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Charakterisierung von Mineralstaub-Deposition mit hoher Zeitauflösung im Hinblick auf Partikelgröße, Zusammensetzung und atmosphärische Alterung an für ein atmosphärisch-ozeanisches Staubbudget relevanten Standorten

Nass- und Trockendeposition sind die wesentlichen Prozesse, die Mineralstaub aus der Atmosphäre entfernen. Teragramm Mineralstaub werden pro Jahr interkontinental verfrachtet. Erreicht Staub weitab von seiner Quelle wieder die Erdoberfläche, kann er erheblichen Einfluss auf Ökosysteme haben. Insbesondere ozeanische Ökosysteme sind in ihrer Bioproduktivität nährstofflimitiert. Diese Nährstoffe können durch Mineralstaub eingetragen werden. Trotz der Bedeutung der Deposition sind Messungen bislang rar, und Staubmodelle, die sich an den wenigen Messungen validieren, zeigen erhebliche Fehler. Hauptsächlich der Mangel an geeigneten Messdaten behindert im Moment das weitergehende Verständnis des Staubzyklus. Fehlende standardisierte Messtechnik zur Trockendepositionsmessung erschwert bislang gute Datenerfassung. Daher wird ein neuer automatisierter Nass- und Trockendepositionssammler entwickelt und charakterisiert. Der Sammler wird mit meteorologisch relevanter Zeitauflösung (Stunden bis Tage) betrieben und damit einen großen Nachteil vergangener Messungen beheben, nämlich eine Zeitauflösung von meist Wochen bis Monaten. Durch den Einsatz automatisierter rasterelektronenmikroskopischer Einzelpartikel-Analyse wird ein bisher unerreichter Daten-Detailreichtum für Partikelgrößen von 700 nm bis 100 mym zur Verfügung stehen, einschließlich Partikelgrößenverteilung, Elementzusammensetzung und Partikel-Mischungszustand. Besondere Aufmerksamkeit wird potentiellen Nährstoffen wie Fe, P, K, Mg und Ca gewidmet. Für ausgewählte Proben wird weiterhin Partikel-Hygroskopizität bestimmt.Nach der Testphase auf der Insel Frioul, Frankreich, während der der Sammler im Vergleich zur dort existierenden Zeitreihe validiert wird, werden drei Instrumente an Stationen in Betrieb genommen, die für Staubeintrag in die relevant Ozeane sind: Sao Vicente, Kap Verde und Barbados im Saharischen Ausfluss so wie Heimaey, Island, im arktischen Staub. In einer zweiten Phase (nach dem vorliegenden Projekt) soll das Netzwerk dann erweitert werden durch New Island, Falkland im südamerikanischen Ausfluss, Amakusa, Japan im asiatischen Ausfluss und die Insel Amsterdam zwischen dem südafrikanischen und dem australischen Ausfluss. Zum ersten Mal werden aus diesem Projekt kontinuierliche Zeitreihen der Nass- und Trockendeposition von Mineralstaub zur Verfügung stehen, die tägliche bzw. Ereignis-basierte Zeitauflösung und zudem Partikel-Größenauflösung bieten. Hieraus werden atmosphärische Schlüsselfaktoren abgeleitet, die zur Deposition führen. Weiterhin wird eine Partitionierung zwischen Nass- und Trockendeposition und ihr Größenverteilung von Nährstoffen - insbesondere P und Fe - untersucht. Partikel-Mischungszustand und Form werden durch ein Mischungsmodell und Bildanalyse bestimmt. Eine öffentliche Datenbank wird bereitgestellt, die z. B. für Modellvalidierung zu Verfügung steht. Es ist geplant, die Stationen nach Ende der DFG-Finanzierungphase weiter zu betreiben.

Bestimmung von Flugasche in marinen und limnischen Sedimenten mit der C14-Methode

Der organisch gebundene Kohlenstoff in den Sedimenten der letzten 100 Jahre hat einen etwa 10 v.H. geringeren Gehalt an Kohlenstoff 14 als die tieferen Sedimentschichten (Erlenkeuser, Willkomm), im gleichen Bereich ist der Gehalt einiger Schwermetalle auf das 2- bis 7-fache der natuerlichen Konzentration angestiegen (Erwin Suess). Beide Effekte lassen sich durch die Ablagerung von Flugasche erklaeren.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm, Teilprojekt: Adaptation Früher Hominini im Südlichen Teil des Ostafrikanischen Grabens

Nach über 150 Jahren umfangreicher Forschung zur Evolution früher Hominini und ihrer Umweltanpassungen sind immer noch grundlegende Fragen der Stammesgeschichte unserer Vorfahren offen. So sind die Ernährungsweisen früher (größer als 2.0 Ma) Homo sp. und Paranthropus boisei und deren Entwicklung sowie ihre Adaption an ökologische und klimatische Bedingungen noch nicht geklärt. Dies ist auf die extrem seltenen älter als 2 Ma datierten Fossilfunde von Homo und P. boisei zurückzuführen. Des Weiteren ist wenig über die Paläoökologie von Hominini-Fundstellen im Süden des Ostafrikanischen Grabens (EAR), nahe des Überganges von großen Grass- zu Baumsavannen bekannt. In Ostafrika beschränken sich Rekonstruktionen der Ernährungsweisen von Homo und Paranthropus boisei auf Fossilien aus dem östlichen Ast des EAR. Isotopendaten deuten im Turkana Becken vor ca. 2 Ma auf zwei Gruppen mit deutlichen Unterschieden in ihrer Nahrungsaufnahme: P. boisei ernährte sich vorwiegend von C4-Biomasse, während Homo vermehrt C3-Ressourcen konsumierte. Die Paläoökologie dieser Region war durch gleichbleibend heiße Temperaturen mit einer Entwicklung zunehmend offener C4-Grasslandschaften, der heutigen Somali-Masai Savanne, geprägt. Im Gegensatz zu den gut untersuchten Bereichen in Kenia, werden im Rahmen dieses Projekts zwei Hominini-Fundstellen im wenig untersuchten südlichen Teil des EAR analysiert: (1) die Plio-Pleistozänen Chiwondo/Chitimwe Sedimente (Karonga Becken, N Malawi), welche Fossilien von H. rudolfensis und P. boisei (ca. 2.4 Ma) führen, und damit die einzige Hominini-Lokalität in der heutigen bewaldeten Sambesischen Savanne sind, und (2) die Pleistozänen mit H. erectus (ca. 0.7 Ma) assoziierten Manyara Ablagerungen (Manyara Becken, N Tansania) knapp nördlich des Übergangs zur heutigen C4-dominierten Somali-Masai Grasssavanne,.Das Projekt profitiert von exzellenten, auf Geochemie spezialisierten Einrichtungen, um die Adaption früher Hominini zu untersuchen: innovative Methoden der Clumped Isotope Geochemie und U-Pb-Datierung werden ebenso angewandt wie etablierte d13C, d18O und dD Isotopenmessungen. Besonders hervorzuheben sind auch die zur Verfügung stehenden Proxys: die Senckenberg-Sammlungen, die auch einen der ältesten Funde der Gattung Homo bereitstellen, ICDP Bohrkerne vom Lake Malawi, und im Verlauf des Projektes neu gewonnene Proben. Das Projekt beinhaltet drei Arbeitspakete: I) Ernährung von H. rudolfensis und P. boisei, II) Plio-Pleistozäne Paläotemperaturen des südostafrikanischen Savannen-Ökosystems und III) Plio-Pleistozäne Paläovegetation der Manyara Sedimente. Die Ergebnisse ermöglichen einen umfassenden und innovativen Vergleich von Paläotemperaturen, Ökosystem-Strukturen und früher Hominini-Ernährung über eine Baum- und Grasslandsavannengrenze in Südostafrika hinweg. Der notwenige geochronologische Rahmen wird durch U-Pb-Datierungen geschaffen; dies werden die ersten absoluten Alter für die bisher nur grob datierten Karonga Becken Sedimente sein

Untersuchungen zur Landschaftsentwicklung des Murnauer Mooses - geomorphologischer Werdegang, Vegetations- und Siedlungsgeschichte im jüngeren Quartär

Im Murnauer Moos, einem der größten Moore Süddeutschlands, wurden im Rahmen der geologischen Landesaufnahme durch das Bayerische Geologische Landesamt drei große Forschungsbohrungen zur Erkundung des Festgesteinsuntergrundes im Herbst 2000 durchgeführt. An die Antragsteller erging das Angebot, das Bohrgut der verrohrt durchteuften quartären Schichten kostenneutral für eigene Forschungen zur Verfügung gestellt zu bekommen. Dies bietet die Chance, mit Hilfe von bohrtechnisch einwandfreiem Untersuchungsmaterial wesentliche Aspekte der landschaftlichen Genese des Raumes, mit der sich bereits Arbeiten der Antragsteller beschäftigt haben, genauer zu erforschen und Kenntnislücken für diese wichtige Typusregion am nördlichen Alpenrand zu schließen. Angestrebt ist eine weitaus feinere Auflösung der einzelnen Phasen des landschaftlichen Werdegangs durch genaue sedimentologisch-geologische Auswertungen der klastischen Ablagerungen sowie eine kleinschrittige palynologische Bearbeitung der Torfe und pollenführender Schichten, welche neben exakten Aussagen zur Vegetationsgeschichte auch die menschliche Inbesitznahme des für die Siedlungsgeschichte Süddeutschlands wichtigen Werdenfelser Landes sowie insbesondere den siedlungsgeschichtlichen Kontext eines jüngst im Murnauer Moos ergrabenen Bohlenwegs aus römischer Zeit anstrebt. Wegen der noch sehr lückenhaften Pollenstratigraphie für diesen Raum bedarf es dabei der Grundlagenarbeit mit Erstellung eines Pollen-Standardprofils.

Klimaarchiv Fjorde: Bindeglied zwischen terrestrischen und marinen Sedimentationsräumen

Untersuchungen an Eiskernen auf Grönland zeigen Temperaturschwankungen in Polargebieten von 5 bis 10 Grad C innerhalb weniger Dekaden in den letzten 15000 Jahren. Derartige Schwankungen könnten zukünftig, trotz steigender CO2-Emissionsraten, zu extremen Abkühlungen des Erdklimas führen. Sedimentationsraten von bis zu 20 cm/100 Jahre in den Fjorden, die sowohl marine als auch terrestrische Signale in den Sedimenten archivieren, dokumentieren Ursachen und Konsequenzen dieser rapiden Klima- wechsel. Unter besonderer Berücksichtigung des organischen Kohlenstoffflusses sollen hochauflösende Zeitreihen mit folgenden Zielen erstellt werden: - Charakterisierung und Quantifizierung vertikaler(autochthoner) und lateraler (alochthoner) organischer Stoffflüsse in Fjorden und ihre Erhaltung im Sediment. - Klimagesteuerter Eintrag von organischer Substanz in Fjorde hoher Breiten; hochauflösende Rekonstruktion spätglazialer und holozäner Klimazyklen. - Computersimulation verschiedener Ablagerungsszenarien kohlenstoffreicher Sedimente in Fjorden sowie laterale und vertikale Organo-Faziesveränderungen.

Bio-optische Eigenschaften als Echtzeittracer für die Transformation des organischem Materials in der SML (SP 1.3)

Die Sea-Surface Microlayer (SML) als dünne Grenzschicht trennt Hydrosphäre und Atmosphäre. Häufig sind die Konzentrationen bestimmter Verbindungen in der SML höher, entweder durch physikalische Konzentration aus dem darunter liegenden Wasser, durch Produktion in der SML oder durch atmosphärische Ablagerungen. Ein bekannter Aspekt ist die durchweg höhere Konzentration von chromophoren gelösten organischen Stoffen (CDOM) in der SML im Vergleich zum darunter liegenden Wasser. Kürzlich haben wir gezeigt, dass die inhärenten optischen Eigenschaften (IOP) â€Ì d.h. die Lichtstreu- und Absorptionseigenschaften von Wasser und seinen Bestandteilen â€Ì der SML genutzt werden können Komponenten in der SML zu charakterisieren und nützliche Informationen für den Strahlungstransfer und für Fernerkundungsstudien zu liefern. Darüber hinaus war unsere frühere Forschung zu optischen Eigenschaften in der SML unsere Motivation hier vorzuschlagen, IOPs und apparente optischen Eigenschaften (AOPs) â€Ì abgeleitet aus spektralradiometrischen Messungen des Lichtfeldes â€Ì sowie die Fluoreszenz zur Charakterisierung von organischen Stoffen (OM) und deren Transformation für die Echtzeitbewertung der SML als biologischen und chemischen Lebensraum zu nutzen. Hiermit können wir in außergewöhnlicher Weise die Kurzzeitdynamik relevanter biologischer und chemischer Treiber in der SML untersuchen.

Revision der Aeduelliden (Knochenfische, Paläozoikum): Morphologie und Paläoökologie

In den zumeist kontinentalen Ablagerungen des europäischen Spätpaläozoikum (Rotliegend i.w.S.) gehört die Knochenfischfamilie der Aeduellidae, zusammen mit den nahe verwandten Paramblypteridae, zu den häufigsten Fossilgruppen. Die Aeduelliden dominierten im westeuropäischen Raum, wanderten aber zu bestimmten Zeiten auch in den mitteleuropäischen Raum ein, wo sie in Konkurrenz zu den Paramblypteriden traten. Zusammen mit letzteren sind sie für ökostratigraphische Korrelationen zwischen den diversen mitteleuropäischen und westeuropäischen Becken von entscheidender Bedeutung. Dazu müssen noch ihre mitteleuropäischen Arten detailliert anatomisch bearbeitet und rekonstruiert sowie die westeuropäischen Arten entsprechend nachbearbeitet werden. Darauf bauen dann funktionsmorphologische, paläoökologische, phylogenetische und paläobiogeographische Auswertungen auf.

Native plants and mycorrhizal fungi in wind erosion control in the Kailash-Manasarovar region (Tibet, China)

We study the effects of plants and root-associated fungi on wind erosion within the alpine environment of Tibet. China is one of the countries most affected by desertification processes and Tibet, in particular, a key region in desertification combat. The presented project focuses on the Barkha Plain surrounded by Mount Kailash and the Lake of Manasarovar (Ngari Prefecture). This Western Tibet region experienced little scientific attention but, nowadays, faces rapidly increasing touristic activities and expanding local settlements associated with socio-economic changes that are serious threats to the delicate ecological balance and potential triggers of desertification. It exists almost unanimous agreement that revegetation is the most efficient and promising strategy to combat wind erosion and desertification in the long term. However, re-colonising success is often poor, mainly under extreme environmental conditions. Compared to conventional practices, the approach of the presented project attains better accordance with natural succession processes and promises acceleration of both plant and soil development and, conclusively, more efficient desertification control. The project assesses the potential of native plants and symbiotic fungi to control wind erosion and desertification processes. It aims to identify key plants and fungi that increase soil aggregate stability and efficiently drive succession into a natural and self-maintaining cycle of the ecosystem. Furthermore, it provides crucial information for implementing environmentally compatible and cost-effective measures to protect high-elevation ecosystems against desertification. Within three successional stages (early, intermediate, late), field investigations are performed on the basis of Modified-Whittaker plots. Classic methods of vegetation analysis and myco-sociology are combined with analysis of distribution patterns at different scales (patchiness, connectivity). Comprehensive soil analysis is performed comprising grain size distribution, aggregate stability, pH as well as water and nutrient contents. Additionally, important parameters of wind erosion are measured concurrently and continuously to assess their magnitude and variability with respect to vegetation and soil at different levels of development. The parameters addressed, include sediment transport, air temperature, radiation, precipitation, relative humidity as well as speed and direction of wind. Surface moisture is recorded periodically and roughness described. Species and environmental parameters are checked for spatial correlation. Cutting edge technologies are applied in laboratory work, comprising molecular methods for fungal species identification and micro-tomography to analyse soil structure. Furthermore, successfully cultivated fungi and plants are subject of synthesis experiments and industrial propagation in view of practical implementation in restoration measures.

Bilanzierung der Schadstoffablagerung in den Watten zwischen Dollart und Sylt und im Schlickgebiet suedoestlich von Helgoland

Ziel der Untersuchungen ist es, den anthropogenen Eintrag von Schwermetallen in die Sedimente der an die suedoestliche Nordsee und der angrenzenden Wattgebiete in groben Zuegen quantitativ zu erfassen. Dazu wurde in ausgewaehlten Wattgebieten die raeumliche Verteilung von Schwermetallen anhand von ueber 100 Sedimentkernen ermittelt. Zusammen mit in der Inneren Deutschen Bucht durchgefuehrten Untersuchungen ergibt sich, dass ein wesentlicher Anteil der Schadstoffe im kuestennahen Bereich der Nordsee abgelagert wird.

Sanierungsrahmenkonzept fuer das Grossprojekt Berlin

Das Grossprojekt Region 'Industriegebiet Spree' liegt im Suedosten Berlins und stellte ein geschlossenes Industriegebiet dar, in dem sich unterschiedliche Betriebe des produzierenden und verarbeitenden Gewerbes ansiedelten (ua chemische Industrie, Energieerzeugung, Metallverarbeitung, Elektronik, Fahrzeug- und Motorenbau). Die zahlreichen Industrie- und Gewerbebetriebe haben durch Schadstofffreisetzungen infolge Handhabungsverlusten, Leckagen, unsachgemaessen Ablagerungen etc zu einer grossraeumigen Belastung des Bodens und zu Kontaminationen des Grundwassers vor allem mit unterschiedlichen Schwermetallen, Cyaniden und organischen Verbindungen gefuehrt. Aufgrund der Kontaminationen im Grundwasser mussten einzelne Foerdergalerien der Wasserwerke in der Vergangenheit vor allem wegen Belastungen durch LCKW und gaswerktypische Schadstoffe geschlossen werden. Die Sanierung des Industriegebietes Spree hat vordringlich die Sicherung der Wasserversorgung zum Ziel, da das gesamte Projektgebiet im gemeinsamen Wasserschutzgebiet (Zone III) der drei Wasserwerke Johannisthal, Wuhlheide und Alt-Glienicke liegt. Die Foerderung der Wasserwerke erfolgt aus Brunnengalerien, die relativ nah zur Spree und zum Teltowkanal gelegen sind. Aufgrund der hydrogeologischen Bedingungen wird die Grundwasserneubildung bei den Wasserwerken Wuhlheide und Johannisthal etwa zu 2/3 aus Uferfiltrat gebildet. 1993 wurde die Region 'Industriegebiet Spree' als Grossprojekt im Sinne der Finanzierungsregelung der oekologischen Altlasten bestaetigt. Als Massnahmen im Rahmen des Finanzierungsabkommens werden solche angesehen, die der Gefahrenabwehr im Sinne der im Bund und in den jeweiligen Laendern geltenden gesetzlichen Regelungen dienen. Der Umfang dieser Massnahmen wird einvernehmlich zwischen Bund, BVS und Land in einer gemeinsamen Arbeitsgruppe festgelegt. Im Verwaltungsabkommen vom Dezember 1992 ist geregelt, dass die aus der Freistellung entstehenden Folgekosten zwischen dem Bund und dem freistellenden Land aufgeteilt werden. Grundlage fuer die Sanierung ist ein Sanierungsrahmenkonzept. Ende Januar 1996 wurde durch Bund, BVS und Land ein Sanierungsrahmenkonzept fuer das Grossprojekt Berlin verabschiedet, das vom IWS erstellt wurde.

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