Die erste Antragsphase war auf die Bildungsraten und die Speicherung von anthropogenem Kohlenstoff (Cant) im Antarktischen Zwischenwasser (AAIW) fokussiert. Mit Hilfe von Freon (CFC) Daten konnten wir eine signifikante Reduktion der AAIW Bildungsrate von den 1990ern zu den 2000ern Jahren feststellen. Dies führte zu einer geringeren Steigerung der Cant Speicherung als vom atmosphärischen Cant Anstieg und einem unveränderten Ozean zu erwarten war. Um den Schwierigkeiten mit den Randbedingungen auszuweichen (Pazifisches AAIW strömt über die Drake Passage auch in den Atlantik und weiter in den Indischen Ozean) planen wir nun ein globales Vorgehen um in allen Ozeanen die Bildungsraten und Cant Speicherungen in den Zwischen- Tiefen- und Bodenwassermassen zu berechnen. Darüber hinaus wird der Zeitraum bis 2015 ausgedehnt, und wo immer die Datenlage es zulässt, Pentaden- anstatt Dekadenmittelwerte gebildet. Verwendet wird der aktualisierte GlODAPv2 Datensatz und eigene Daten.Die Berechnungen aus den Beobachtungen werden mit den Ergebnissen eines wirbelauflösenden globalen Ozeanmodells (1/10 Grad) kombiniert. Das POP Modell (Los Alamos Laboratory Parallel Ocean Program) mit eines horizontalen Auflösung von 0.1 Grad und 42 Tiefenstufen wird für die letzten 20 Jahre mit einem realistischen Forcing angetrieben und enthält außerdem die Freone als Tracer. Neben dem Vergleich mit einem klimatologischen Antrieb wird das Modell zur Weiterentwicklung der Tracer-Methode verwendet wir z.B. die Unsicherheit von zu wenig Datenpunkten und der Extrpolationsroutine auf die Bildungsraten / Cant Speicherungen. Ein weiterer wichtiger Punkt wird die Bestimmung der TTDs aus Lagrange Trajektorien und der Vergleich mit TTDs aus Tracermessungen sein, sowie die Untersuchung der Rolle der Wirbel, der Vermischung durch Wirbel und der vertikalen Vermischung.
Für die sehr persistente und sehr mobile Verbindung Trifluoracetat (TFA) wird das abgeschätzte Bildungspotential aus Vorläufersubstanzen, welche als Aktivsubstanzen in Pflanzenschutzmitteln zum Einsatz kommen, dargestellt. Die Abschätzung wurde im Rahmen des Gutachtens „Trifluoracetat (TFA): Grundlagen für eine effektive Minimierung schaffen - Räumliche Analyse der Eintragspfade in den Wasserkreislauf“ (Laufzeit: August 2021-November 2022) vorgenommen. Hier dargestellt ist das flächennormierte TFA-Bildungspotential in kg/km².
Für die sehr persistente und sehr mobile Verbindung Trifluoracetat (TFA) wird das abgeschätzte Bildungspotential aus flüssigem Wirtschaftsdünger dargestellt. Die Abschätzung wurde im Rahmen des Gutachtens „Trifluoracetat (TFA): Grundlagen für eine effektive Minimierung schaffen - Räumliche Analyse der Eintragspfade in den Wasserkreislauf“ (Laufzeit: August 2021-November 2022) vorgenommen. Hier dargestellt ist das flächennormierte TFA-Bildungspotential je Landkreis in kg/km².
Die Schalen planktischer Foraminiferen zeichnen die physikalischen und chemischen Bedingungen in den oberen Wasserschichten des Ozeans zum Zeitpunkt ihrer Kalzifikation auf. In den Schalen eingeschlossene Spurenelemente- und Isotopensignaturen können für die Rekonstruktion der Schlüsselparameter der Wasserschichten in der Vergangenheit verwendet werden. Um das volle Potenzial dieser Signale zu erschließen, muss die Position in der Wassersäule, in welcher die Kalzifikation der Schale stattfindet, genau bestimmt werden. Beobachtungen aus stratifizierten Planktonnetzen und geochemische Analysen von Schalen aus dem Sediment zeigten, dass die Lebend- und Kalzifikationstiefe sowohl zwischen verschieden Arten als auch innerhalb einer Art variiert. Die Faktoren, die diese Variabilität steuern sind schwer zu identifizieren und das Verständnis wird durch Hypothesen, welche Veränderungen der Habitattiefe während des Lebens im Rhythmus mit Tag/Nacht- und Fortpflanzungszyklen beinhalten verkompliziert. Alle diese Konzepte beruhen auf der Annahme, dass die Verteilung der untersuchten Spezies räumlich einheitlich ist. Falls eine fleckenhafte räumliche Verteilung (Patchiness) der Spezies zutrifft könnten viele der beobachteten Muster und die Habitatvariabilität durch unvorhersagbare räumliche Heterogenität erklärt werden. Wir schlagen vor, stratifizierte Planktonproben, die in einem einzigartigen und bisher nicht durchgefürten Probennahmedesign während der RV METEOR-Expedition M140 gesammelt wurden, für die Bestimmung der Existenz und des Ausmaßes der Patchiness in planktischen Foraminiferen zu verwenden. Durch die Kombination von Faunenzählungen mit automatisierter hochauflösender 3D-Bildsegmentation von replizierten Proben werden wir aufklären, wo in der Wassersäule Individuen verschiedener Größen innerhalb einzelner Arten leben und mittels der Analyse ihrer Isotopensignaturen, wie zeitweilig stabil diese Lebensräume sind. Diese Ergebnisse werden das Wissen über das Ausmaß der Populationsstruktur marinen Mikrozooplanktons signifikant verbessern. Dadurch wird sowohl eine realistischere Repräsentation ihres Habitats in Modellen und Proxies als auch die korrekte Interpretation von punktuellen Beobachtungsdaten für globale Kohlenstoffbudgetabschätzungen ermöglicht.
Uncertainty estimation in hydro-biogeochemical modeling is an ongoing area of research that focuses primarily on the investigation of stochastic model uncertainty. The evaluation of structural model uncertainty remains unusual, however there are various techniques available to quantify structural uncertainty. Ensemble modeling is one such technique that is commonly used in climatology and meteorology; disciplines where the structural uncertainty of predictive models has long been established. Its application in hydrological modeling is, however, much less common. Here we propose to evaluate structural uncertainty through *P ensemble modeling, using a set of four models to predict hydrological and nitrogen fluxes: SWAT, LASCAM, HBV-N and CMF-N. The models were selected to represent the range of complexity found in catchment scale modeling, from conceptual models to physically-based approaches, and from lumped to fully distributed descriptions. The GLUE concept is applied to quantify parameter uncertainty. This approach leads to the formulation of single-model ensembles. These single-model ensembles are then combined to produce different sets of probabilistic and deterministic multi-model ensembles. These multi-model ensembles are used to quantify the contribution of structural errors to overall predictive uncertainty. The development of conditional multi-model ensembles represents a large component of the work plan. In this case, the selection of the multi-model ensemble members is based on the capability of different model structures and parameterizations to capture certain conditions of the investigated catchments such as high-low flow, freeze-thaw cycles, or rewetting after extended droughts. The ensemble model is applied to German, Swedish and Australian catchments, and covers a broad range of different climatic boundary conditions, land uses and levels of anthropogenic disturbances.
Water storage variations in the soil, groundwater, snow cover and in surface water bodies cause a gravitational effect due to mass attraction. Thus, there exists a strong interrelation between hydrology and gravity. From a hydrological perspective, the estimation of water storage and its spatio-temporal changes is essential for setting up water balances and for effective water use and management. However, direct measurements of local water storage changes are still a challenging task while time-variable gravity observations are a promising tool as an integrative measure of total water storage changes. From a geodetic perspective, the hydrological gravity effect is an interfering signal, which imposes noise on gravimetric measurements and thus has to be eliminated from the gravity records. Superconducting gravimeters (SG) enable the in situ observation of the temporal changes of the earth gravity field. These SG data contain information about polar motion, earth tides, oscillations of the earth, atmospheric pressure and hydrology. But still variations in local water masses have a significant influence on SG measurements. Hence, the question is: How does local water storage change influence the signal of SG measurements? Objective: The objective of the HYGRA project is to separate the local hydrological signal from the integral signal of the SG records. From the geodetic perspective, this will provide a tool to remove the unwanted hydrological noise in SG recordings. At the same time, the hydrological gravity signal bears the potential to estimate hydrological state variables (ground water, soil moisture). Study Area: The HYGRA project focuses the relation of local hydrology and gravity in following study areas: Geodätisches Observatorium Wettzell, Deutschland; South African Geodynamic Observatory (SAGOS). Method The investigation of the interrelation between hydrology and geodesy is done by following worksteps: 1. 4D Simulation of the influence of water storage changes on the superconducting gravimeter; 2. Measuring and modelling of the different water storages; namely groundwater, soil moisture and snow; 3. Transformation of the water storage changes to a gravimetric signal; 4. Comparison between the measured gravity change by the SG and the estimated hydrological gravity response.
Cloud processes remain one of the largest challenges in atmospheric research partly due to a gap in statistically significant observations of cloud macro- and microphysical properties. The most detailed and continuous observations available today come from the combination of state-of-the-art ground-based sensors at a few 'super sites' worldwide. The integrated profiling technique (IPT) developed by the proposers has been established to provide cloud liquid water (LWC) profiles with their error and the associated environmental conditions (temperature, humidity) from a combination of microwave radiometer, cloud radar and ceilometer. Here we propose to extend this method by incorporating satellite observations by Meteosat SEVIRI into the IPT optimal estimation framework for the additional retrieval of cloud microphysics (effective radius, optical thickness) and cloud radiation budget. In addition SEVIRI measurements will be exploited to provide auxiliary information on a) the history of the cloud observed at the super site (lifetime, microphysical development, environment) and b) the representativeness of the cloud for the cloud field around the site. The method will be developed on the basis of existing data sets from observation sites at Cabauw, Lindenberg and AMF/Murg Valley.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 36 |
| Land | 2 |
| Wissenschaft | 2 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 34 |
| unbekannt | 2 |
| License | Count |
|---|---|
| offen | 36 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 22 |
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| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 23 |
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| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 30 |
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| Wasser | 27 |
| Weitere | 36 |