Variations in the strength of arctic freshwater export via the East Greenland Current (EGC) can affect thermohaline circulation and the strength of the Subpolar Gyre and, therefore, can modulate the northward heat transport in the North Atlantic Ocean. To assess the role of the EGC in the mid to late Holocene North Atlantic climate variability, its palaeoceanographic history and spatial extent will be studied at three key sites; two sites in the EGC core (Foster Bugt and Nansen Trough) and one site in the Subpolar Front area (SPF; Reykjanes Ridge). For the first time, palaeoceanographic data sets, spanning the last 6000 years, for the EGC core will be produced at a multi-decadal to centennial time scale. A multi-proxy approach, combining foraminifera, diatom, dinoflagellate as well as stable isotope, trace element (Mg/Ca) and IP25 analyses on the same sample set will be performed in close collaboration with national and international project partners. The proposed reconstructions will be linked to marine and terrestrial high-resolution studies from the North Atlantic Drift, the West Greenland Current, the Fram Strait, the Baltic Sea and continental Europe, in order to investigate the timing (in-phase/out-of-phase) of mid to late Holocene climatic oscillations in the different regions. Reconstructing the role of the EGC at high resolution will increase our understanding of trigger mechanisms underlying natural mid to late Holocene climate variability in the North Atlantic region.
Mofetten sind natürliche Gasaustritte, an denen CO2 entlang von Störungszonen aus dem Erdmantel aufsteigt und stellen als solche natürliche Fenster zu magmatischen/vulkanischen Prozessen in der Tiefe dar. Ziel der vorgeschlagenen Untersuchungen an Mofetten ist der physikalische Zusammenhang zwischen Fluideigenschaften, ihrer Migrationspfade und Erdbeben. Der Einsatz modernste Fluidmesstechnik stellt einen komplett neuen Ansatz dar im Vergleich zur Strategie diskreter Probennahmen während der letzten Jahrzehnte. Zusammensetzung und isotopische Signatur der Gase werden kontinuierlich in-situ in verschiedenen Tiefen analysiert. Weltweit einmalig, lassen sich so die aufsteigenden Mantelfluide entlang eines vertikalen Geradienten aus einer Tiefe von mehreren Hundert Metern bis an die Erdoberfläche verfolgen. Dies kann Hinweise auf die Ursache zeitlicher Veränderungen geben, die in Zusammenhang mit der Öffnung von fault-valves, der Zumischung krustaler Fluide zu einer stetigen Mantelentgasung, oder einer möglichen Freisetzung von Wasserstoff bei Bruchvorgängen stehen. Als Untersuchungsobjekt wurde die Hartousov Mofette ausgewählt. Detaillierte Messungen vor, während und nach der Bohrung eines 300 m tiefen Bohrlochs geben Aufschluss über einen möglichen Einfluss der Bohrtätigkeiten auf das lokale und regionale Fluidregime. Periodisch werden Proben zur Edelgasanalytik und detaillierten Isotopenanalyse entnommen. Die Arbeiten stehen in direktem Zusammenhang mit der für 2019 geplanten Fluidbohrung im Rahmen ICDP Projektes 'Drilling the Eger Rift: Magmatic fluids driving the earthquake swarms and the deep biosphere'.
Es gibt immer mehr Beweise für das Zusammenspiel von Ökologie und Evolution auf der gleichen Zeitskala, die die Reaktionen der Gemeinschaft prägt. Es ist jedoch noch wenig darüber bekannt, wie Stressoren (wie zum Beispiel Chemikalien) ökologisch-evolutionäre Dynamik beeinflussen und Artengemeinschaft verändert. Es ist jedoch wichtig den Einfluss von Stressoren auf ökologisch-evolutionären Dynamik zu verstehen um Vorhersagen zu können, wie sich Artengemeinschaften an Umweltveränderungen anpassen. In diesem Projekt plane ich die Rolle von chemischen Stressoren auf ökologisch-evolutionäre Dynamiken in gestörten Artengemeinschaften und die Veränderungen auf struktureller und funktionaler (Rettung, Maske, Divergenz) Ebene zu untersuchen. Dafür plane ich Chemostat-Experimente und experimentelle Assays zu kombinieren, um die chemische Belastung zu manipulieren und das Auftreten ökoevolutionärer Dynamiken in einer mikrobiellen Gemeinschaft zu untersuchen. Darüber hinaus plane ich, Veränderungen in der Gemeinschaftsstruktur und -funktion unter wiederholter chemischer Belastung zu bewerten und den zugrunde liegenden Mechanismus im Detail zu untersuchen, indem ich das Potenzial für Ökologie und Evolution manipuliere. Für die Experimente werde ich eine mikrobielle Gemeinschaft verwenden, die aus einem Protisten als Wirt, seinem Virus, einem Virophage und einem Beutebakterium für den Protist besteht. Die Beobachtung der Gemeinschaftsdynamik in gestörten und ungestörten Umgebungen und die Beobachtung ökologischer (Populationsdynamik, Gemeinschaftsstruktur und -funktion) und evolutionärer Veränderungen (Wirtsresistenz, Virusinfektion und Bakterienabwehr) im Laufe der Zeit wird es mir ermöglichen, das Zusammenspiel von Ökologie und Evolution und die Rolle des chemischen Stressors für die gesamte Gemeinschaftsdynamik, -struktur und -funktion zu bewerten. Die Ergebnisse dieses Projekts werden zum Verständnis der Fähigkeit von Gemeinschaft beitragen, Umweltveränderungen abzufedern, und die unterschiedlichen Rollen von Ökologie und Evolution in diesen Reaktionen.
Im letzten Jahrzehnt war der grönländische Eisschild mehreren Extremereignissen ausgesetzt, mit teils unerwartet starken Auswirkungen auf die Oberflächenmassebilanz und den Eisfluss, insbesondere in den Jahren 2010, 2012 und 2015. Einige dieser Schmelzereignisse prägten sich eher lokal aus (wie in 2015), während andere fast die gesamte Eisfläche bedeckten (wie in 2010).Mit fortschreitendem Klimawandel ist zu erwarten, dass extreme Schmelzereignisse häufiger auftreten und sich verstärken bzw. länger anhalten. Bisherige Projektionen des Eisverlustes von Grönland basieren jedoch typischerweise auf Szenarien, die nur allmähliche Veränderungen des Klimas berücksichtigen, z.B. in den Representative Concentration Pathways (RCPs), wie sie im letzten IPCC-Bericht genutzt wurden. In aktuellen Projektionen werden extreme Schmelzereignisse im Allgemeinen unterschätzt - und welche Konsequenzen dies für den zukünftigen Meeresspiegelanstieg hat, bleibt eine offene Forschungsfrage.Ziel des vorgeschlagenen Projektes ist es, die Auswirkungen extremer Schmelzereignisse auf die zukünftige Entwicklung des grönländischen Eisschildes zu untersuchen. Dabei werden die unmittelbaren und dauerhaften Auswirkungen auf die Oberflächenmassenbilanz und die Eisdynamik bestimmt und somit die Beiträge zum Meeresspiegelanstieg quantifiziert. In dem Forschungsprojekt planen wir zudem, kritische Schwellenwerte in der Häufigkeit, Intensität sowie Dauer von Extremereignissen zu identifizieren, die - sobald sie einmal überschritten sind - eine großräumige Änderung in der Eisdynamik auslösen könnten.Zu diesem Zweck werden wir die dynamische Reaktion des grönländischen Eisschilds in einer Reihe von Klimaszenarien untersuchen, in denen extreme Schmelzereignisse mit unterschiedlicher Wahrscheinlichkeit zu bestimmten Zeitpunkten auftreten, und die Dauer und Stärke prognostisch variiert werden. Um indirekte Effekte durch verstärktes submarines Schmelzen hierbei berücksichtigen zu können, werden wir das etablierte Parallel Ice Sheet Model (PISM) mit dem Linearen Plume-Modell (LPM) koppeln. Das LPM berechnet das turbulente submarine Schmelzen aufgrund von Veränderungen der Meerestemperatur und des subglazialen Ausflusses. Es ist numerisch sehr effizient, so dass das gekoppelte PISM-LPM Modell Ensemble-Läufe mit hoher Auflösung ermöglicht. Folglich kann eine breite Palette von Modellparametern und Klimaszenarien in Zukunftsprojektionen in Betracht gezogen werden.Mit dem interaktiv gekoppelten Modell PISM-LPM werden wir den Beitrag Grönlands zum Meeresspiegelanstieg im 21. Jahrhundert bestimmen, unter Berücksichtigung regionaler Veränderungen von Niederschlag, Oberflächen- und Meerestemperaturen, und insbesondere der Auswirkungen von Extremereignissen. Ein Hauptergebnis wird eine Risikokarte sein, die aufzeigt, in welchen kritischen Regionen Grönlands zukünftige extreme Schmelzereignisse den stärksten Eisverlust zur Folge hätten.
Magnetic properties of ferrimagnetic minerals depend on their crystal lattice, anisotropy, chemical composition and grain size. The latter parameter is strongly controlled by microstructures, which are significant for the interpretation of the magnetic properties of shocked magnetic minerals. Fracturing and lattice defects are the main causes for magnetic domain size reduction and generate an increase in coercivity and the suppression of magnetic transitions (e.g. 34 K transition in pyrrhotite, Verwey transition in magnetite).Especially for an adequate investigation of shock-induced modifications in ferromagnetic minerals, a combination of microstructural and magnetic measurements is therefore essential.This project focusses on two significant aspects of extreme conditions - the consequence of shock waves on natural material on Earth and on the magnetic mineralogy of exotic magnetic minerals in iron meteorites. In order to obtain general correlations between deformation structures and magnetic properties, the specific magnetic properties and carriers as well as microstructures of samples from two impact structures in marine targets (Lockne and Chesapeake Bay) will be compared with shocked magnetite ore and magnetite-bearing target lithologies from outside the crater (Lockne) as well as from undeformed megablocks within the crater (Chesapeake Bay). We will test the hypothesis if shock-related microstructures and associated magnetic properties can significantly be overprinted by postshock hydrothermal alteration. We especially want to focus on the Verwey transition (TV) as lower TVs are described for shocked impact lithologies. Hence, the main focus of this study lies on magneto-mineralogical investigations which combine low- and high-temperature magnetic susceptibility and saturation isothermal remanent magnetization with mineralogical and microstructural investigations. The same methods will then be used for the investigation of iron meteorites, whose magnetic properties are often controled by exotic magnetic minerals like cohenite, schreibersite and daubreelite in addition to the metal phases. Magnetic transition temperatures of those phases are poorly documented in relation to their chemical composition as well as to their crystallographic and microstructural configuration. For a general understanding of shock-related magnetization processes in extraterrestrial and terrestrial material, however, it is crucial to obtain a general correlation between the initial 'unshocked' state and the subsequent shock- and alteration-related overprints.
The goal of this project is to capture and analyse fluctuations of the fresh water in the western Nordic Seas and to understand the related processes. The East Greenland Current in the Nordic Seas constitutes an important conduit for fresh water exiting the Arctic Ocean towards the North Atlantic. The Arctic Ocean receives huge amounts of fresh water by continental runoff and by import from the Pacific Ocean. Within the Arctic Ocean fresh water is concentrated at the surface through sea ice formation. The East Greenland Current carries this fresh water in variable fractions as sea ice and in liquid form; part of it enters the central Nordic Seas, via branching of the current and through eddies. It controls the intensity of deep water formation and dilutes the water masses which result from convection. The last decades showed significant changes of the fresh water yield and distribution in the Nordic Seas and such anomalies were found to circulate through the North Atlantic. In this project the fresh water inventory, its spatial distribution and its pathways between the East Greenland Current and the interior Greenland and Icelandic seas shall be captured by autonomous glider missions. The new measurements and existing data will, in combination with the modeling work of the research group, serve as basis for understanding the causes of the fresh water variability and their consequences for the North Atlantic circulation and deep water formation.
Der anthropogene Wassernutzung und der Klimawandel können drastische negative Auswirkungen auf die Ökosysteme der Seen haben. Das auffälligste Beispiel für die Fragilität der Binnengewässer ist die 'ökologische Katastrophe des Jahrhunderts' vom Aralsee. Die Folgen der Austrocknung des Aralsees sind bis heute nicht vollständig geschätzt. Eine neue Erkenntnis des Projektteams, die für die geplante Studie von zentraler Bedeutung ist, war die Entdeckung der meromiktischen (permanenten) Schichtung, die sich im größten verbleibenden Meeresbecken, dem Großen Aral, zu entwickeln begann. Unsere Beobachtungen im Zeitraum 2015-2018 weisen darauf hin, dass der See sich in einer Übergangsphase der 'Meromiktisierung' befindet, die durch die Wasserregulierung in den einströmenden Flüssen und durch klimabedingte Änderungen des regionalen Wasserhaushalts beschleunigt wird. Ein solcher Übergang deutet auf akute Änderungen im biogeochemischen Regime hin. Einige von ihnen, beispielsweise ein rascher Anstieg der Methankonzentration im See, wurde vom Projektteam bereits registriert. Um die Mechanismen der Meromiktisierung zu quantifizieren und ihre Auswirkungen auf die regionalen Skalen zu bewerten, schlagen wir vor, eine Reihe von Feldforschungsmethoden, wie Überwachung des Schichtens und des Sauerstoffregimes, direkte Schätzungen der mikrobiellen Aktivität, Methankonzentration und Emissionen sowie turbulenter Stoffübertragung über die Wassersäule, stabile Isotopenuntersuchungen des Wasserhaushaltes anzuwenden, ergänzt durch Modellierung und Daten aus Fernerkundung. Die gegenwärtige Situation im Großen Aral ermöglicht es, beispiellose Veränderungen des Ökosystems des Sees zu verfolgen, die durch die größten Bedrohungen für die Binnengewässer der Welt verursacht wurden: der zunehmende Wasserverbrauch und die klimabedingte Veränderung des Wasserbudgets. Eine zeitnahe und detaillierte Untersuchung der Transformationen im Ökosystem vom Großen Aral würde somit zu einem 'Worst-Case' -Szenario für andere große abflusslosen Seen in Trockengebieten darstellen, die von denselben anthropogenen Treibern bedroht sind. Als Ergebnis dieses Projekts wird eine Quantifizierung des derzeitigen Mischungsregimes im Großen Aral sowie eine Einschätzung der zukünftigen Tendenz beim saisonalen bis mehrjährigen Mischungsverhältnissen und deren Auswirkungen auf Biogeochemie, insbesondere Methanproduktion und Biodiversität, erwartet.
Bedeutung des Projekts für die Praxis: - Falsche Bewirtschaftungsintensität bedeutet für ca.30.000 Milchviehbetriebe mittelfristig einen enormen wirtschaftlichen Schaden (über 70 Mio. Euro jährlich) - Überzogene Leistungsansprüche an die Wiederkäuer führen dazu, dass das betriebliche System nicht mehr kreislaufbasiert laufen und negative Umweltwirkungen auftreten können - Ökonomische Bewertung der Bewirtschaftungsintensität kann die Standortanpassung fördern und dadurch eine Steigerung der wirtschaftlichen Effizienz der grünlandbasierten Milchproduktion erreichen - Dokumentation objektiver Veränderungen auf Dauerwiesen sind für die Beratung, aber vor allem für die Landwirte selbst essentiell, um durch die maßgeschneiderte Auswahl von Bewirtschaftungsmaßnahmen und -intensitäten eine nachhaltige Aufrechterhaltung der umweltgerechten Produktivität zu gewährleisten - Neue Erkenntnisse können unter Berücksichtung maßgeblicher Kriterien die Beratung für die Grünland- und Viehwirtschaft deutlich verbessern, weil eine regionalisierte Beratung möglich wird - Basis für künftige Förderungsprogramme für Dauergrünland, welche in der Lage wären auf die regionalen Standortunterschiede (Boden, Klima, Wasser, Produktionskosten) Rücksicht zu nehmen - Daten und Versuchsergebnisse sind für den Unterricht an den Landwirtschaftlichen Fachschulen von großem Wert, weil die Schüler unmittelbar von der Forschungskooperation profitieren können. Fortschritte bei Tierzüchtung und Milchviehmanagement führten zur Steigerung der Milchleistung von 1995 auf 2016 um 2.227 kg Milch/Kuh und Jahr, das entspricht einem jährlichen Zuwachs von ca. 106 kg. Laut Rinderzucht Austria (ZAR) lag die durchschnittliche Milchleistung der österreichischen Kontrollkühe im Jahr 2016 bei (75 % der gesamten Population) bei ca. 7.425 kg Milch. Diese Entwicklung fordert zwingend eine parallele Leistungsverbesserung der pflanzenbaulichen Seite auf den Grünlandflächen. Den Dauerwiesen werden in Abhängigkeit von vielen Einflussfaktoren Grenzen im Hinblick auf Ertrag und Qualität aufgezeigt, sodass die Kluft zwischen geforderter Produktivität und effektiv erzieltem Ergebnis sehr groß werden kann. Die Leistungsfähigkeit des Dauergrünlandes wird durch die Wahl der Bewirtschaftungsmaßnahmen, aber auch durch die gegebenen Wetterbedingungen (Sommertrockenheit, Starkregen, Hagel, etc.) sehr stark beeinträchtigt. Das komplexe Ökosystem Wiese (Pflanzenbestand, Insekten, Tiere) reagiert auf die Einflüsse unterschiedlicher Faktoren mit einer positiven oder negativen Veränderung von diversen Kennwerten, welche sich jedoch oft erst durch eine langfristige Beobachtung verifizieren lassen. Die nachhaltige Sicherstellung einer umweltgerechten Bewirtschaftung und ökonomischen Produktivität von Dauerwiesen erfordert daher ein ausgewogenes Bewirtschaftungsmanagement durch das Zusammenspiel von Nutzungshäufigkeit, Düngungsintensität und Pflegemaßnahmen, welche auf den Standort angepasst sein sollten. Text gekürzt
Das Energiekonzept der Bundesregierung sieht seit Oktober 2010 einen Energiemix bei der Stromerzeugung für 2050 vor, bei dem der Anteil erneuerbarer Energien auf 80 % gesteigert wird. Bislang sind die deutschen Stromnetze nicht flächendeckend auf den Transport des Stroms aus erneuerbaren Energien ausgelegt. Demzufolge sind große Infrastrukturmaßnahmen geplant, die mit erheblichen Einwirkungen auf das Schutzgut Boden durch die Verlegung der Kabel verbunden sein werden. Neben Veränderungen in der Bodenstruktur führen Erdkabel auch zu einer erheblichen Wärmeabgabe an den umliegenden Boden. Die Zusammenhänge und Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum, die Ertragsfähigkeit des Standortes durch alternative bodenschonende Baumaßnahmen sowie mögliche thermische Verluste der Erdkabel sind nur unzulänglich erforscht. Ziel des Projektes ist, statistisch abgesicherte Daten zum Einfluss von Erdkabeltrassen auf landwirtschaftliche Böden und Nutzpflanzen zu erheben und zu evaluieren. Die übergeordneten Ziele fügen sich in die wissenschaftlichen, wirtschaftlichen, gesellschaftlichen und politischen Ziele zum Ausbau erneuerbarer Energien in Deutschland und leisten einen wesentlichen Erkenntnisgewinn, der durch die angewandten Methoden auf andere Standorte übertragbar ist.
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