Assessing trends in land use change in the Borana rangeland Ethiopia as one cause of greenhouse gas emissions and carbon sequestration variations

Landnutzungsänderungen sind eine wesentliche Ursache von Treibhausgasemissionen. Die Umwandlung von Ökosystemen mit permanenter natürlicher Vegetation hin zu Ackerbau mit zeitweise vegetationslosem Boden (z.B. nach der Bodenbearbeitung vor der Aussaat) führt häufig zu gesteigerten Treibhausgasemissionen und verminderter Kohlenstoffbindung. Weltweit dehnt sich Ackerbau sowohl in kleinbäuerlichen als auch in agro-industriellen Systemen aus, häufig in benachbarte semiaride bis subhumide Rangeland Ökosysteme. Die vorliegende Arbeit untersucht Trends der Landnutzungsänderung im Borana Rangeland Südäthiopiens. Bevölkerungswachstum, Landprivatisierung und damit einhergehende Einzäunung, veränderte Landnutzungspolitik und zunehmende Klimavariabilität führen zu raschen Veränderungen der traditionell auf Tierhaltung basierten, pastoralen Systeme. Mittels einer Literaturanalyse von Fallstudien in ostafrikanischen Rangelands wurde im Rahmen dieser Studie ein schematisches Modell der Zusammenhänge von Landnutzung, Treibhausgasemissionen und Kohlenstofffixierung entwickelt. Anhand von Satellitendaten und Daten aus Haushaltsbefragungen wurden Art und Umfang von Landnutzungsänderungen und Vegetationsveränderungen an fünf Untersuchungsstandorten (Darito/Yabelo Distrikt, Soda, Samaro, Haralo, Did Mega/alle Dire Distrikt) zwischen 1985 und 2011 analysiert. In Darito dehnte sich die Ackerbaufläche um 12% aus, überwiegend auf Kosten von Buschland. An den übrigen Standorten blieb die Ackerbaufläche relativ konstant, jedoch nahm Graslandvegetation um zwischen 16 und 28% zu, während Buschland um zwischen 23 und 31% abnahm. Lediglich am Standort Haralo nahm auch „bare land“, vegetationslose Flächen, um 13% zu. Faktoren, die zur Ausdehnung des Ackerbaus führen, wurden am Standort Darito detaillierter untersucht. GPS Daten und anbaugeschichtlichen Daten von 108 Feldern auf 54 Betrieben wurden in einem Geographischen Informationssystem (GIS) mit thematischen Boden-, Niederschlags-, und Hangneigungskarten sowie einem Digitales Höhenmodell überlagert. Multiple lineare Regression ermittelte Hangneigung und geographische Höhe als signifikante Erklärungsvariablen für die Ausdehnung von Ackerbau in niedrigere Lagen. Bodenart, Entfernung zum saisonalen Flusslauf und Niederschlag waren hingegen nicht signifikant. Das niedrige Bestimmtheitsmaß (R²=0,154) weist darauf hin, dass es weitere, hier nicht erfasste Erklärungsvariablen für die Richtung der räumlichen Ausweitung von Ackerland gibt. Streudiagramme zu Ackergröße und Anbaujahren in Relation zu geographischer Höhe zeigen seit dem Jahr 2000 eine Ausdehnung des Ackerbaus in Lagen unter 1620 müNN und eine Zunahme der Schlaggröße (>3ha). Die Analyse der phänologischen Entwicklung von Feldfrüchten im Jahresverlauf in Kombination mit Niederschlagsdaten und normalized difference vegetation index (NDVI) Zeitreihendaten dienten dazu, Zeitpunkte besonders hoher (Begrünung vor der Ernte) oder niedriger (nach der Bodenbearbeitung) Pflanzenbiomasse auf Ackerland zu identifizieren, um Ackerland und seine Ausdehnung von anderen Vegetationsformen fernerkundlich unterscheiden zu können. Anhand der NDVI Spektralprofile konnte Ackerland gut Wald, jedoch weniger gut von Gras- und Buschland unterschieden werden. Die geringe Auflösung (250m) der Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) NDVI Daten führte zu einem Mixed Pixel Effect, d.h. die Fläche eines Pixels beinhaltete häufig verschiedene Vegetationsformen in unterschiedlichen Anteilen, was deren Unterscheidung beeinträchtigte. Für die Entwicklung eines Echtzeit Monitoring Systems für die Ausdehnung des Ackerbaus wären höher auflösende NDVI Daten (z.B. Multispektralband, Hyperion EO-1 Sensor) notwendig, um kleinräumig eine bessere Differenzierung von Ackerland und natürlicher Rangeland-Vegetation zu erhalten. Die Entwicklung und der Einsatz solcher Methoden als Entscheidungshilfen für Land- und Ressourcennutzungsplanung könnte dazu beitragen, Produktions- und Entwicklungsziele der Borana Landnutzer mit nationalen Anstrengungen zur Eindämmung des Klimawandels durch Steigerung der Kohlenstofffixierung in Rangelands in Einklang zu bringen.

Uncertainty and Speculators in an Auction for Emissions Permits

Auctions have become popular as means of allocating emissions permits in the emissions trading schemes developed around the world. Mostly, only a subset of the regulated polluters participate in these auctions along with speculators, creating a market with relatively few participants and, thus, incentive for strategic bidding. I characterize the bidding behavior of the polluters and the speculators, examining the effect of the latter on the profits of the former and on the auction outcome. It turns out that in addition to bidding for compliance, polluters also bid for speculation in the aftermarket. While the presence of the speculators forces the polluters to bid closer to their true valuations, it also creates a trade-off between increasing the revenue accrued to the regulator and reducing the profits of the auction-participating polluters. Nevertheless, the profits of the latter increase in the speculators' risk aversion.

Potential to decrease GHG emissions from biomass resources in China

This paper describes the environment issues which are caused by fossil fuel utilization, and the available of biomass resources and relevant applications in China and relevant policy for supporting biomass resources development. In addition the sustainable technology for energy and fuels generation in China and the advantages and disadvantages of technologies are presented as well. This paper aims to find out how the policy can promotes the biomass resource development and from environment aspect to see why the biomass resources should replace fossil fuels in the future. In this paper the life cycle assessment of straw biomass resource will be as an example to present the same amount of energy produced by straw and coal, the different amount of emission will be emitted.

Building support for carbon emissions mitigation: can we use an ocean acidification frame to promote support?

Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-06

Reducing Greenhouse Gas Emissions Through Alterations to the Public Right-of-Way

Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-06

Entwicklung von neuen Radiomarkierungsverfahren und deren Anwendung zur Synthese von Radiotracern für die Positronen-Emissions-Tomographie

In den letzten 30 Jahren hat sich die Positronen Emissions Tomographie (PET) zu einem der wichtigsten Instrumente in der klinischen Diagnostik entwickelt. Neben den ständigen technischen Verbesserungen verdankt die PET ihren klinischen Stellenwert vor allem dem ihr inhärenten Potenzial, physiologische und biochemische Prozesse auf molekularer Ebene und in Echtzeit darzustellen. Aufgrund der wachsenden Zahl neuer und krankheitsspezifischer Radiotracer nimmt sie auch auf dem Gebiet der Wirkstoffentwicklung sowie beim Monitoring von pharmakologischen Interventionen eine immer wichtigere Rolle ein. Grundlegend hierfür ist einerseits das intelligente Design innovativer und selektiver molekularer Sonden mit der Fähigkeit zur Visualisierung molekularer Targets, die in physiologischen und pathophysiologischen Prozessen involviert sind und andererseits die Entwicklung der dafür notwendigen fortschrittlichen Markierungsstrategien. Letzteres ist zentraler Bestandteil der radiochemischen Grundlagenforschung und Hauptgegenstand dieser kumulativen Promotionsarbeit, in dessen Rahmen ein neues „minimalistisches“ Protokoll zur Radiofluorierung ausgearbeitet wurde. Die Entwicklung der sog. „minimalistische“ Methode ermöglicht eine vereinfachte und zeitsparende Herstellung von unterschiedlichsten 18F-markierten Verbindungen, da sie weder der azeotropen Trocknung noch des Zusatzes einer Base oder anderer Additive bedarf. Das neue Radiomarkierungsverfahren umfasst eine direkte Elution von 18F- mittels alkoholischer Lösung der Ammonium-, Diaryliodonium- oder Triarylsulfoniumsalz Vorläufern. Nach Entfernung des Alkohols wird das resultierende [18F]Fluoridsalz in einem geeigneten Lösungsmittel erhitzt. Die hohe Effizienz der auf der „minimalistischen“ Methode basierenden Synthese bietet somit auch einen schnellen Zugang zu 18F-markierten Fluorbenzaldehyden ([18F]FBAs) in großen Aktivitätsmengen, was einen entscheidenden Vorteil für die Entwicklung neuer Markierungsmethoden mit Hilfe dieses Radiomarkierungsbausteins darstellt. Darauf aufbauend wurde, ausgehend von [18F]FBA, auf der Basis der Seyferth-Gilbert Homologisierung, ein innovatives Verfahren zur Synthese von bisher unbekannten 18F-markierten Fluorarylacetylenen entwickelt. Hierdurch konnten über Cycloadditions- und Kreuzkupplungsreaktionen unterschiedliche radiomarkierte Modellverbindungen sowie PET-Tracer hergestellt und somit die Vielseitigkeit der neuen radiomarkierten Synthone aufgezeigt werden. Die durch die „minimalistische“ Methode gesteigerte Effizienz der Synthese von [18F]FBA ermöglicht es ebenfalls, den bereits in der Literatur bekannten Markierungsbaustein C-(4-[18F]Fluorphenyl)-N-phenylnitron [18F]FPPN in ausreichenden Mengen zu produzieren und für die zielgerichtete Synthese diverser radiofluorierter -Lactame über die Kinugasa-Reaktion einzusetzen. Mit dem Erhalt der radiofluorierten β-Lactam-Peptid und -Protein-Konjugate in hohen radiochemischen Ausbeuten unter sehr milden Bedingungen, konnte die Eignung der Kinugasa-Reaktion als neues und leistungsstarkes Radiofluorierungsverfahren eindrucksvoll demonstriert werden. 

Monitoring Mercury Deposition: A Key Tool to Understanding the Link Between Emissions and Effects

Illinois State Water Survey/National Atmospheric Deposition Program

Measuring nitrous oxide emissions from conventional and controlled release fertilisers in south-east Queensland pineapple production

Nitrous oxide (N2O) is a potent greenhouse gas with a global warming potential 298 times higher than carbon dioxide. Soils are a natural source of N2O, contributing 65% of global emissions. This paper is the first in Australia to measure and compare N2O emissions from pre-plant controlled release (CR) and conventional granular (CV) fertilisers in pineapple production using static PVC chambers to capture N2O emissions. Farm 1 cumulative emissions from the CR fertiliser were 3.22 kg ha-1 compared to 6.09 kg ha-1 produced by the CV. At farm 2 the CV blend emitted 2.36 kg ha-1 in comparison to the CR blend of 2.92 kg ha-1. Daily N2O flux rates showed a relationship of direct response to rainfall and soil moisture availability. High emissions were observed for wheel tracks where increased N2O emissions may be linked to soil compaction and waterlogging that creates anaerobic conditions after rain events. Emission measurements over three months highlighted the inconsistencies found in other studies relative to reducing emissions through controlled release nitrogen. More investigations are required to verify the benefits associated with controlled release fertiliser use in pineapples, placement and seasonal timing to address N2O emissions in pineapples.

Review of greenhouse gas emissions from the storage and land application of farm dairy effluent

The amounts of farm dairy effluent stored in ponds and irrigated to land have steadily increased with the steady growth of New Zealand's dairy industry. About 80% of dairy farms now operate with effluent storage ponds allowing deferred irrigation. These storage and irrigation practices cause emissions of greenhouse gases (GHG) and ammonia. The current knowledge of the processes causing these emissions and the amounts emitted is reviewed here. Methane emissions from ponds are the largest contributor to the total GHG emissions from effluent in managed manure systems in New Zealand. Nitrous oxide emissions from anaerobic ponds are negligible, while ammonia emissions vary widely between different studies, probably because they depend strongly on pH and manure composition. The second-largest contribution to GHG emissions from farm dairy effluent comes from nitrous oxide emissions from land application. Ammonia emissions from land application of effluent in New Zealand were found to be less than those reported elsewhere from the application of slurries. Recent studies have suggested that New Zealand's current GHG inventory method to estimate methane emissions from effluent ponds should be revised. The increasing importance of emissions from ponds, while being a challenge for the inventory, also provides an opportunity to achieve mitigation of emissions due to the confined location of where these emissions occur. © 2015 © 2015 The Royal Society of New Zealand.

Effects of incomplete combustion on atmospheric chemistry: Black carbon climate forcing and global carbon monoxide emissions

This thesis is actually the composition of two separate studies aimed at further understanding the role of incomplete combustion products on atmospheric chemistry. The first explores the sensitivity of black carbon (BC) forcing to aerosol vertical location since BC has an increased forcing per unit mass when it is located above reflective clouds. We used a column radiative transfer model to produce globally-averaged values of normalized direct radiative forcing (NDRF) for BC over and under different types of clouds. We developed a simple column-weighting scheme based on the mass fractions of BC that are over and under clouds in measured vertical profiles. The resulting NDRF is in good agreement with global 3-D model estimates, supporting the column-weighted model as a tool for exploring uncertainties due to diversity in vertical distribution. BC above low clouds accounts for about 20% of the global burden but 50% of the forcing. We estimate maximum-minimum spread in NDRF due to modeled profiles as about 40% and uncertainty as about 25%. Models overestimate BC in the upper troposphere compared with measurements; modeled NDRF might need to be reduced by about 15%. Redistributing BC within the lowest 4 km of the atmosphere affects modeled NDRF by only about 5% and cannot account for very high forcing estimates. The second study estimated global year 2000 carbon monoxide (CO) emissions using a traditional bottom-up inventory. We applied literature-derived emission factors to a variety of fuel and technology combinations. Combining these with regional fuel use and production data we produced CO emissions estimates that were separable by sector, fuel type, technology, and region. We estimated year 2000 stationary source emissions of 685.9 Tg/yr and 885 Tg/yr if we included adopted mobile sources from EDGAR v3.2FT2000. Open/biomass burning contributed most significantly to global CO burden, while the residential sector, primarily in Asia and Africa, were the largest contributors with respect to contained combustion sources. Industry production in Asia, including brick, cement, iron and steel-making, also contributed significantly to CO emissions. Our estimates of biofuel emissions are lower than most previously published bottom-up estimates while our other fuel emissions are generally in good agreement. Our values are also universally lower than recently estimated CO emissions from models using top-down methods.

Quantifying nitrous oxide emissions from sugarcane cropping systems : Optimum sampling time and frequency

Nitrous oxide (N2O) emissions from soil are often measured using the manual static chamber method. Manual gas sampling is labour intensive, so a minimal sampling frequency that maintains the accuracy of measurements would be desirable. However, the high temporal (diurnal, daily and seasonal) variabilities of N2O emissions can compromise the accuracy of measurements if not addressed adequately when formulating a sampling schedule. Assessments of sampling strategies to date have focussed on relatively low emission systems with high episodicity, where a small number of the highest emission peaks can be critically important in the measurement of whole season cumulative emissions. Using year-long, automated sub-daily N2O measurements from three fertilised sugarcane fields, we undertook an evaluation of the optimum gas sampling strategies in high emission systems with relatively long emission episodes. The results indicated that sampling in the morning between 09:00–12:00, when soil temperature was generally close to the daily average, best approximated the daily mean N2O emission within 4–7% of the ‘actual’ daily emissions measured by automated sampling. Weekly sampling with biweekly sampling for one week after >20 mm of rainfall was the recommended sampling regime. It resulted in no extreme (>20%) deviations from the ‘actuals’, had a high probability of estimating the annual cumulative emissions within 10% precision, with practicable sampling numbers in comparison to other sampling regimes. This provides robust and useful guidance for manual gas sampling in sugarcane cropping systems, although further adjustments by the operators in terms of expected measurement accuracy and resource availability are encouraged. By implementing these sampling strategies together, labour inputs and errors in measured cumulative N2O emissions can be minimised. Further research is needed to quantify the spatial variability of N2O emissions within sugarcane cropping and to develop techniques for effectively addressing both spatial and temporal variabilities simultaneously.