Light pollution - extent, effects and approaches. TAB-Fokus

In addition to the intended effects, the increasing use of artificial outdoor lighting also entails a number of undesirable side effects referred to as light pollution. Artificial lighting can disturb the circadian rhythms of humans and animals, which are controlled by the change of day and night, and is suspected of being involved in the development of various diseases. Moreover, the increasing illumination of the night influences the natural behaviour of animals. Besides habitat changes, the consequences are ranging from changes in hunting or reproductive behaviour to the deadly attraction effect of light sources, e. g. for insects. However, the longterm consequences of these changes for entire populations, communities or landscapes are still poorly understood. Options for reducing light pollution exist both technologically and in terms of regulation and approval of lighting installations

Capturing ecosystem service opportunities: a practice-oriented framework for selecting economic instruments in order to enhance biodiversity and human livelihoods

Practitioners in the fields of sustainable development, land management, and biodiversity conservation are increasingly interested in using economic instruments that promise “win-win” solutions for conservation and human livelihoods. However, practitioners often lack guidance for selecting and implementing suitable economic approaches that take the specific local needs and the cultural, legal, and ecological context into account. This paper extracts from the academic debate a series of key aspects to be considered by practitioners who wish to accomplish change of behaviour via economic approaches. The paper then presents a practice-oriented framework for identifying the “ecosystem service opportunities” to conserve biodiversity and improve livelihoods in a specific local setting, and for preselecting suitable economic instruments. The framework is illustrated by describing its application in two pilot sites of the ECO-BEST project in Thailand, as part of which it was developed and road-tested

Lichtverschmutzung - Ausmaß, Auswirkungen und Handlungsansätze. TAB-Fokus

Die zunehmende Verbreitung künstlicher Außenbeleuchtung bringt neben den beabsichtigten Wirkungen auch eine Reihe unerwünschter Nebenfolgen mit sich, die als Lichtverschmutzung bezeichnet werden. Künstliche Beleuchtung kann die durch Tag- und Nachtwechsel gesteuerte zirkadiane Rhythmik bei Menschen und Tieren stören und steht im Verdacht, an der Entstehung verschiedener Krankheiten beteiligt zu sein. Die zunehmende Erhellung der Nacht beeinflusst zudem das natürliche Verhalten von Tieren. Die Folgen reichen – neben Lebensraumveränderungen – von Änderungen im Jagd- oder Fortpflanzungsverhalten bis hin zum tödlichen Anziehungseffekt von Lichtquellen z.B. für Insekten. Die langfristigen Folgen dieser Veränderungen für ganze Populationen, Lebensgemeinschaften oder Landschaften sind noch wenig verstanden. Optionen für eine Reduzierung der Lichtverschmutzung bestehen sowohl technologisch als auch im Hinblick auf die Regulierung und Genehmigung von Beleuchtungsanlagen

Lichtverschmutzung – Ausmaß, gesellschaftliche und ökologische Auswirkungen sowie Handlungsansätze. Endbericht zum TA-Projekt

Die zunehmende Verbreitung künstlicher Außenbeleuchtung hat vielfältige Auswirkungen. Neben den beabsichtigten Wirkungen kann sie auch unerwünschte Nebenfolgen mit sich bringen. Durch künstliche Beleuchtung kann etwa der biologische Tag-Nacht-Rhythmus und damit das Gesamtgefüge des Naturhaushalts beeinflusst werden, denn Licht ist ein wichtiger Zeitgeber, an dessen natürlichen Rhythmus sich Menschen, Tiere und Pflanzen über lange Zeiträume angepasst haben. Vermutet wird auch, dass permanent oder periodisch veränderte Lichtverhältnisse durch künstliche Beleuchtung negative Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit haben können. Die langfristigen Folgen für Lebensgemeinschaften, ganze Populationen oder auch Landschaften sind jedoch noch wenig verstanden und erforscht. Vor diesem Hintergrund wurde das TAB mit einer Untersuchung zu den nichtintendierten Wirkungen künstlicher Außenbeleuchtung beauftragt. Der TAB-Abeitsbericht fasst den wissenschaftlichen Erkenntnisstand im Hinblick auf Umfang und Trends dieser Lichtverschmutzung sowie ihre wirtschaftlichen und soziokulturellen, humanmedizinischen und ökologischen Wirkungen zusammen. Auf Basis dieser Erkenntnisse und aktueller beleuchtungstechnologischer und lichtplanerischer Möglichkeiten werden Handlungsoptionen abgeleitet, die eine Verringerung der Lichtverschmutzung unterstützen können. Diese beinhalten etwa Vorschläge für Forschungs- und Förderprogramme, Mess- und Monitoringsysteme, Steuerungsinstrumente, Möglichkeiten der Entwicklung integrierter lokaler und regionaler Lichtkonzepte sowie Aspekte sinnvoller Orientierungshilfen für Bund, Länder und Kommunen zur Unterstützung planerischer und rechtlicher Angelegenheiten z.B. hinsichtlich der Bedeutung von Industrienormen für Straßen-, Gebäude- und andere Außenbeleuchtungen. Bezüglich möglicher Regulierungsansätze und Maßnahmen eines Lichtemissionsschutzes werden auch die Aktivitäten einiger europäischer Nachbarländer beschrieben, die etwa Gesetze gegen Lichtverschmutzung verabschiedet und Grenzwerte für Beleuchtungsintensitäten gesetzt haben. Inhalt Zusammenfassung 9 1 Einleitung 23 2 Umfang und Trends künstlicher Außenbeleuchtung in der Nacht 29 2.1 Methoden zur Erfassung und Messung künstlicher nächtlicher Beleuchtung 29 2.1.1 Wichtige fotometrische Messgrößen 29 2.1.2 Leuchtenkataster 32 2.1.3 Horizontale Luft- und Satellitenbildaufnahmen 32 2.1.4 Vertikale Fotografien 35 2.1.5 Messung und Simulation der Himmelshelligkeit 37 2.1.6 Einsatzmöglichkeiten der Methoden 39 2.2 Ausmaß und Variabilität künstlicher Beleuchtung in der Nacht 41 2.2.1 Ausmaß und räumliche Verteilung des nach oben emittierten Lichts 42 2.2.2 Ausmaß und räumliche Verteilung der Himmelshelligkeit 44 2.2.3 Zeitliche Veränderung der künstlichen Beleuchtung 47 2.3 Entwicklung von Lichtemissionen und Himmelshelligkeit 50 2.3.1 Veränderung der Lichtemissionen 50 2.3.2 Veränderung der Himmelshelligkeit 53 2.4 Veränderungen der Beleuchtungstechnologie und Trends in der Nutzung künstlicher Beleuchtung 54 2.4.1 Veränderungen der Beleuchtungstechnologie 55 2.4.2 Trends bei Ordnungslicht 57 2.4.3 Trends bei Gestaltung, Inszenierung und Marketing mit Licht 59 2.4.4 Zurückhaltender Umgang mit künstlicher Beleuchtung 61 3 Stand des Wissens zu den Wirkungen künstlicher Außenbeleuchtung in der Nacht 63 3.1 Wirtschaftliche und soziokulturelle Wirkungen 63 3.1.1 Wesentliche Innovationsschritte der Beleuchtungstechnik 63 3.1.2 Erwünschte Beleuchtungswirkungen 64 3.1.3 Unerwünschte Beleuchtungswirkungen 68 3.2 Humanmedizinische Wirkungen 73 3.2.1 Visuelle und nichtvisuelle Wirkungen von Licht 73 3.2.2 Biologische Grundlagen nichtvisueller Wirkungen von Licht 75 3.2.3 Humanmedizinische Wirkungen von Licht in der Nacht 77 3.2.4 Stand der wissenschaftlichen Erkenntnis zu den humanmedizinischen Wirkungen 80 3.2.5 Fazit aus humanmedizinischer Sicht 84 3.3 Ökologische Wirkungen 86 3.3.1 Wirkungen auf Pflanzen 87 3.3.2 Wirkungen auf Tiere 89 3.3.3 Wirkungen von Lichtverschmutzung im ökosystemaren Zusammenhang 106 3.3.4 Schwellenwerte zur Vermeidung negativer ökologischer Wirkungen von Lichtverschmutzung 111 3.3.5 Fazit aus ökologischer Sicht 113 4 Optionen zur Vermeidung von Lichtverschmutzung 115 4.1 Regulierung von Außenbeleuchtung 115 4.1.1 Rechtliche Regelungen in Deutschland 116 4.1.2 Weitere Instrumente zur Reduzierung von Lichtverschmutzung 121 4.1.3 Regelungen auf EU-Ebene 127 4.1.4 Regelungen in europäischen Ländern 130 4.2 Technologische Optimierung von Beleuchtungsanlagen 143 4.2.1 Notwendigkeit von Beleuchtung 143 4.2.2 Beleuchtungsintensität und Platzierung von Anlagen 144 4.2.3 Zeitliche Abschaltung öffentlicher Beleuchtung 146 4.2.4 Abschirmung und Abstrahlungsgeometrie 147 4.2.5 Spektrale Zusammensetzung 149 5 Handlungsoptionen 153 5.1 Effektivierung der Steuerungsmöglichkeiten für Außenbeleuchtung 153 5.2 Erhöhung des Bewusstseins für Lichtverschmutzung 157 5.3 Förderung von wissenschaftlicher Forschung zu den Wirkungen von Lichtverschmutzung 159 5.3.1 Forschungen zu Ausmaß und Gründen zunehmender Beleuchtung 159 5.3.2 Forschungen zu humanmedizinischen Wirkungen 161 5.3.3 Forschungen zu ökologischen Wirkungen 162 6 Literatur 165 6.1 In Auftrag gegebene Gutachten 165 6.2 Weitere Literatur 165 7 Anhang 195 7.1 Abbildungen 195 7.2 Tabellen 19

Das Potenzial algenbasierter Kraftstoffe für den Lkw-Verkehr. Sachstandsbericht zum Monitoring »Nachhaltige Potenziale der Bioökonomie – Biokraftstoffe der 3. Generation«

Der Verkehr trägt aktuell insgesamt zu etwa einem Fünftel der gesamten Treibhausgasemissionen Deutschlands bei, woran der Straßengüterverkehr durch Lkw einen Anteil von etwa 35 % hat. Da aus Algen Kraftstoffe erzeugt werden können, die als Dieselsubstitute in reiner Form oder mit Diesel gemischt ohne große Anpassung der Infrastruktur in Lkw einsetzbar wären, könnte dies interessante Möglichkeiten eröffnen, die bisherige Abhängigkeit des Lkw-Verkehrs von fossilen Kraftstoffen zu mindern. Hierzu wurde eruiert, ob bzw. welche Menge algenbasierten Biokraftstoffs umweltverträglich zur Verfügung gestellt werden könnte und wie sich der aktuelle Forschungsstand zur gesamten Energiebilanz der neuen Kraftstoffe inklusive der Herstellung darstellt. Der Bericht verdeutlicht, dass algenbasierte Biokraftstoffe unter den derzeit als plausibel angenommenen Produktionsoptionen auf kurz- und mittelfristige Sicht keinen Beitrag für einen klimaneutralen Verkehr leisten können. Ein spürbarer Beitrag zur Verbesserung der THG-Bilanz des Straßengüterverkehrs kann bis 2050 von algenbasierten Biokraftstoffen wohl nicht erwartet werden. Hierfür wären wissenschaftlich-technische Durchbrüche und Prozessinnovationen vonnöten, die derzeit nicht absehbar sind. Für eine großtechnische und aus Nachhaltigkeitsperspektive sinnvolle Erzeugung algenbasierter Kraftstoffe sind wesentliche Fortschritte insbesondere hinsichtlich ihrer Energiebilanz erforderlich. Analysiert und diskutiert wird zudem, welche forschungs- und wirtschaftspolitischen Strategien und Instrumente zur Verfügung stehen oder ggf. notwendig wären, um relevantes Potenzial zu heben. Inhalt Zusammenfassung 9 1 Einleitung 21 2 Biokraftstoffe zur Reduzierung der THG-Emissionen des Verkehrs 27 2.1 Bioökonomie, Klimawandel und internationale Verpflichtungen zum Klimaschutz 27 2.2 Klassifizierung von Biokraftstoffen 28 2.3 Regulatorischer Rahmen für Biokraftstoffe 30 2.3.1 Regelungen auf europäischer Ebene 31 2.3.2 Regelungen in Deutschland 32 2.4 Gegenwärtige Lage auf dem Biokraftstoffmarkt 34 3 Algen als Rohstoff für Biokraftstoffe 39 3.1 Definition und Diversität 41 3.2 Die Kultivierung von Algen 43 3.2.1 Stoff- und Energiewechsel: photo-, hetero- und mixotrophe Nährmedien 43 3.2.2 Produktion von Makroalgen offshore 45 3.2.3 Produktion von Mikroalgen in offenen Systemen 46 3.2.4 Produktion von Mikroalgen in geschlossenen Systemen 47 3.3 Ernte, Entwässerung und Extraktion von Inhaltsstoffen 48 3.4 Mögliche Produktionsmengen von Mikroalgen 51 3.4.1 Produktivität verschiedener Produktionssysteme 51 3.4.2 Hochrechnungen zu Produktionspotenzialen für Algenbiomasse 55 3.5 Mögliche Produktionskosten von Mikroalgen 55 4 Kraftstoffherstellung aus Algenbiomasse 61 4.1 Konversionspfade für algenbasierte Kraftstoffe 61 4.1.1 Biodiesel durch Umesterung 63 4.1.2 Kraftstofferzeugung durch Hydrierung 64 4.1.3 Kraftstoffe via hydrothermale Verflüssigung 65 4.1.4 Synthetische Kraftstoffe 66 4.1.5 Verflüssigtes Biogas 67 4.2 Produktionskosten algenbasierter Kraftstoffe 68 4.3 Erzeugbare Algenkraftstoffmengen 70 5 Nachhaltigkeitsaspekte algenbasierter Kraftstoffe 73 5.1 Flächenbedarf für die Biomasseerzeugung 74 5.2 Energieeinsatz und -verbrauch 76 5.3 THG-Emissionen und Klimarelevanz 79 5.4 Wasserverbrauch und Wasserverschmutzung 81 5.5 Fazit 84 6 Zur Rolle algenbasierter Biokraftstoffe für einen THG-neutralen Lkw-Fernverkehr 87 6.1 Verkehrsaufkommen und Infrastruktur im Lkw-Fernverkehr 88 6.2 Kraftstoffverbrauch von Lkw: technische Entwicklungen und Einsparmöglichkeiten 94 6.3 Antriebs- und Kraftstoffalternativen für Fern-Lkw 100 6.3.1 Dieselmotor 101 6.3.2 Gasbetriebener Ottomotor 102 6.3.3 Brennstoffzelle 103 6.3.4 Elektromotor 104 6.4 Modellierung verschiedener Antriebs- und Kraftstoffalternativen für einen THG-neutralen Lkw-Verkehr 106 6.4.1 Grundannahmen der Modellierung 107 6.4.2 Annahmen zu einzelnen erneuerbaren Kraftstoffalternativen 109 6.4.3 THG-Minderungsleistung durch Einsatz der Antriebsund Kraftstoffalternativen im Jahr 2050 118 6.5 Herausforderungen für die Umstellung des LkwFernverkehrs auf alternative Antriebe bzw. Kraftstoffe 121 6.6 Fazit 123 7 Resümee und Handlungsoptionen 125 7.1 Bedeutung algenbasierter Biokraftstoffe für einen klimaneutralen Lkw-Verkehr 125 7.2 Entwicklung von Bioraffineriekonzepten 126 7.3 Förderung von Forschung und Entwicklung 128 7.3.1 Kontinuierliche Förderung und Zugänglichkeit von Forschungsergebnissen 128 7.3.2 Algenselektion und genetische Modifikation 129 7.3.3 Optimierung der Algenkultivierung 129 7.3.4 Weiterentwicklung spezifischer Herstellungsverfahren für Algenkraftstoffe 130 8 Literatur 130 8.1 In Auftrag gegebene Gutachten 131 8.2 Weitere Literatur 131 9 Anhang 148 9.1 Abbildungen 148 9.2 Tabellen 149 9.3 Abkürzungen 15

Sustainable financing for biodiversity conservation – a review of experiences in German development cooperation

The financial resources needed for globally implementing the Aichi Biodiversity Targets have been estimated at US$ 150-440 billion per year (CBD COP11, 2012) - of which only a fraction is currently available. Significant efforts have been undertaken in many countries to increase funding for biodiversity conservation. Nonetheless, this funding shortage remains immense, acute and chronic. However, we do not lose biodiversity and ecosystems primarily for lack of conservation funding but also due to poor governance, wrong policies, perverse incentives and other factors. This begs the question: How should limited conservation resources be used? For directly tackling biodiversity threats, for addressing the underlying drivers, or rather for strengthening the financial management and fundraising capacity of implementing organisations? As country contexts differ, so do the answers. This report synthesizes experiences of German development cooperation working towards improved biodiversity finance in eight countries: Viet Nam, Namibia, Tanzania, Cameroon, Madagascar, Mauritania, Ecuador and Peru

Das Ökosystemleistungskonzept in der räumlichen Planung: zehn Thesen

Das Konzept der Ökosystemleistungen kann helfen, Umsetzungsdefizite der räumlichen Planung zu bewältigen und den Schutz und die nachhaltige Nutzung von Natur und Landschaft zu fördern. Die vielfältigen Erkenntnisse zur Anwendung in Deutschland wurden bisher jedoch noch nicht systematisch zusammengebracht und ausgewertet. Der vorliegende Beitrag stellt Thesen für einen Einsatz des Konzepts der Ökosystemleistungen in der räumlichen Planung und für eine nachhaltige Raumentwicklung vor. Die Thesen führen den Stand des Wissens zusammen und geben Empfehlungen für den Einsatz in der Praxis und für weitere Forschung. Sie sind in drei thematische Bereiche gegliedert: Thesen zum generellen Nutzen des Konzepts, zu Hemmnissen und Potenzialen des Einsatzes wie der Anbindung an Planungsinstrumente sowie Thesen zu Handlungsbedarfen in Forschung und Planung. Sie sollen Wissenschaft und Praxis motivieren, das Konzept der Ökosystemleistungen in relevanten Planungskontexten einzusetzen, es für besseren Schutz und die nachhaltige Entwicklung von Natur und Landschaft zu nutzen und somit Transformationsprozesse zu einer nachhaltigen Entwicklung zu unterstützen

Ökosystemleistungen in der räumlichen Planung einsetzen: Chancen und Handlungsoptionen

Das Konzept der Ökosystemleistungen bietet eine Möglichkeit, um Natur und Landschaft zu schützen und nachhaltig zu nutzen. In Planungsprozessen kann es genutzt werden, um die Leistungen des Naturhaushaltes zu bewerten, mit anderen Interessen abzuwägen und transparentere Grundlagen für Entscheidungen bereitzustellen. Wenn Ökosystemleistungen als zentrale Bestandteile in Strategien der räumlichen Planung aufgenommen würden, könnten sie die Umsetzung und Wirkung der Planungen im Sinne des Ressourcenschutzes verbessern. Das vorliegende Positionspapier verdeutlicht anhand von zehn Thesen, wie das Konzept der Ökosystemleistungen in der räumlichen Planung genutzt werden kann. Der Arbeitskreis "Ökosystemleistungen in der räumlichen Planung" der ARL hat diese Empfehlungen erarbeitet und benennt zu den Themen "Nutzen", "Einsatzoptionen" und "Handlungsbedarfe" konkrete Ansätze für einen besseren Schutz von Natur und Landschaft. Die Thesen sollen dazu motivieren, das Konzept der Ökosystemleistungen in der Raumplanung einzusetzen und so Transformationsprozesse zu einer nachhaltigen räumlichen Entwicklung anzustoßen.The concept of ecosystem services represents an approach to support the protection and sustainable use of nature and landscapes. In planning processes, it can be used to assess the contributions ecosystems provide to human well-being, to weigh them against other interests, and to support transparent decision-making. If ecosystem services were central in spatial planning, they could improve the protection of natural resources. This position paper presents ten propositions that illustrate how the concept of ecosystem services can be used in spatial planning. The ARL working group "Ecosystem Services in Spatial Planning" has developed these recommendations and suggests specific approaches for better protection of nature and landscape. They address three topics: Benefits, Implementation options, and Actions required. The propositions shall motivate the implementation of the ecosystem services concept in spatial planning and initiate transformative processes towards sustainable spatial development

Soil and land use research in Europe: lessons learned from INSPIRATION bottom-up strategic research agenda setting

We introduce the INSPIRATION bottom-up approach for the development of a strategic research agenda for spatial planning, land use and soil-sediment-water-system management in Europe. Research and innovation needs were identified by more than 500 European funders, endusers, scientists, policy makers, public administrators and consultants. We report both on the concept and on the implementation of the bottom-up approach, provide a critique of the process and draw key lessons for the development of research agendas in the future. Based on identified strengths and weaknesses we identified as key opportunities and threats 1) a high ranking and attentiveness for the research topics on the political agenda, in press and media or in public awareness, 2) availability of funding for research, 3) the resources available for creating the agenda itself, 4) the role of the sponsor of the agenda development, and 5) the continuity of stakeholder engagement as bases for identification of windows of opportunity, creating ownership for the agenda and facilitating its implementation. Our derived key recommendations are 1) a clear definition of the area for which the agenda is to be developed and for the targeted user, 2) a conceptual model to structure the agenda, 3) making clear the expected roles, tasks, input formats regarding the involvement and communication with the stakeholders and project partners, 4) a sufficient number of iterations and checks of the agenda with stakeholders to insure completeness, relevance and creation of co-ownership for the agenda, and 5) from the beginning prepare the infrastructure for the network to implement the agenda