in the paper represent a first fundamental step aimed at implementing an empirical climatological model of the ionospheric equivalent slab thickness. The study highlighted also that at midlatitudes τ shows the following main patterns: daytime values considerably smaller than nighttime ones (except in summer); well-defined maxima at solar terminator hours; a greater dispersion during nighttime and solar terminator hours; no clear and evident solar activity dependence.

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Description: 124

Description: 2A. Fisica dell'alta atmosfera

Description: JCR Journal

Description: The eruption of basaltic magmas dominates explosive volcanism on Earth and other planets within the Solar System. The mechanism through which continuous magma fragments into volcanic particles is central in governing eruption dynamics and the ensuing hazards. However, the mechanism of fragmentation of basaltic magmas is still disputed, with both viscous and brittle mechanisms having been proposed. Here we carry out textural analysis of the products of ten eruptions from seven volcanoes by scanning electron microscopy. We find broken crystals surrounded by intact glass that testify to the brittle fragmentation of basaltic magmas during explosive activity worldwide. We then replicated the natural textures of broken crystals in laboratory experiments where variably crystallized basaltic melt was fragmented by rapid deformation. The experiments reveal that crystals are broken by the propagation of a network of fractures through magma, and that afterwards the fractures heal by viscous flow of the melt. Fracturing and healing affect gas mobility, stress distribution, and bubble and crystal size distributions in magma. Our results challenge the idea that the grain size distribution of basaltic eruption products reflects the density of fractures that initially fragmented the magma and ultimately indicate that brittle fracturing and viscous healing of magma may underlie basaltic explosive eruptions globally.

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Description: 248–254

Description: 4V. Processi pre-eruttivi

Description: 5V. Processi eruttivi e post-eruttivi

Description: JCR Journal

Description: This book serves as a guide to discovering the most interesting volcano sites in Italy. Accompanied by some extraordinary contemporary images of active Neapolitan volcanoes, it explains the main volcanic processes that have been shaping the landscape of the Campania region and influencing human settlements in this area since Greek and Roman times and that have prompted leading international scientists to visit and study this natural volcanology laboratory. While volcanology is the central topic, the book also addresses other aspects related to the area’s volcanism and is divided into three sections: 1) Neapolitan volcanic activity and processes (with a general introduction to volcanology and its development around Naples together with descriptions of the landscape and the main sites worth visiting); 2) Volcanoes and their interactions with local human settlements since the Bronze Age, recent population growth and the transformation of the territory; 3) The risks posed by Neapolitan Volcanoes, their recent activity and the problem of forecasting any future eruption.

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Description: 2TM. Divulgazione Scientifica

Description: Städte und Kommunen mussten in den vergangenen Jahren einiges aushalten: eine weltweite Corona-Pandemie, Feuerkatastrophen wie in den USA sowie Hochwasser-Katastrophen wie in Deutschland. Das sind auch Folgen des menschen-gemachten Klimawandels, auf die Städte sich in Zukunft besser vorbereiten müssen. Denn gerade die Hochwasser-Katastrophe im Juli 2021 hat gezeigt, wie wenig Kommunen auf solche Ereignisse eingerichtet sind. Dieses Impulspapier zeigt, wie Städte resilienter, nachhaltiger und zukunftsfähiger werden können.

Description: © The Author(s), 2020. This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License. The definitive version was published in Babbin, A. R., Tamasi, T., Dumit, D., Weber, L., Rodríguez, M. V. I., Schwartz, S. L., Armenteros, M., Wankel, S. D., & Apprill, A. Discovery and quantification of anaerobic nitrogen metabolisms among oxygenated tropical Cuban stony corals. ISME Journal, (2020), doi:10.1038/s41396-020-00845-2.

Description: Coral reef health depends on an intricate relationship among the coral animal, photosynthetic algae, and a complex microbial community. The holobiont can impact the nutrient balance of their hosts amid an otherwise oligotrophic environment, including by cycling physiologically important nitrogen compounds. Here we use 15N-tracer experiments to produce the first simultaneous measurements of ammonium oxidation, nitrate reduction, and nitrous oxide (N2O) production among five iconic species of reef-building corals (Acropora palmata, Diploria labyrinthiformis, Orbicella faveolata, Porites astreoides, and Porites porites) in the highly protected Jardines de la Reina reefs of Cuba. Nitrate reduction is present in most species, but ammonium oxidation is low potentially due to photoinhibition and assimilatory competition. Coral-associated rates of N2O production indicate a widespread potential for denitrification, especially among D. labyrinthiformis, at rates of ~1 nmol cm−2 d−1. In contrast, A. palmata displays minimal active nitrogen metabolism. Enhanced rates of nitrate reduction and N2O production are observed coincident with dark net respiration periods. Genomes of bacterial cultures isolated from multiple coral species confirm that microorganisms with the ability to respire nitrate anaerobically to either dinitrogen gas or ammonium exist within the holobiont. This confirmation of anaerobic nitrogen metabolisms by coral-associated microorganisms sheds new light on coral and reef productivity.

Description: Research was conducted in the Gardens of the Queen, Cuba in accordance with the requirements of the Republic of Cuba, conducted under permit NV2370 and NV2568 issued by the Ministerio de Relaciones Exteriores. We gratefully acknowledge funding for this research by MIT Sea Grant award #2018-DOH-49-LEV, Simons Foundation award #622065, and MIT ESI seed funding to ARB, the MIT Montrym, Ferry, and mTerra Seed Grant Funds, and the generous contributions by Dr Bruce L. Heflinger.

Description: © The Author(s), 2020. This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License. The definitive version was published in Seyler, L. M., Trembath-Reichert, E., Tully, B. J., & Huber, J. A. Time-series transcriptomics from cold, oxic subseafloor crustal fluids reveals a motile, mixotrophic microbial community. Isme Journal, (2020), doi:10.1038/s41396-020-00843-4.

Description: The oceanic crustal aquifer is one of the largest habitable volumes on Earth, and it harbors a reservoir of microbial life that influences global-scale biogeochemical cycles. Here, we use time series metagenomic and metatranscriptomic data from a low-temperature, ridge flank environment representative of the majority of global hydrothermal fluid circulation in the ocean to reconstruct microbial metabolic potential, transcript abundance, and community dynamics. We also present metagenome-assembled genomes from recently collected fluids that are furthest removed from drilling disturbances. Our results suggest that the microbial community in the North Pond aquifer plays an important role in the oxidation of organic carbon within the crust. This community is motile and metabolically flexible, with the ability to use both autotrophic and organotrophic pathways, as well as function under low oxygen conditions by using alternative electron acceptors such as nitrate and thiosulfate. Anaerobic processes are most abundant in subseafloor horizons deepest in the aquifer, furthest from connectivity with the deep ocean, and there was little overlap in the active microbial populations between sampling horizons. This work highlights the heterogeneity of microbial life in the subseafloor aquifer and provides new insights into biogeochemical cycling in ocean crust.

Description: The Gordon and Betty Moore Foundation sponsored most of the observatory components at North Pond through grant GBMF1609. This work was supported by NSF OCE-1062006, OCE-1745589 and OCE-1635208 to J.A.H. E.T.R. was supported by a NASA Postdoctoral Fellowship with the NASA Astrobiology Institute and a L’Oréal USA For Women in Science Fellowship. The Center for Dark Energy Biosphere Investigations (C-DEBI OCE-0939564) also supported the participation of J.A.H. and B.T. This is C-DEBI contribution number 548.

Description: Autowerke stellen ihre Produktion ein, die Börse stürzt ab, überall sieht man leere Straßen und Cafés und plötzlich ist Homeoffice für einen Großteil der arbeitenden Bevölkerung in Deutschland die Empfehlung oder gar eine Vorgabe. Die Corona-Pandemie bestimmt unseren derzeitigen Alltag und trifft Deutschland, Europa und die Welt zu einer Zeit, in der es ohnehin eine Vielzahl an gewaltigen Herausforderungen zu lösen gilt. Wirtschaftliche Hilfen sind während und im Nachgang einer solchen Krise unerlässlich, primär gilt aber die Konzentration auf die Verhinderung der ungebremsten Ausbreitung der Pandemie und auf die Begrenzung der gesundheitlichen Folgen. Zur Überwindung der langfristigen wirtschaftlichen Folgen derart disruptiver Entwicklungen sind Konjunkturprogramme und strukturelle Hilfen ein probates Mittel. Sie dürfen aber nicht nach dem "Gießkannenprinzip" verteilt werden, finanzielle Unterstützung muss zukunftsgerichtet für dringend notwendige Investitionen erfolgen. Ziel muss sein, damit erforderliche nachhaltige Transformationsprozesse innerhalb unserer Wirtschaft und Gesellschaft wie den Klimaschutz voranzutreiben. Die Vorbereitungen dazu müssten jetzt schon getroffen werden, sagen Manfred Fischedick und Uwe Schneidewind. Welche Kriterien und Maßnahmen es dafür braucht, zeigt ihr vorliegendes Diskussionspapier.

Description: Im vergangenen Jahr waren die Zuwachszahlen im Bereich der Elektromobilität in Deutschland höher als jemals zuvor. Das enorme Wachstum ist vor allem der EU-Verordnung zur Flottenemissionsnorm zu verdanken. Die Elektromobilität hat damit einen wichtigen Schritt gemacht und gezeigt, dass sie das Potenzial hat, den Verbrennungsmotor bald zu verdrängen. Doch allein ein sehr hoher Marktanteil an Elektroautos genügt nicht, um die mittelfristigen deutschen Klimaschutzziele zu erreichen. Dies ist eine der zentralen Aussagen der Autoren des vorliegenden Impulspapiers. Sie empfehlen, dass die Europäische Union Herstellern weiterhin ambitionierte Zielvorgaben für emissionsarme Pkw machen sollte, damit schon im Jahr 2030 annähernd alle neu zugelassenen Pkw elektrisch angetrieben werden. Autos mit Hybridantrieb sind auf diesem Weg maximal eine wichtige Übergangstechnologie. Zentrale Voraussetzung ist zudem, dass die derzeitigen Ladevorgänge erleichtert werden, damit der Umstieg auf Fahrzeuge mit alternativem Antriebskonzept deutlich attraktiver wird.

Description: Welche Perspektiven haben zukunftsfähige und krisenfeste Städte nach der Corona-Pandemie? Antworten darauf skizzieren die Autorinnen und Autoren in dem vorliegenden Diskussionspapier. Ihre zentrale These: Städte der Zukunft müssen und werden "näher", "öffentlicher" und "agiler" sein. Dies erläutern sie anhand dieser drei Dimensionen und konkretisieren es anhand zahlreicher Beispiele.

Description: Das Fortschreiten des Klimawandels und die Schädigung der Ökosysteme machen deutlich, dass die seit Jahrzehnten international geforderte nachhaltige Entwicklung zu den wichtigsten Herausforderungen gehören. Um die von den Vereinten Nationen in der Agenda 2030 festgeschriebenen Nachhaltigkeitsziele, den sogenannten Sustainable Development Goals (SDGs), zu erreichen, sind alle relevanten Akteurinnen und Akteure - die Politik, die Wirtschaft sowie jede und jeder Einzelne - gefragt. Eine nachhaltige Entwicklung, die zugleich Umweltschonung, stabile wirtschaftliche und gesellschaftliche Entwicklung sowie soziale Gerechtigkeit berücksichtigt, beruht damit auf der Kompetenz oder auch der "Literacy" der Einzelnen, für sich und im Kollektiv nachhaltiges Handeln auszuüben und im gegenseitigen Miteinander fördern zu können. Doch welche Fähigkeiten sind notwendig, um nachhaltig Handeln zu können? Welche Fähigkeiten brauchen insbesondere Konsumentinnen und Konsumenten, um ihre Produktions- und Konsummuster nachhaltiger (mit-)gestalten zu können? Antworten darauf liefert die "Literacy für nachhaltigen Konsum", die in dem vorliegenden Diskussionspapier entwickelt und vorgestellt wird.

Description: Die Wirtschaftsleistung von Deutschland ist durch die Corona-Pandemie stark beeinträchtigt. Um die Wirtschaft zu beleben, einigten sich die Regierungsparteien am 3. Juni 2020 in ihrem Koalitionsausschuss auf ein "Konjunktur- und Krisenbewältigungspaket" sowie ein "Zukunftspaket" in Höhe von insgesamt 130 Milliarden Euro. Für 2020 und 2021 sind fast 60 Maßnahmen vorgesehen, die von steuerlichen Vergünstigungen bei der Mehrwertsteuer bis hin zu konkreten Investitionen in Zukunftstechnologien reichen. Mit Blick auf den Klimaschutz beinhaltet das Maßnahmenpaket der Großen Koalition zwar gute Ansätze und viele wichtige Impulse, die allerdings zu verpuffen drohen, wenn sie nicht durch eine konsequente und nachhaltig ausgerichtete Klimapolitik flankiert werden. Zudem fehlen für den Klimaschutz wichtige Bereiche, wie Investitionen in die Kreislaufwirtschaft. Außerdem werden Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz nur unzureichend berücksichtigt. Gerade in diesen Bereichen hätten sich konjunkturbelebende Effekte und Klimaschutz in idealer Form ergänzen können, kritisiert das Wuppertal Institut. Dieses Diskussionspapier reagiert auf die vorliegenden Vorschläge und fasst zusammen, welche Maßnahmen im Rahmen der jetzt anstehenden Umsetzungsphase nachgebessert werden sollten und wo Ergänzungen notwendig sind.

Description: Durch den "European Green Deal" und den "Circular Economy Action Plan" der Europäischen Union (EU) hat die EU-Produktpolitik 2019 und 2020 neue Impulse erhalten. In beiden Strategiepapieren der Europäischen Kommission wird ein elektronischer bzw. digitaler Produktpass als wesentliches Instrument für eine klimaschonende und ressourceneffiziente Wirtschaft genannt. Dieser soll unter anderem Informationen über Herkunft, Zusammensetzung, Reparatur- und Demontagemöglichkeiten eines Produktes sowie über die Handhabung am Ende seiner Lebensdauer liefern. Auch auf nationaler Ebene wird das Thema "digitaler Produktpass" diskutiert und insbesondere in der Umweltpolitischen Digitalagenda des Bundesumweltministeriums als zentrale Maßnahme genannt. Auch wenn das Thema derzeit stärker in den Mittelpunkt rückt, ist ein breit anwendbarer digitaler Produktpass in der Praxis bislang nicht etabliert. Erste Teilansätze bestehen, die allerdings bislang oftmals nicht durch verpflichtende Standarddatensätze oder zentrale Datenbanken institutionalisiert sind. Entsprechend sind auf politischer Ebene auch noch keine konkreten und umfassenden Konzepte vorhanden, wie ein solcher umfassender Produktpass in Zukunft ausgestaltet und implementiert werden soll. An diesem Punkt setzt diese Kurzstudie an. Sie greift hierbei auch Erfahrungen aus bestehenden Projekten und Initiativen auf, bei denen bereits Erkenntnisse hinsichtlich der (Teil-)Umsetzung von unterschiedlichen Konzepten rund um das Thema Produktpass gewonnen werden konnten. Diese Kurzstudie hat entsprechend das Ziel, den aktuellen Diskussionsstand zum Thema "digitaler Produktpass" kompakt darzustellen und Handlungsoptionen für eine mögliche Umsetzung zu skizzieren. Dabei hat sie nicht den Anspruch und die Möglichkeit ein umfassendes Konzept zu erarbeiten, sondern soll erste Ansätze und Optionen vermitteln, um weitere Diskussionen und Forschungsansätze anzuregen. Insbesondere soll die Kurzstudie Impulse für anschließende Initiativen auf nationaler und europäischer Ebene liefern.

Description: Der hier vorliegende Zukunftsimpuls soll den Grundgedanken der Transformativen Innovationen und ihre Notwendigkeit beschreiben sowie erste Kandidaten für solche Transformativen Innovationen aus diversen Arbeitsbereichen des Wuppertal Instituts vorstellen. Er dient vor allem als Einladung, gemeinsam mit dem Wuppertal Institut über solche Innovationen zu diskutieren, die irgendwo zwischen den großen Utopien und kleinen Nischenaktivitäten liegen. Denn es braucht nicht immer den ganz großen Wurf, um Veränderungen in Gang zu setzen.

Description: Im Zeitalter der Machine Economy ist der maschinelle Dialog allgegenwärtig - das bietet neue Chancen für Nachhaltigkeit, erhöht gleichzeitig aber durch die zugrundeliegenden Technologien auch den Druck auf unsere Umwelt. Internet of Things (IoT), Künstliche Intelligenz (KI) und Distributed Ledger Technology (DLT) sind das technologische Fundament der Machine Economy. Damit verbunden sind Infrastrukturen, Datenströme und Anwendungen, die hohe Energie- sowie Ressourcenaufwände erzeugen. Der derzeitige politische Diskurs sowie die Nachhaltigkeitsforschung fokussieren sich auf Umweltwirkungen durch digitale Infrastrukturen. Daten, Applikationen sowie die Rolle von Akteuren als Treiber der Umweltwirkung werden zu wenig beleuchtet. In diesem Papier sprechen sich die Autorinnen und Autoren für eine "Grüne Governance der Machine Economy" aus. Adressiert werden Annahmen zu systemübergreifenden Treibern von Umweltbelastungen und ihrer Wirkung. Ziel ist es, ein Gesamtsystem nachhaltiger Entscheidungen und ein ökologisches Zusammenspiel aller beteiligten Technologien in der Wertschöpfung zu ermöglichen. Zukünftige Forschung soll die hier vorgestellten Hypothesen weiter ausarbeiten und konkrete Handlungsoptionen für eine Stakeholder übergreifende Roadmap erarbeiten.

Description: Immer mehr Unternehmen verkünden, klimaneutral sein zu wollen und zahlreiche Firmen bieten bereits klimaneutrale Produkte oder Dienstleistungen an: Von der klimaneutralen Paketzustellung bis zur Flugreise. Doch was bedeuten die Neutralitätsziele der Unternehmen genau? Ist das gesetzte Ziel ambitioniert? Und welche Rolle spielt Offsetting, also der Ankauf von Klimaschutzzertifikaten und deren Anrechnung auf das eigene Klimaschutzziel? Die hinter den verkündeten Zielen stehenden Ansätze sind häufig nur schwer nachvollziehbar. Vor diesem Hintergrund gibt der vorliegende Zukunftsimpuls zehn Empfehlungen für die Festlegung und Umsetzung von Neutralitätszielen. Die Autorinnen und Autoren sprechen sich dabei unter anderem für die Nutzung einer robusten Datenbasis als Grundlage für Neutralitätsziele aus, betonen die Bedeutung einer transparenten Kommunikation und zeigen auf, welche Rolle Offsetting spielen sollte. So sollten angekaufte Klimaschutz-Zertifikate einen möglichst begrenzten Beitrag zur Zielerfüllung leisen und ausschließlich zum Ausgleich von Emissionen genutzt werden, die nicht reduziert oder vermieden werden können. Insgesamt sollten Neutralitätsziele nicht zum alleinigen Kriterium für ambitionierten Klimaschutz von Unternehmen gemacht werden, sie stellen vielmehr ein Baustein einer weitaus umfassenderen unternehmerischen Klimaschutzstrategie dar.

Description: Mit der Blockchain - und allgemein mit Distributed-Ledger-Technologien (DLT) - werden große Erwartungen verknüpft, die Prozesse der digitalen Welt des 21. Jahrhunderts neu zu organisieren, effizienter zu gestalten und bislang ungekannte Möglichkeiten für Transaktionen zwischen Beteiligten in Wirtschaft, Gesellschaft und Verwaltung zu ermöglichen. Diese Chancen müssen genutzt werden. Gleichzeitig ist mit der Blockchain-Technologie wie mit allen anderen digitalen Lösungen die Herausforderung verbunden, die Technologien, Anwendungen und zugrundeliegenden Infrastrukturen nachhaltig zu gestalten und an Energieeffizienz, Klimaschutz und Ressourcenschonung auszurichten. Handlungsbedarf besteht auch bei Blockchain-Anwendungen. Der Energieverbrauch des derzeit größten Blockchain-Netzwerks Bitcoin wird auf bis über 130 TWh/Jahr abgeschätzt, womit eine Größenordnung in Höhe des gesamten Jahresstrombedarfs von Ländern wie Argentinien erreicht würde. Blockchain-Anwendungen sind somit schon heute umweltpolitisch relevante Einflussgrößen und die zu erwartende Wachstumsdynamik erhöht den Handlungsdruck. Es ist das Ziel dieser Kurzstudie, geeignete Nachhaltigkeitskriterien zur Bewertung der Energieverbräuche und Umweltwirkungen von Blockchain-Anwendungen zu identifizieren sowie ein erstes Konzept für deren Implementierung bei der Umsetzung und Vergabe staatlich geförderter oder initiierter Projekte vorzuschlagen.

Description: Ernährung ist einer der wichtigen Bereiche für die große Transformation. Doch wie kann eine Umstellung auf ein nachhaltiges Ernährungssystem gelingen? Der vorliegende Zukunftsimpuls setzt sich mit dieser Frage auseinander - basierend auf über zehn Jahren Forschung zu nachhaltiger Ernährung am Wuppertal Institut. Einen Schwerpunkt setzt das Papier auf die Außer-Haus-Gastronomie, denn bereits kleine Umstellungen - etwa in der Zutatenauswahl - haben hier große Wirkung. Mit geeigneten Rahmenbedingungen kann die Außer-Haus-Gastronomie den Konsumierenden als leicht zugänglicher Erlebnisort für nachhaltigere Ernährung dienen und gleichzeitig Landwirtinnen und Landwirten ein zuverlässiger Abnehmer für biodiversitätsschonende und klimafreundliche Lebensmittel sein. Doch für eine Transformation des Ernährungssystems sind auch andere Akteure gefragt: Der Zukunftsimpuls adressiert Politik, (Land-)Wirtschaft, Wissenschaft und jeden und jede Einzelne - denn die Transformation des Ernährungssystems ist eine gesamtgesellschaftliche Aufgabe.

Description: Das vorliegende Papier zeigt, welche Weichen die Politik stellen muss, um den Gebäudebestand bis 2045 klimaneutral zu machen. Im Fokus stehen höhere Effizienzanforderungen für Bestands- und Neubauten, ein schnellerer Ausstieg aus Gas- und Ölheizungen, gleichzeitig aber auch höhere Anreize und bessere Unterstützung für Gebäudebesitzende sowie warmmietenneutrale Sanierungen, um Mietende vor einer Überlastung zu schützen. Dabei müssen bestehende Gebäude so renoviert werden, dass sie ähnlich wie Neubauten kaum noch Energie verbrauchen. Gleichzeitig müssen Heizenergie und Stromversorgung komplett auf erneuerbare Energien umgestellt werden. Zudem muss durch intelligentere Nutzungskonzepte der Anstieg der Gebäudeflächen gebremst werden. Die kommende Legislaturperiode ist somit entscheidend, damit Klimaneutralität im Gebäudesektor bis spätestens 2045 erreicht werden kann. Dieser Zukunftsimpuls schlägt daher ein 14 Maßnahmen umfassendes und konsistentes Politikpaket vor. Neben den oben genannten Maßnahmen des Förderns und Forderns gehören dazu insbesondere klare Vorgaben für eine bessere energetische Sanierung und ein deutliches Ziel für den Ausstieg aus fossilen Gas- und Ölheizungen, die allen Beteiligten Sicherheit geben. Individuelle Sanierungsfahrpläne für alle heute noch nicht effizienten Gebäude bis spätestens 2028 und kommunale Wärmepläne helfen den Gebäudebesitzenden bei der technischen Entwicklung ihrer Gebäude und der Investitionsplanung. Häufig sind es die nicht-monetären Hemmnisse, die maßgeblich für die geringe Sanierungsrate sind. One-Stop-Shops verringern die Hemmschwelle Maßnahmen umzusetzen. Darüber hinaus wirkt Quartiersmanagement unterstützend und hilft Kräfte zu bündeln.

Description: Eine erfolgreiche Energiewende setzt nicht nur Innovationen voraus, sondern erfordert auch eine aktive Exnovation der fossilen Energieerzeugung. Die vorliegende Masterarbeit zielt deshalb darauf ab, Herausforderungen und Ansatzpunkte für eine Verständigung zwischen Gewerkschaften und Umweltverbänden zur der Zukunft Kohleenergie zu untersuchen. Leitend sind zwei Fragen: Erstens und empirisch: Welche Argumente vertreten Umweltverbände und Gewerkschaften hinsichtlich eines Kohleausstiegs? Zweitens und verbunden mit der gewählten theoretischen Perspektive der Sozialen Ökologie: Welche Bezogenheiten und Trennungen werden zwischen den jeweiligen Verständnissen von Natur, Gesellschaft und Ökonomie in den Argumenten der Akteure sichtbar? Dafür wurde im theoretischen Teil der Arbeit eine sozial-ökologische Perspektive auf die energetische Kohlenutzung und das sogenannte Jobs versus Environment Dilemma erarbeitet. Im empirischen Teil werden mittels einer qualitativen Inhaltsanalyse über 100 Veröffentlichungen verschiedener Gewerkschaften und Umweltverbände aus dem Zeitraum von Ende 2014 (erster politischer Vorstoß zur Reduzierung der Kohleverstromung) bis Anfang 2019 (Ende der Kommission "Wachstum, Strukturwandel und Beschäftigung") ausgewertet. Als Ergebnis legt die Arbeit die Argumente der Akteure vergleichend dar, zeigt auf, wie sich diese im Verlauf des Untersuchungszeitraums verändern und welche Gemeinsamkeiten und Unterschiede, Annäherungen und Distanzierungen zwischen den einzelnen Akteuren und Akteursgruppen bestehen. Darauf aufbauend wird der Umgang der Akteure mit dem Jobs versus Environment Dilemma aus der Perspektive der Sozialen Ökologie diskutiert und verglichen. Die Erkenntnisse der Forschungsarbeit legen nahe, dass der gewerkschaftliche Ansatz von Just Transition bzw. "gerechtem" Strukturwandel mit Klima- und Umweltgerechtigkeitskonzepten verknüpft werden muss, um einen umfassenden inter- und intragenerationellen Gerechtigkeitsanspruch zu erfüllen. Damit der Kohleausstieg und weitere Exnovationsprozesse als sozial-ökologische Transformation gestaltet werden können, ist es notwendig, sowohl die aktuelle ökonomische Abhängigkeit von Arbeitenden in betroffenen Branchen zu verstehen als auch den Klimawandel nicht nur als ökologische, sondern auch als soziale und ökonomische Frage anzuerkennen.

Description: Angesichts des fortschreitenden Klimawandels ist eine Abkehr von der Nutzung fossiler Brennstoffe unausweichlich. Dies spiegelt sich nicht zuletzt auch in der politischen Entscheidung zum Ausstieg aus der Kohleverstromung in Deutschland wider, welche neben ökologischen Auswirkungen auch soziale und wirtschaftliche Effekte auf die Gesellschaft im Rahmen des Strukturwandels hat. Begleitet wird dieser Wandel von einer politischen und wirtschaftlichen Debatte, welche bisher in der Literatur noch nicht systematisch analysiert wurde. Folglich ist das erste Ziel der vorliegenden Masterarbeit die Analyse des politischen und wirtschaftlichen Diskurses relevanter Akteure zum deutschen Kohleausstieg. Die Analyse bezieht sich auf zwei ausgewählte Braunkohlereviere: das Rheinische und Lausitzer Revier. Das zweite Ziel der Masterthesis ist es zwei wirtschaftlich vermutlich stark vom Kohleausstieg betroffene Akteure der Region zu analysieren: Die Energieversorger RWE (Rheinisches Revier) sowie LEAG (Lausitzer Revier). Hierfür wurde untersucht, welche potenziellen Auswirkungen die Unternehmensstruktur und -strategie der Energieversorger der Reviere auf den Diskurs und folglich den Strukturwandel haben. Mittels einer Literaturrecherche wurde zunächst ein Überblick über die Entwicklung und Gründe des Kohleausstiegs in Deutschland sowie dessen Auswirkungen auf den Strukturwandel gegeben. Zudem wurden Unternehmensprofile zu RWE und LEAG mit einem Fokus auf Unternehmensstruktur sowie -strategie erstellt. Es folgte eine Analyse des politischen und wirtschaftlichen Diskurses mittels der Discourse Network Analysis, welcher als ein mixed-method Ansatz die Kombination einer qualitative Inhaltsanalyse mit einer quantitativen Netzwerkanalyse ermöglicht. Hiermit konnte zum einen analysiert werden, welche Themen Bestandteil der jeweiligen regionalen Diskurse sind und zum anderen welche inhaltlichen Positionen die Energieversorger im Diskurs einnehmen. Zudem konnte ausgewertet werden, mit welchen Akteuren die Energieversorger ähnliche sowie konkurrierende Haltungen gegenüber Diskursinhalten aufweisen. Anschließend wurden die Ergebnisse anhand der Erkenntnisse aus der Literaturrecherche zu regionalen soziökonomischen Gegebenheiten der Reviere sowie der jeweiligen Unternehmensstruktur und -strategie in Kontext gesetzt und bewertet. Ein zentrales Ergebnis dieser Arbeit ist, dass der Diskurs im Rheinisches Revier grundsätzlich optimistischer gegenüber dem Kohleausstieg sowie Strukturwandel geführt wird als im Lausitzer Revier. Ein weiteres zentrales Ergebnis ist, dass RWE im rheinischen Diskurs sehr aktiv ist, im Mittelpunkt der Diskurskoalitionen steht und eine positive Haltung gegenüber den für den Kohleausstieg relevanten Themen einnimmt. Auffällig ist hierbei die besonders hohe diskursive Schnittmenge zwischen RWE und den Grünen NRW. LEAG hingegen befindet sich im Lausitzer Diskurs in einer Braunkohle befürwortenden Koalition und verhält sich allgemein weniger proaktiv zu Themen, die den regionalen Strukturwandel fördern könnten; dem Kohleausstieg steht LEAG generell negativer gegenüber. Der kausale Zusammenhang zwischen der Unternehmensstruktur und -strategie sowie den Auswirkungen auf den jeweiligen regionalen Diskurs konnte mit der vorliegenden Methode nicht vollständig geklärt werden. Allerdings konnte mittels der Discourse Network Analysis die Rolle von RWE und LEAG im Kontext der jeweiligen Diskurse zum Kohleausstieg in Deutschland erstmals systematisch analysiert werden und schlussendlich zu einem besseren Verständnis der politischen Auseinandersetzung rund um den Kohleausstieg auf regionaler Ebene beitragen.

Description: © The Author(s), 2021. This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License. The definitive version was published in Coskun, O. K., Vuillemin, A., Schubotz, F., Klein, F., Sichel, S. E., Eisenreich, W., & Orsi, W. D. Quantifying the effects of hydrogen on carbon assimilation in a seafloor microbial community associated with ultramafic rocks. Isme Journal. (2021), https://doi.org/10.1038/s41396-021-01066-x.

Description: Thermodynamic models predict that H2 is energetically favorable for seafloor microbial life, but how H2 affects anabolic processes in seafloor-associated communities is poorly understood. Here, we used quantitative 13C DNA stable isotope probing (qSIP) to quantify the effect of H2 on carbon assimilation by microbial taxa synthesizing 13C-labeled DNA that are associated with partially serpentinized peridotite rocks from the equatorial Mid-Atlantic Ridge. The rock-hosted seafloor community was an order of magnitude more diverse compared to the seawater community directly above the rocks. With added H2, peridotite-associated taxa increased assimilation of 13C-bicarbonate and 13C-acetate into 16S rRNA genes of operational taxonomic units by 146% (±29%) and 55% (±34%), respectively, which correlated with enrichment of H2-oxidizing NiFe-hydrogenases encoded in peridotite-associated metagenomes. The effect of H2 on anabolism was phylogenetically organized, with taxa affiliated with Atribacteria, Nitrospira, and Thaumarchaeota exhibiting the most significant increases in 13C-substrate assimilation in the presence of H2. In SIP incubations with added H2, an order of magnitude higher number of peridotite rock-associated taxa assimilated 13C-bicarbonate, 13C-acetate, and 13C-formate compared to taxa that were not associated with peridotites. Collectively, these findings indicate that the unique geochemical nature of the peridotite-hosted ecosystem has selected for H2-metabolizing, rock-associated taxa that can increase anabolism under high H2 concentrations. Because ultramafic rocks are widespread in slow-, and ultraslow-spreading oceanic lithosphere, continental margins, and subduction zones where H2 is formed in copious amounts, the link between H2 and carbon assimilation demonstrated here may be widespread within these geological settings.

Description: This work was supported by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, German Research Foundation)—Project-ID 364653263—TRR 235 to WDO and WE, and under Germany’s Excellence Strategy—EXC 2077-390741603. The work was also supported by the Dalio Explore Fund and LMU Mentoring Program. Open Access funding enabled and organized by Projekt DEAL.

Description: © The Author(s), 2021. This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License. The definitive version was published in Castro, S. P., Borton, M. A., Regan, K., de Angelis, I. H., Wrighton, K. C., Teske, A. P., Strous, M., & Ruff, S. E. Degradation of biological macromolecules supports uncultured microbial populations in Guaymas Basin hydrothermal sediments. Isme Journal. (2021), https://doi.org/10.1038/s41396-021-01026-5.

Description: Hydrothermal sediments contain large numbers of uncultured heterotrophic microbial lineages. Here, we amended Guaymas Basin sediments with proteins, polysaccharides, nucleic acids or lipids under different redox conditions and cultivated heterotrophic thermophiles with the genomic potential for macromolecule degradation. We reconstructed 20 metagenome-assembled genomes (MAGs) of uncultured lineages affiliating with known archaeal and bacterial phyla, including endospore-forming Bacilli and candidate phylum Marinisomatota. One Marinisomatota MAG had 35 different glycoside hydrolases often in multiple copies, seven extracellular CAZymes, six polysaccharide lyases, and multiple sugar transporters. This population has the potential to degrade a broad spectrum of polysaccharides including chitin, cellulose, pectin, alginate, chondroitin, and carrageenan. We also describe thermophiles affiliating with the genera Thermosyntropha, Thermovirga, and Kosmotoga with the capability to make a living on nucleic acids, lipids, or multiple macromolecule classes, respectively. Several populations seemed to lack extracellular enzyme machinery and thus likely scavenged oligo- or monomers (e.g., MAGs affiliating with Archaeoglobus) or metabolic products like hydrogen (e.g., MAGs affiliating with Thermodesulfobacterium or Desulforudaceae). The growth of methanogens or the production of methane was not observed in any condition, indicating that the tested macromolecules are not degraded into substrates for methanogenesis in hydrothermal sediments. We provide new insights into the niches, and genomes of microorganisms that actively degrade abundant necromass macromolecules under oxic, sulfate-reducing, and fermentative thermophilic conditions. These findings improve our understanding of the carbon flow across trophic levels and indicate how primary produced biomass sustains complex and productive ecosystems.

Description: We are grateful to the captain and crew of the R/V Atlantis AT37-06 as well as the crew of the human occupied vehicle Alvin for their tireless support. Sampling at Guaymas Basin was supported by NSF (OCE-1357238).

Description: © The Author(s), 2020. This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License. The definitive version was published in Bayer, B., Saito, M. A., McIlvin, M. R., Lucker, S., Moran, D. M., Lankiewicz, T. S., Dupont, C. L., & Santoro, A. E. (2020). Metabolic versatility of the nitrite-oxidizing bacterium Nitrospira marina and its proteomic response to oxygen-limited conditions. Isme Journal, doi:10.1038/s41396-020-00828-3.

Description: The genus Nitrospira is the most widespread group of nitrite-oxidizing bacteria and thrives in diverse natural and engineered ecosystems. Nitrospira marina Nb-295T was isolated from the ocean over 30 years ago; however, its genome has not yet been analyzed. Here, we investigated the metabolic potential of N. marina based on its complete genome sequence and performed physiological experiments to test genome-derived hypotheses. Our data confirm that N. marina benefits from additions of undefined organic carbon substrates, has adaptations to resist oxidative, osmotic, and UV light-induced stress and low dissolved pCO2, and requires exogenous vitamin B12. In addition, N. marina is able to grow chemoorganotrophically on formate, and is thus not an obligate chemolithoautotroph. We further investigated the proteomic response of N. marina to low (∼5.6 µM) O2 concentrations. The abundance of a potentially more efficient CO2-fixing pyruvate:ferredoxin oxidoreductase (POR) complex and a high-affinity cbb3-type terminal oxidase increased under O2 limitation, suggesting a role in sustaining nitrite oxidation-driven autotrophy. This putatively more O2-sensitive POR complex might be protected from oxidative damage by Cu/Zn-binding superoxide dismutase, which also increased in abundance under low O2 conditions. Furthermore, the upregulation of proteins involved in alternative energy metabolisms, including Group 3b [NiFe] hydrogenase and formate dehydrogenase, indicate a high metabolic versatility to survive conditions unfavorable for aerobic nitrite oxidation. In summary, the genome and proteome of the first marine Nitrospira isolate identifies adaptations to life in the oxic ocean and provides insights into the metabolic diversity and niche differentiation of NOB in marine environments.

Description: We thank John B. Waterbury and Frederica Valois for providing the culture of Nitrospira marina Nb-295T and for continued advice about cultivation. The N. marina genome was sequenced as part of US Department of Energy Joint Genome Institute Community Sequencing Project 1337 to CLD, AES, and MAS in collaboration with the user community. We thank Claus Pelikan for bioinformatic assistance. This research was supported by a Simons Foundation Early Career Investigator in Marine Microbiology and Evolution Award (345889) and US National Science Foundation (NSF) award OCE-1924512 to AES. Proteomics analysis was supported by NSF awards OCE-1924554 and OCE-1850719, and NIH award R01GM135709 to MAS. BB was supported by the Austrian Science Fund (FWF) Project Number: J4426-B (“The influence of nitrifiers on the oceanic carbon cycle”), SL by the Netherlands Organization for Scientific Research (NWO) grant 016.Vidi.189.050, and CLD by NSF award OCE-125999.