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Vorhersage, Herkunft und Validierung von Tau, Raureif, Nebel und die Adsorption von Wasserdampf im Boden in landwirtschaftlichen Ökosystemen mithilfe eines Energiebilanzmodells, stabilen Isotopen des Wassers und Lysimeterdaten

Description: Tau, Raureif, Nebel, und die Adsorption von Wasserdampf im Boden sind die am wenigsten untersuchten sowie charakterisierten Komponenten und Prozesse des terrestrischen Wasserkreislaufs. Im Rahmen des Projektes REWET werden diese Komponenten und Prozesse für unterschiedliche Agrarökosysteme in humiden Gebieten umfassend quantifiziert und wichtige Beiträge zum Prozessverständnis erarbeitet. Die Komponenten wurden in den meisten Studien, die sich mit der Simulation von Ökosystemprozessen befassen, nicht berücksichtigt, da ihre Messung aufwendig ist und Methoden zur Vorhersage nur begrenzt anwendbar sind. In REWET sollen die Häufigkeit und Dauer des Auftretens dieser Komponenten sowie deren Mengen beispielhaft für acht verschiedene Agrarökosystem bestimmt werden. Die Quantifizierung erfolgt auf Basis von Daten hochpräziser wägbarer Lysimeter sowie zusätzlichen Blattfeuchte- und meteorologischen Messungen. Im ersten Schritt des Projektes sollen die treibenden abiotischen und biotischen Faktoren identifiziert werden, die die Bildung von Tau, Raureif, Nebel, und die Adsorption von Wasserdampf im Boden des jeweiligen Agrarökosystems steuern. Dabei wird erwartet, dass neben den atmosphärischen Bedingungen, die Oberflächentemperatur und die Struktur des Pflanzenbestandes eine entscheidende Rolle bei der Bildung der Komponenten spielt. Die identifizierten Schlüsselfaktoren und Messdaten werden anschließend dazu verwendet, um die Bildungsmechanismen mit dem Two-Source Energy Balance Model TSEB vorherzusagen und zu validieren. Hierbei soll die Implementierung der Oberflächentemperatur und Kalibrierung der Parameter der Landoberflächeneigenschaften (z.B. aerodynamische Wiederstand) helfen, die Prozesse im Model abzubilden. Das Model TSEB verwendet standardmäßig verfügbare meteorologische Parameter und soll zukünftig ermöglichen diese Komponenten auf der Landschaftsebene besser abschätzen zu können. Das Tau- und Nebelwasser wird über ein Jahr lang beprobt, um die Quellen der Tau- und Nebelfraktionen zu identifizieren. Die Isotopenzusammensetzung des Wassers und ihrer Lage zur local meteoric water line unterscheidet sich je nach Herkunft und Bildungsmechanismus der Komponente (z.B. Meer, Verdunstung). Die Kenntnisse zur Herkunftsquelle können dazu beitragen, mögliche Auswirkungen des Klimawandels auf die Bildung von Tau und Nebel abzuschätzen. Um die Bedeutung von Tau, Nebel oder Wasserdampfadsorption als zusätzliche Komponenten des Wasserhaushaltes für das Pflanzenwachstum zu bestimmen, werden die stabilen Isotope im Pflanzenwasser sowie deren Wasserpotentiale während einer Trockenperiode täglich gemessen. Aufgrund unterschiedlicher Fraktionierungsprozesse kann das Wasser in der Pflanze anhand der Steigung d17O-d18O dem Tau, Nebel oder Bodenwasser zugeordnet werden. Dies kann klären, ob die Pflanzen Wasser direkt über das Blatt aufnehmen und sich damit der Wasserstress in Pflanzen während Trockenperioden vermindert.

Types:

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Meteorologischer Parameter ? Wasserdampf ? Adsorption ? Agrarökosystem ? Bodenwasser ? Hydrogeologie ? Laubblatt ? Lysimetrie ? Nebel ? Pflanzenbestand ? Verdunstung ? Wasserstress ? Frost ? Biotischer Faktor ? Geoakkumulation ? Hydrochemie ? Limnologie ? Messdaten ? Siedlungswasserwirtschaft ? Studie ? Wasserkreislauf ? Pflanze ? Meeresgewässer ? Klimafolgen ? Hydrologie ? Wasserhaushalt ? Integrated Water Resources Management ? Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung ? Kalibrierung ? Urban Water Management ? Water Chemistry ?

Region: Nordrhein-Westfalen

Bounding boxes: 6.76339° .. 6.76339° x 51.21895° .. 51.21895°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI), Laboratoire de Physique et Mecanique des Milieux Heterogenes (Mitwirkung)
Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz (INRES), Bereich Bodenwissenschaften, Allgemeine Bodenkunde und Bodenökologie (Projektverantwortung)
Umweltbundesamt (Bereitstellung)
United States Department of Agriculture (USDA), Agricultural Research Service, Conservation and Production Research Laboratory (Mitwirkung)

Time ranges: 2021-01-01 - 2025-12-31

Alternatives

Language: Englisch/English
Title: PREdicting, origin, and validating of non-rainfall Water in agricultural EcosysTems using energy balance model, water stable isotopes, and lysimeter data
Description: Dew, hoar frost, fog, and water vapour adsorption in soils are the least studied and characterized components and processes of the terrestrial water cycle. Within the REWET project, these components and processes are quantified for different agro-ecosystems in humid areas and important contributions to the understanding of the processes are developed. The components have not been considered in most studies dealing with the simulation of ecosystem processes, as their measurement is costly and methods for prediction are only of limited applicability. In REWET, the frequency and duration of these components and their quantities will be determined exemplarily for eight different agroecosystems. The quantification will be based on data from high-precision weighable lysimeters as well as leaf wetness and meteorological measurements. In the first step of the project, the driving abiotic and biotic factors that control the formation of dew, hoar frost, fog, and water vapour adsorption in soils of the respective agro-ecosystem will be identified. It is expected that, in addition to atmospheric conditions, surface temperature and the structure of the canpoy play a decisive role in the formation of these components. The identified key factors and measurements will then be used to predict and validate the formation mechanisms using the Two-Source Energy Balance Model TSEB. The implementation of the surface temperature and calibration of land surface parameters (e.g. aerodynamic resistance) will help to capture the formation processes in the model. The TSEB model use standard meteorological parameters and should enable a better estimation of these components at the landscape level in the future. The dew and fog water will be sampled for more than one year to identify the sources of the dew and fog fractions. The isotope composition of the water and its position in relation to the local meteoric water line varies according to the origin and formation mechanism of the component (e.g. ocean, evaporation). Knowledge of the source of origin can help to estimate possible effects of climate change on the formation of dew and fog. To determine the significance of dew, fog or water vapour adsorption in soils as additional components of the water balance for plant growth, the stable isotopes in plant water and their water potentials are measured daily during a dry period. Due to different fractionation processes, the water in the plant can be assigned to dew, fog or soil water based on the slope d17O-d18O. This can clarify whether the plants can take up this intercepted water directly through the leaf and thus reduce water stress in plants during dry periods. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1138749

Resources

Webseite zum Förderprojekt
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/460817082 (Webseite)

Status

Aktiv

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