Estuaries and coasts are characterized by ecological dynamics that bridge the boundary between habitats, such as fresh and marine water bodies or the open sea and the land. Because of this, these ecosystems harbor ecosystem functions that shaped human history. At the same time, they display distinct dynamics on large and small temporal and spatial scales, impeding their study. Within the framework of the OTC-Genomics project, we compiled a data set describing the community composition as well as abiotic state of an estuary and the coastal region close to it with unprecedented spatio-temporal resolution. We sampled fifteen locations in a weekly to twice weekly rhythm for a year across the Warnow river estuary and the Baltic Sea coast. From those samples, we measured temperature, salinity, and the concentrations of Chlorophyll a, phosphate, nitrate, and nitrite (physico-chemical data); we sequenced the 16S and 18S rRNA gene to explore taxonomic community composition (sequencing data and bioinformatic processing workflow); we quantified cell abundances via flow cytometry (flow cytometry data); and we measured organic trace substances in the water (organic pollutants data). Processed data products are further available on figshare.
Veranlassung Die aktuellen, trockenen Jahre haben gezeigt, dass an den Bundeswasserstraßen im Binnenland und den Ästuaren in Zeiten des Klimawandels wieder vermehrt mit Eutrophierungs-Phänomenen zu rechnen ist. Das Fischsterben in der Oder, ausgelöst durch das verstärkte Wachstum der Alge Prymnesium parvum und der von ihr gebildeten Toxine, die mittlerweile regelmäßig auftretenden Cyanobakterienblüten an der Mosel oder auch die wieder verstärkt auftretende Sauerstoffproblematik in vielen Fließgewässern wie z. B. der Elbe sind die prominentesten Beispiele dieser Entwicklung (Abb. 1). Nicht nur in den Medien, der Öffentlichkeit und in der nationalen und internationalen Politik, auch bei den verwaltenden Behörden wie den Landesämtern oder der Wasserstraßen und Schifffahrtsverwaltung des Bundes erregt dieses Thema große Aufmerksamkeit und Besorgnis. Eutrophierung ist eines der zentralen Wasserqualitätsprobleme, die in der Nationalen Wasserstrategie der Bundesregierung benannt werden. Ihre Vermeidung, insbesondere im Ästuar- und Küstenbereich, ist „Vision“ der Nationalen Wasserstrategie und entspricht dem nationalen Umweltziel 1 aus der Umsetzung der Europäischen Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie. Die Gründe für diese Eutrophierungsphänomene liegen in den ungewöhnlich langen, trockenen und warmen Wetterperioden in den Frühjahrs- und Sommermonaten der vergangenen Jahre. Diese führen nicht nur zu einem Anstieg der Wassertemperatur und ausreichender Lichtverfügbarkeit, auch der Abfluss in den Bundeswasserstraßen nimmt ab, während die Aufenthaltszeit des Wassers gerade in staugeregelten Bereichen ansteigt. All diese Faktoren sind wachstumsfördernd für Algen und Cyanobakterien. Durch den geringen Abfluss werden zudem eingeleitete Substanzen nicht mehr ausreichend verdünnt. Im Falle der Oder führten durch den Bergbau eingeleitete Salze erst dazu, dass die Brackwasseralge Prymnesium parvum ein ideales Habitat vorfand. Es besteht daher starker Bedarf, solche Kipppunkte von Gewässern frühzeitig zu erkennen und über ein Monitoringprogramm im Krisenfall die Handlungsfähigkeit der zuständigen Behörden zu verbessern. Dazu ist es zunächst notwendig, das Potenzial der Bundeswasserstraßen für die Massenentwicklung von schädlichen Algen und Cyanobakterien zu evaluieren und damit zu klären, an welchen Bundeswasserstraßen das Risiko für schädliche Algenblüten besteht. Es gibt verschiedene Algen, andere Protisten und Cyanobakterien, die das Potenzial schädlicher Auswirkungen auf das Ökosystem und die menschliche Gesundheit haben. Die Nischen oder Habitate, in denen diese Arten vorkommen sind zwar begrenzt, es ist jedoch nachgewiesen, dass durch den Menschen verursachte Phänomene (Klimawandel, Einleitung von Nährstoffen und Salzen) die Ausbreitung schädlicher Algen befördern und es dadurch zu massenhaften Entwicklungen dieser kommt. Es ist nicht bekannt, in welchen der Bundeswasserstraßen mögliche Habitate für diese schädlichen Organismen derzeit bestehen oder auch in Zukunft unter einem Klimawandelszenario entstehen könnten. Diese Lücke soll in diesem Projekt geschlossen werden. Ziele - Identifizierung der TOP10 HABs (engl. „Harmful Algae Blooms“ = schädliche Algenblüten), also der 10 Arten, die am wahrscheinlichsten in großen Fließgewässern eine schädliche Algenblüte bilden und Charakterisierung ihrer Umweltanforderungen - Erstellung und Veröffentlichung von Steckbriefen der TOP10 HABs - Zusammenstellung von Umweltdaten für eine Risikoanalyse schädlicher Phytoplankton-Massenentwicklungen - Analyse des trophischen Potenzials der Bundeswasserstraßen, d. h. der theoretischen Möglichkeit für eine Phytoplankton-Massenentwicklung in den Bundeswasserstraßen.
Light emerging from natural water bodies and measured by remote sensing radiometers contains information about the local type and concentrations of phytoplankton, non-algal particles and colored dissolved organic matter in the underlying waters. An increase in spectral resolution in forthcoming satellite and airborne remote sensing missions is expected to lead to new or improved capabilities to characterize aquatic ecosystems. Such upcoming missions include NASA's Plankton, Aerosol, Cloud, ocean Ecosystem (PACE) Mission; the NASA Surface Biology and Geology observable mission; and NASA Airborne Visible / Infrared Imaging Spectrometer (AVIRIS) - Next Generation airborne missions. In anticipation of these missions, we present an organized dataset of geographically diverse, quality-controlled, high spectral resolution inherent and apparent optical property (IOP/AOP) aquatic data. The data are intended to be of use to increase our understanding of aquatic optical properties, to develop aquatic remote sensing data product algorithms, and to perform calibration and validation activities for forthcoming aquatic-focused imaging spectrometry missions. The dataset is comprised of contributions from several investigators and investigating teams collected over a range of geographic areas and water types, including inland waters, estuaries and oceans. Specific in situ measurements include coefficients describing particulate absorption, particulate attenuation, non-algal particulate absorption, colored dissolved organic matter absorption, phytoplankton absorption, total absorption, total attenuation, particulate backscattering, and total backscattering, as well as remote sensing reflectance, and irradiance reflectance.
Zweck und Ziel: Mit den Untersuchungen sollen in Aestuarien die Einfluesse der Gezeiten, der morphologischen Struktur und der Meteorologie (Wind) auf die Transport- und Vermischungsvorgaenge aufgezeigt werden, wobei eine qualitative und quantitative Erfassung lokaler hydrodynamischer Vorgaenge angestrebt wird. Besondere Aufmerksamkeit richtet sich hierbei auf die Laengsvermischung in den Rinnen und die Quervermischung mit den seitlich angrenzenden Flachwasserzonen. Die vorgesehenen Messungen, die in der Jade und im Weseraestuar erfolgen sollen, dienen der Gewinnung von Basisdaten fuer mathematische Modelle. Ausfuehrung: Meteorologische Daten werden in den Sommer- und Herbstmonaten in der Naehe des Leuchtturms Hoher Weg von einer auf Magnetband registrierenden Messeinrichtung erfasst. Temperatur- und Stroemungsmessungen erfolgen im umliegenden Aestuargebiet. Ergaenzend dazu werden kombinierte Quer- und Laengsprofile (Temperatur, Leitfaehigkeit und Sauerstoffgehalt) in Jade und Weser aufgenommen. Ergebnisse: Durch die Laengs- und Querprofilmessungen konnten ueber die zeitlich und oertlich in ihren Auswirkungen veraenderlichen Einflussgroessen, wie industrielle Waermeeinleitungen, Waermeaustausch mit der Atmosphaere sowie seeseitiger An- und Abtransport von Waerme, mannigfaltige Informationen gewonnen werden. Die langjaehrigen Messungen im Weser-Aestuar und in der Jade lieferten insbesondere Erkenntnisse ueber die Groessenordnung der einzelnen Transportvorgaenge.
Seltenerdelemente und Yttrium (SEY), einschließlich Nd-Isotope, werden häufig als geochemische Proxys für frühere und rezente Umweltbedingungen und -prozesse verwendet. In den letzten Jahren wurde die Verwendung dieser Proxys zur Rekonstruktion frühzeitlicher Meerwasserchemie und die Nachverfolgung von Wassermassen in Frage gestellt, da die Primärsignale des Meerwassers in den Sediment-Archiven während der frühen Diagenese überprägt werden können. Die Wechselwirkung zwischen Porenwasser und Festphase kann zur Fraktionierung und Veränderung der SEY-Muster und der Nd-Isotopensignatur führen. Die zugrunde liegenden Prozesse sind noch wenig erforscht. Das Ziel des hier vorgeschlagenen Projekts ist es, aufzudecken, welchen Einfluss die Redox-Zonierung und die Lithologie auf die SEY-Zusammensetzung im Porenwasser und die beteiligten Prozesse im Sediment haben. Zur Beantwortung dieser Frage werden Proben aus der pazifischen und atlantischen Tiefsee, dem Kontinentalrand vor Neuschottland und der Amazonasmündung entnommen, analysiert und ausgewertet. Die SEY-Konzentrationen und die Nd-Isotopenzusammensetzung im Porenwasser, in der festen Phase und im darüber liegenden Meerwasser werden verglichen, um die Fraktionierung, Veränderung und Konservierung der Proxys zu identifizieren. Die vier Lokationen wurden aufgrund ihres unterschiedlichen Organik-Gehalts und der daraus resultierenden Redox-Zonierung sowie des variablen kontinentalen Eintrags ausgewählt. Die vorgeschlagene systematische Untersuchung der SEY im Porenwasser wird die Lücke in der paläozeanografischen Forschung schließen, unter welchen Umwelteinflüssen SEY-Proxys zuverlässig sein können und unter welchen Bedingungen sie nicht zuverlässig sind. Messwerte werden dringend benötigt, da bei Modellierungen und experimentellen Arbeiten keine guten Informationen zu Eingabevariablen und realistischen Randbedingungen vorliegen. Die vorgeschlagene Forschung wird neue Daten zu den bisher wenigen, bis gar nicht, verfügbaren Daten zu SEY-Konzentrationen und der Nd-Isotopenzusammensetzung in (insbesondere oxischen) Porenwässern liefern.
Question: Dr Mischel, why was GRDC set up, and how long has it been hosted by BfG? Dr Simon Mischel: GRDC has been hosted by BfG since 1988. However, its origins lie in the first Global Atmospheric Research Programme, for which the WMO collected discharge data in the early 1980s. In actual fact, the primary aim of this programme was to collect physical parameters to gain a better understanding of processes in the atmosphere. However, it quickly became clear that discharge data plays a huge role in improving understanding of the climate. To begin with, this initial data set, which forms the core of GRDC, was hosted by LMU Munich. To establish a permanent service provision, the WMO mandated BfG, a departmental research institute of the German Federal Government, to set up GRDC. Finally, on 14 November 1988, the Global Runoff Data Centre was officially established at BfG in Koblenz under the auspices of the WMO. What is the main function of GRDC, and where does the data come from? Ever since it was set up, the core function of GRDC has been to collect and maintain historical river discharge data and make this available for international research projects. The data comes primarily from the national hydrological services in the WMO member states. Data is transmitted on a voluntary basis, but various WMO resolutions encourage the member states to supply data to GRDC. Support from the WMO is therefore hugely important to us. Once we’ve received the data, we check it, convert it into a standardised format and add it to our database. Users anywhere in the world can then download the data via the GRDC data portal. We have been working successfully in this way – as a facilitator between producers and us-ers of hydrological data – for some 35 years. We have also been a key partner in a number of data collection and data management projects. Why is discharge data important, and for which studies is it used? The “discharge” hydrological parameter is an important variable, both in the global water cycle and for water resource management. Moreover, discharge is also a relevant climate variable, since the flow of freshwater into oceans has an impact on temperature distribution, the salt content of the seas and oceanographic circulation systems. According to our statistics, over the last two years, GRDC data was requested by users from more than 130 countries. Around three quarters of all the associated studies are connected to the climate or hydrometeorology, and the data is frequently used to calibrate and validate numerical models, such as in relation to hydrological drought and flood monitoring services. Users range from students who need the data for a thesis or dissertation to international research programmes and organisations conducting global studies. GRDC itself is also involved in some of these studies, such as the WMO “State of Global Water Resources” report and the “Global Climate Observing System (GCOS)” report, the findings of which directly inform UN Climate Change Conferences. How good is the data coverage, and in what resolution is the data available? GRDC hosts the most extensive global database of quality-controlled discharge data – year-book data or historical data. We collect only daily and monthly mean values – no unverified real-time data is collected. We currently have discharge data from approximately 10,700 stations in 160 countries in the database. Most of these stations are in Europe and North America, and the average time-record length is 40 years. The longest time record, which originates from the Dresden station on the Elbe, dates back to 1806. It is important that we map data sets that are as long and complete as possible for climate research and hydrological modelling. We particularly include data from stations that reflect the hydrology of a river or region. Stations located in the estuaries of major rivers are also important for better quantifying the volume of freshwater entering our oceans. Stations where there is minimal human influence are also valuable and attract a great deal of interest in relation to global change and climate change. Discharge is just one of many important hydrological parameters. Are there other global data centres? GRDC works in close collaboration with the International Centre for Water Resources and Global Change (ICWRGC), which is based at BfG. ICWRGC also hosts two other global water data centres, namely the GEMS/Water Data Centre (GWDC), which collects water quality data on behalf of the United Nations Environment Programme, and the International Soil Moisture Network ISMN. In Germany, there is also the Global Precipitation Climatology Centre (GPCC), which is operated by Germany’s National Meteorological Service DWD. World-wide, there are also other global water data centres, which are collectively responsible for collecting different parameters relating to the hydrological cycle (e.g. for groundwater, isotopes, lake observations and glacier observations). These are operated by other nations and under the auspices of various organisations. They are important partner data centres for us, and we work in close collaboration with them in the context of the Global Terrestrial Network – Hydrology (GTN-H), which is hosted in the ICWRGC under a mandate from the WMO. The GTN-H is a Global Climate Observing System (GCOS) programme. In this international network, we are a strong partner in the UN-Water “family” and contribute towards United Nations reporting. As the new head of GRDC, which challenges are you looking forward to? As the new head, I am naturally keen to successfully carry forward the GRDC brand – a brand that is held in high esteem all over the world – and to continue looking after and expanding existing collaborations. To give you some examples, these particularly include contact with our users, data suppliers, the WMO as patron, ICWRGC as an international partner at BfG and our partner data centres. However, as a team, we are, of course, also aware of the very fast technical progress that is being made in relation to data and digitalisation. For example, the global call for open and large datasets that comply with the FAIR (findable, accessible, interoperable, reusable) principles is constantly growing. We are therefore already working, step by step, on making GRDC “fair”. This includes use of free software and offering our users access to data via data repositories and programming interfaces. A recent milestone in this respect is the publication of the Caravan dataset. With this, we can offer researchers a partial dataset of free GRDC stations, including meteorological data and river basin attributes. Our aim is to develop GRDC as a digital service provider for global discharge data and operate it at BfG on the basis of reliable data infrastructure.
Die BAW liefert als Teil des DAS-Basisdienstes Informationen zu den Auswirkungen des Klimawandels auf die als Wasserstraßen genutzten Flüsse, Ästuare und das Küstenvorfeld der Deutschen Bucht. Es können unter anderem Daten und Änderungssignale zu mittlerer Wassertiefe, Strömungs- und Fließgeschwindigkeiten, Gütertransportmengen sowie Tidekennwerten visualisiert und abgerufen werden. Die modellgestützten Daten stellen im Rahmen der Klimawandelfolgenforschung die letzte Stufe der „Übersetzung“ projizierter klimatischer Änderungen auf das konkrete Objekt, beispielsweise einen Abschnitt einer Bundeswasserstraße, dar. Innerhalb des interaktiven Portals „KuWiK“ (Küste und Wasserstraße im Klimawandel) sind die Informationen in den Themenblöcken „Schifffahrt“, „Fluss“ und „Küste“ in drei Dashboards strukturiert und laden zum Erkunden ein. Im Bereich „Küste” sind Daten zu möglichen, durch den Klimawandel bedingten hydrodynamischen Beeinträchtigungen der Seeschifffahrtsstraßen dargestellt. Dafür wurden die Änderungen der Tidehydrodynamik für die gesamte Deutsche Bucht und insbesondere die Ästuare der Elbe, Weser und Ems in verschiedenen Abstraktionsstufen aufbereitet. Im Abschnitt „Fluss” sind hydrodynamische Informationen auf Streckenebene sowohl flächig als auch aggregiert in Längsschnitten dargestellt. Die Daten verdichten gewissermaßen die im vorangegangenen Schritt der Modellkette von der BfG berechneten hydrologischen Entwicklungen an den Bezugspegeln. Unter dem Reiter „Schifffahrt“ werden die hydrologischen Daten der BfG und die hydrodynamischen Daten der BAW in Transportmengenänderungen der Binnenschifffahrt übersetzt. Es finden sich Informationen zur prozentualen Änderung der Transportmenge, die in Zukunft bei einer projizierten mittleren Änderung der Abfluss- und damit Tiefenverhältnisse in der Binnenschifffahrtsstraße unter Annahme bestimmter Szenarien zu erwarten ist. Zielgruppe Zielgruppe ist die interessierte Fachöffentlichkeit. Dazu zählen Verbände, Behörden auf Bundes-, Landes- und Kommunalebene, wie die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung, Forschungseinrichtungen sowie die Privatwirtschaft. Im Binnenbereich ist der Dienst insbesondere für Personen von Interesse, deren Wirkungsbereich von Niedrigwasser betroffen ist. Für den Küstenbereich bilden unterschiedliche Szenarien (u. A. Meeresspiegelanstieg) eine Basis für ein breit gefächertes Anwendungsspektrum. Wissenschaftlicher Hintergrund Die abrufbaren Informationen basieren auf Modellen, die an der Bundesanstalt für Wasserbau Anwendung finden. Die angewandten Methoden entsprechen dem Stand der Wissenschaft. Ihre Anwendung im Kontext der Anpassung an die Folgen des Klimawandels wird im Rahmen des BMV-Forschungsnetzwerks stets weiterentwickelt. Die im Portal KuWiK für die einzelnen Themenbereich „Küste“, „Fluss“ und „Schifffahrt“ verwendeten Methoden sind den entsprechenden Erläuterungstexten auf der Website des Dienstes zu entnehmen.
Übergangsgewässer gemäß Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) sind die Oberflächenwasserkörper in der Nähe von Flussmündungen, die aufgrund ihrer Nähe zu den Küstengewässern einen gewissen Salzgehalt aufweisen, aber im Wesentlichen von Süßwasserströmungen beeinflusst werden. Sie gehören zu den landesweit bedeutsamen Gewässern. Karte 2 „Schutzgüter Boden und Wasser“ des Landschaftsprogramms stellt die aus landesweiter Sicht bedeutsamen Bereiche für die Schutzgüter Boden und Wasser dar. Die schutzwürdigen Böden außerhalb der Siedlungsfläche umfassen die Böden mit besonderen Werten, Böden mit hoher natürlicher Bodenfruchtbarkeit sowie Moorböden und kohlenstoffreiche Böden gemäß Programm Nds. Moorlandschaften. Die landesweit bedeutsamen Gewässer setzen sich aus den Fließgewässern für die Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie, den Laich- und Aufwuchsgewässern, den überregionalen Wanderrouten für die Fischfauna, den Küsten-, Übergangs- und Stillgewässern sowie den Gewässerauen gemäß Aktionsprogramm Nds. Gewässerlandschaften zusammen. Quellennachweis: © 2025, daten@nlwkn.niedersachsen.de
Der Datensatz aus Karte 2 des Niedersächsischen Landschaftsprogramms enthält die für die Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) relevanten Küstengewässer, die zu den landesweit bedeutsamen Gewässern gehören und seewärtig an die Übergangsgewässer / Ästuare anschließen und bis eine Seemeile seewärts der sogenannten Basislinie in die Hoheitsgewässer hineinreichen. Der Bereich außerhalb der Küstengewässer bis an die Niedersächsische Hoheitsgrenze (12-Seemeilen-Grenze) wird als Küstenmeer bezeichnet. Karte 2 „Schutzgüter Boden und Wasser“ des Landschaftsprogramms stellt die aus landesweiter Sicht bedeutsamen Bereiche für die Schutzgüter Boden und Wasser dar. Die schutzwürdigen Böden außerhalb der Siedlungsfläche umfassen die Böden mit besonderen Werten, Böden mit hoher natürlicher Bodenfruchtbarkeit sowie Moorböden und kohlenstoffreiche Böden gemäß Programm Nds. Moorlandschaften. Die landesweit bedeutsamen Gewässer setzen sich aus den Fließgewässern für die Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie, den Laich- und Aufwuchsgewässern, den überregionalen Wanderrouten für die Fischfauna, den Küsten-, Übergangs- und Stillgewässern sowie den Gewässerauen gemäß Aktionsprogramm Nds. Gewässerlandschaften zusammen. Quellennachweis: © 2025, daten@nlwkn.niedersachsen.de
Der Datensatz aus Karte 4a des Niedersächsischen Landschaftsprogramms enthält die für die Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) relevanten Küstengewässer, die seewärtig an die Übergangsgewässer / Ästuare anschließen und bis eine Seemeile seewärts der sogenannten Basislinie in die Hoheitsgewässer hineinreichen. Der Bereich außerhalb der Küstengewässer bis an die Niedersächsische Hoheitsgrenze (12-Seemeilen-Grenze) wird als Küstenmeer bezeichnet. Die Küsten- und Übergangsgewässer sind als landesweit bedeutsame Gewässer der Zielkategorie „Sicherung und Verbesserung“ zugeordnet, die bestehende naturschutzfachliche Werte aufweisen, die zu sichern sind und deren Zustand nach Bedarf für die langfristige Erhaltung der relevanten Werte zu verbessern ist. Karte 4a „Schutzgutübergreifendes Zielkonzept“ zeigt die landesweite Grüne Infrastruktur als integriertes Zielkonzept des Niedersächsischen Landschaftsprogramms. Die Grüne Infrastruktur des Landes Niedersachsen setzt sich aus sämtlichen für Naturschutz und Landschaftspflege landesweit bedeutsamen Bereichen zusammen (Inhalte aus den Karten 1 bis 3). Dazu gehören auch solche Bereiche, insbesondere Moore und Auen, deren Funktionen derzeit beeinträchtigt sind und bei denen darauf abgezielt wird, diese wiederherzustellen. Quellennachweis: © 2025, daten@nlwkn.niedersachsen.de
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 498 |
| Europa | 9 |
| Global | 1 |
| Land | 132 |
| Wissenschaft | 64 |
| Zivilgesellschaft | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 60 |
| Förderprogramm | 382 |
| Hochwertiger Datensatz | 2 |
| Taxon | 1 |
| Text | 59 |
| unbekannt | 110 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 62 |
| offen | 518 |
| unbekannt | 34 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 491 |
| Englisch | 146 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 64 |
| Bild | 16 |
| Datei | 85 |
| Dokument | 48 |
| Keine | 302 |
| Webdienst | 22 |
| Webseite | 170 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 475 |
| Lebewesen und Lebensräume | 591 |
| Luft | 330 |
| Mensch und Umwelt | 604 |
| Wasser | 614 |
| Weitere | 593 |