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Carbon, water and nutrient dynamics in vascular plant- vs. Sphagnum-dominated bog ecosystems in southern Patagonia

In bog ecosystems, vegetation controls key processes such as the retention of carbon, water and nutrients. In northern hemispherical bogs, a shift from Sphagnum- to vascular plant-dominated vegetation is often traced back to Climate Change and increased anthropogenic nitrogen deposition and coincides with substantially reduced capacities in carbon, water and nutrient retention. In southern Patagonia, bogs dominated by Sphagnum and vascular plants coexist since millennia under similar environmental settings. Thus, South Patagonian bogs may serve as ideal examples for the long-term effect of vascular plant invasion on carbon, water and nutrient balances of bog ecosystems. The contemporary balances of carbon and water of both a bog dominated by Sphagnum and vascular plants are determined by CO2- H2O and CH4 flux measurements and an estimation of lateral water losses as well as losses via dissolved organic and inorganic carbon compounds. The high time resolution of simultaneous eddy covariance measurements of CO2 and H2O in both bog types and the strong interaction between climatic variables and the physiology of bog plants allow for direct comparisons of carbon and water fluxes during cold, warm, dry, wet, cloudy or sunny periods. By the combination with leaf-scale measurements of gas exchange and fluorescence, plant-physiological controls of photosynthesis and transpiration can be identified. Long-term peat accumulation rates will be determined by carbon density and age-depth profiles including a characterization of peat humification characteristics. A reciprocal transplantation experiment with incorporated shading, liming and labeled N addition treatments is conducted to explore driving factors affecting competition between Sphagnum and vascular plants as well as the interactions between CO2-, CH4-, and water fluxes and decisive plant functional traits affecting key processes for carbon sequestration and nutrient cycling. Decomposition rates and driving below ground processes are analyzed with a litter bag field experiment and an incubation experiment in the laboratory.

Standardisierte Kleinst-Biogasanlagen zur Vergärung von Schweinegülle mit integrierter Methananreicherung, Gärrest- und Abwasseraufbereitung sowie N-Rückgewinnung, Teilvorhaben 1: Aufbereitung von Wirtschaftsdüngern und Optimierung der Energiebilanz

Ziel des Projektes AManDA ist es, ein Verfahren zur Reduktion methanbildender Stoffe vor Feldausbringung sowie zur Verringerung von Düngervolumen und -gewicht bei gleichzeitiger Aufkonzentrierung der Nährstoffgehalte zu entwickeln. Ebenfalls soll durch die Aufbereitung der Prozessabwässer die mögliche Eutrophierung von Vorflutgewässern durch hohen Nährstoffeintrag verhindert werden. Das entwickelte Verfahren kann zur Senkung von Treibhausgasemissionen durch landwirtschaftliche Arbeiten beitragen. Ziel des Vorhabens ist die marktreife Entwicklung einer modularen Technologie zur Behandlung von Wirtschaftsdüngern. Dadurch sollen land- und viehwirtschaftliche Betriebe die Möglichkeit haben, die hohen Kapazitäten an Wirtschaftsdüngern optimal zu behandeln und einen energetischen und stofflichen Nutzen aus den anfallenden Stoffströmen zu ziehen. Bei erfolgreichem Betrieb der Pilotanlage und Abschluss der Praxisversuche soll im Anschluss an das Vorhaben durch den Industriepartner ein marktreifes System entwickelt und eingeführt. Die Projektergebnisse sollen zu Empfehlungen für den Praxisbetrieb führen und einen stofflichen und energetischen Mehrwert generieren.

Moor-Klimaschutz und Wertschöpfung verbinden durch Moor-Revitalisierung und Paludikultur, Teilvorhaben 7: Moor-Revitalisierung und Flächennutzung, Planung und Umsetzung der Wasserstandsanhebung und Flächeneinrichtung

Klimaschutz braucht nasse Moore! Moore sind bedeutende Kohlenstoffspeicher und im nassen Zustand bleibt dieser im Torf gespeichert und es kann sogar Torfneubildung stattfinden (Kohlenstoffsenke). Nasse Moore spielen auch eine wichtige Rolle bei der Anpassung an den Klimawandel. Außerdem sind sie für den Grund- und Hochwasserschutz und den Erhalt von moortypischen Tier- und Pflanzenarten ausgesprochen wichtig. Die Moorböden Deutschlands, welche ca. 5% der Landfläche bedecken, sind zu 95 % entwässert und zumeist in landwirtschaftlicher Nutzung. Dabei ist der Lebensunterhalt zahlreicher Flächeneigentümer*innen und Landnutzer*innen eng mit den entwässerten Moorflächen verknüpft. Grünlandnutzung und Ackerbau sind die derzeit am weitesten verbreiteten Nutzungsformen. Damit steht die entwässerungsbasierte Landnutzung konträr zum Klimaschutz. Die Moor-Revitalisierung ist die entscheidende Maßnahme, um den anhaltenden anthropogenen Ausstoß von Treibhausgasen aus Mooren zu unterbinden und gleichzeitig eine natürliche Kohlenstoffsequestrierung mit langfristiger Speicherung für die Zukunft zu ermöglichen. Das Konzept der Paludikultur eröffnet Perspektiven für eine angepasste Nutzung und neue Wertschöpfungsmöglichkeiten. MOOReturn ist die langfristige Verknüpfung von Moorbodenschutz mit der Wertschöpfung aus der Verwertung von Moor Biomasse durch Paludikultur mit folgender Zielstellung: 1. Die Umsetzung möglichst großflächiger Revitalisierung entwässerter Moorflächen und die Optimierung der Wasserstände bereits revitalisierter Moore in der Region um Malchin. 2. Demonstration eines wirtschaftlichen, rückstandsfreien Aufbereitungsverfahrens zur Verwertung von Moorbiomasse im Industriemaßstab. 3. Der ganzheitliche Nachweis der ökonomischen Tragfähigkeit und positiven Klimawirkung der Nutzung nasser Moore unter Beachtung gesellschaftlicher Aspekte. 4. Etablierung und Stärkung von Netzwerken mittels Wissenstransfer auch auf Basis interaktiver und digitaler Werkzeuge

Moor-Klimaschutz und Wertschöpfung verbinden durch Moor-Revitalisierung und Paludikultur, Teilvorhaben 2: Moor-Revitalisierung und Flächennutzung, Begleitung und Optimierung der Paludikultur

Klimaschutz braucht nasse Moore! Moore sind bedeutende Kohlenstoffspeicher und im nassen Zustand bleibt dieser im Torf gespeichert und es kann sogar Torfneubildung stattfinden (Kohlenstoffsenke). Nasse Moore spielen auch eine wichtige Rolle bei der Anpassung an den Klimawandel. Außerdem sind sie für den Grund- und Hochwasserschutz und den Erhalt von moortypischen Tier- und Pflanzenarten ausgesprochen wichtig. Die Moorböden Deutschlands, welche ca. 5% der Landfläche bedecken, sind zu 95 % entwässert und zumeist in landwirtschaftlicher Nutzung. Dabei ist der Lebensunterhalt zahlreicher Flächeneigentümer*innen und Landnutzer*innen eng mit den entwässerten Moorflächen verknüpft. Grünlandnutzung und Ackerbau sind die derzeit am weitesten verbreiteten Nutzungsformen. Damit steht die entwässerungsbasierte Landnutzung konträr zum Klimaschutz. Die Moor-Revitalisierung ist die entscheidende Maßnahme, um den anhaltenden anthropogenen Ausstoß von Treibhausgasen aus Mooren zu unterbinden und gleichzeitig eine natürliche Kohlenstoffsequestrierung mit langfristiger Speicherung für die Zukunft zu ermöglichen. Das Konzept der Paludikultur eröffnet Perspektiven für eine angepasste Nutzung und neue Wertschöpfungsmöglichkeiten. MOOReturn ist die langfristige Verknüpfung von Moorbodenschutz mit der Wertschöpfung aus der Verwertung von Moor Biomasse durch Paludikultur mit folgender Zielstellung: Die Umsetzung möglichst großflächiger Revitalisierung entwässerter Moorflächen und die Optimierung der Wasserstände bereits revitalisierter Moore in der Region um Malchin. Demonstration eines wirtschaftlichen, rückstandsfreien Aufbereitungsverfahrens zur Verwertung von Moorbiomasse im Industriemaßstab. Der ganzheitliche Nachweis der ökonomischen Tragfähigkeit und positiven Klimawirkung der Nutzung nasser Moore unter Beachtung gesellschaftlicher Aspekte. Etablierung und Stärkung von Netzwerken mittels Wissenstransfer auch auf Basis interaktiver und digitaler Werkzeuge

Verzögerte Antwort der Ionosphäre auf Variationen des solaren EUV II (DRIVAR II)

Die Variabilität der oberen Atmosphäre der Erde wird durch die Schwankungen in der Absorption solarer UV- und EUV-Strahlung die Ionosphäre hervorgerufen. Dabei tritt jedoch eine Verzögerung auf, die durch das Zusammenspiel verschiedener physikalischer und chemischer Prozesse verursacht wird. So haben die bestimmenden Ionisations- und Rekombinationsprozesse in den verschiedenen Schichten der Ionosphäre, aber auch Transportprozesse einen entscheidenden Einfluss. Die Rolle dieser Prozesse wurde in verschiedenen Studien untersucht, jedoch haben sich diese Analysen bisher nur mit einzelnen Aspekten der Verzögerung beschäftigt.Im Projekt DRIVAR II werden jene Aspekte der Verzögerung untersucht werden, die bisher nicht in Studien aufgenommen wurden. Dies beinhaltet die Variation der Verzögerung in hohen und niedrigen Breiten und die Rolle von Kopplungsprozessen zwischen Thermosphäre und Ionosphäre. Aufbauend auf diesen Ergebnissen und vorangegangenen Studien wird im Rahmen des Projektes eine globale Beschreibung der Verzögerung bereitgestellt.Die Analyse wird dabei einerseits auf etablierten Datensätzen (z.B. SDO-EVE, GOES, GUVI, Ionosonde oder TEC-Karten) aufbauen, aber andererseits auch neue Daten berücksichtigen (z.B. GOLD und ICON). Diese Vielzahl an solaren, thermosphärischen und ionosphärischen Parametern wird eine detaillierte Beschreibung der ionosphärischen Verzögerung ermöglichen. Hinzu kommen Modelluntersuchungen mit dem Coupled Thermosphere Ionosphere Plasmasphere Electrodynamics (CTIPe) Modell und dem Thermosphere-Ionosphere- Electrodynamics General Circulation (TIE-GCM) Modell. Die Untersuchungen mithilfe dieser Modelle werden die verantwortlichen Prozesse ionosphärischer Variabilität zu bestimmen. Mit den Ergebnissen der Untersuchungen sollen dann ggf. auch Vorschläge für die Optimierung dieser Modelle formuliert werden und empirische Modelle ergänzt werden.Mit dem DRIVAR-II-Projekt werden die ionosphärischen und thermosphärischen Prozesse, welche die verzögerte Reaktion der Ionosphäre bestimmen umfassender und genauer analysiert. Diese Untersuchungen werden auch das generelle Verständnis von Prozessen in der oberen Atmosphäre verbessern und sind für das Vorhersagen von ionosphärischen Bedingungen interessant.Das Projekt ist eine Kooperation zwischen dem Institut für Solar-Terrestrische Physik in Neustrelitz und dem Institut für Meteorologie der Universität Leipzig.

Forscherguppe (FOR) 1536: INTERNANO: Mobility, aging and functioning of engineered inorganic nanoparticles at the aquatic-terrestrial interface, Aging of engineered inorganic nanoparticles in surface waters

When released into surface waters, engineered inorganic nanoparticles (EINP) can be subject to multiple transformations. The objectives of MASK are to understand under which conditions EINP in aquatic systems will attach to suspended matter, under which conditions and in which time scale EINP are coated by NOM present in freshwater systems, how these coated colloidal particles are stabilized in the aquatic system and to which extent the aquatic aging processes are reversible. Homo-aggregation, coating changes, biological interactions and hetero-aggregation are hypothesized as key processes governing EINP aging in water bodies. In process orientated laboratory incubation experiments (50 ml to 6 l) with increasing complexity, MASK unravels the relevance and the interplay of inorganic colloids, aquagenic and pedogenic organic matter and solution physicochemistry for stability of EINP. These systems will successively approach situations in real waters. MASK thus provides information on EINP fluxes in the aquatic compartment, their time scales, reversibility and relative relevance. EINP will be analysed by standard light scattering techniques, ICP-MS, ESEM/EDX, WetSTEM and AFM. A method coupling hydrodynamic radius chromatography (HDC) with ICPMS recently developed by K. Tiede for nAg0 will be optimized and developed for further EINP analysis, MASK is further responsible for the virtual subproject ANALYSIS, the development and optimization of joint research unit methods of EINP analysis, sample preparation and sample storage, the exchange of methods and coordinates the joint analyses and the central EINP database.

Daily averaged physical parameters from the Multidisciplinary BASS Mesocosm Study at Wilhelmshaven, 2023

This dataset contains daily averaged physical and chemical parameters measured during a mesocosm experiment conducted at Sea Surface Facility (SUR) in Wilhelmshaven, Germany (53.5148° N, 8.1461° E) in 2023. Parameters include daily average air temperature, Daily Average Incoming Solar Irradiance, Daily Average Reflected Solar Irradiance, and Daily Average Albedo derived from in situ measurements. The dataset provides an overview of environmental conditions throughout the experiment, supporting the interpretation of biogeochemical and ecological processes described in the related publication Bibi et al., 2025.

Arctic PASSION - High Resolution Synthetic Aperture Radar based Risk Index Outcome (AP-RIO)

The Risk Index Outcome (RIO) is a critical component of the Polar Operational Limit Assessment Risk Indexing System (POLARIS) developed by the International Maritime Organization (IMO, 2016). RIO evaluates the operational risks for ships navigating in ice-infested waters by evaluating ice conditions and offers a quantifiable measure of risk that aids in decision-making for safe navigation in polar regions based on ship ice class, sea ice type/stage of development (SOD) and sea ice concentration (SIC). The DMI-led Automated Sea Ice Products (DMI-ASIP; Wulf et al., 2024, dataset) provides daily maps of SOD and SIC based on Sentinel-1 SAR imagery, AMSR-2 Passive Microwave and Ice Charts from the Greenland and Canadian Ice Services, combined with novel AI retrieval and processing techniques. In the framework of EU funded Arctic PASSION project, we produced 10 years of satellite observation based weekly RIO maps referred as the Arctic PASSION-RIO (AP-RIO) by leveraging DMI-ASIP datasets. The AP-RIO dataset will provide weekly risk assessment maps for the given ship classes and will support the establishment of a 10 year climatology thereby enabling the assessment of RIO variability in the years covered by the input DMI-ASIP products. The AP-RIO dataset will enhance the safety and efficiency of maritime operations in the polar seas, providing a robust reference for evaluating normal and extreme ice conditions. AP-RIO is produced in the framework of the Arctic PASSION project (European Union's Horizon 2020 research and innovation program under grant agreement No. 101003472) and supported by the DMI-ASIP development team. Algorithm and Processing Scheme: SIC and SOD from ASIP are processed (by taking the mean and mode respectively) into a weekly field based on the daily files for that week. This is done for the time period of 3 Oct. 2014 - 3 Oct. 2024. The weekly SOD is used to find the Risk Value (RV) by looking at the lookup table (Dybkjær et al. 2025a). Risk Index Outcome (RIO) values are computed for each pixel in the field based on the RIO formula (RIO = SIC x RV) using the SIC from ASIP and the found RV. The meaning of the computed RIO values can be interpreted using the table in (Dybkjær et al. 2025b). The RIO field is finally saved to weekly NetCDF files.

Marine Dateninfrastruktur Deutschland (MDI-DE)

Die Marine Dateninfrastruktur Deutschland (MDI-DE) hat das Ziel, Daten und Informationen aus dem Küsteningenieurwesen, dem Küstengewässerschutz, dem Meeresumweltschutz und dem Meeresnaturschutz über ein gemeinsames Internetportal nachzuweisen. Mithilfe von Metadaten und Webservices werden die Suche nach Daten und deren Nutzung unterstützt. Dabei baut MDI-DE synoptische Verzeichnisse mariner Datenbestände mit einer einheitlichen fachlichen Datengrundlage auf. Damit steht ein qualitätsgesichertes Informationsangebot zur deutschen Küstenzone von Nord- und Ostsee sowie den angrenzenden Meeresgebieten zur Verfügung. Dieser standardisierte Zugang zu Fachdaten entlastet die Partnerdienststellen von Dienstleistungs-Routinearbeiten bei der Bedienung von Nutzeranfragen, Maßnahmenplanung und unterstützt die Interoperabilität. Die MDI-DE ist als operationelles Verfahren für den dauerhaften Einsatz der integrativen Datenbereitstellung und Aufbereitung konzipiert. Die Entwicklung und Implementierung internetbasierter integrierter multidisziplinärer Werkzeuge ermöglicht die gezielte Datenrecherche und die Erfüllung bestehender Informationspflichten. Mit den standardisierten Metadaten zur Dokumentation und den zugehörigen OGC-konformen Webservices zur Nutzung mariner Daten erleichtert MDI-DE wesentlich die Erfüllung der gesetzlichen Anforderungen von INSPIRE und anderer EG-Richtlinien. Die dort geforderten Informationsflüsse werden von der MDI-DE-Informationsinfrastruktur optimal unterstützt. Dadurch hilft MDI-DE den Behörden in der Küstenzone bei der Erfüllung ihrer Berichtspflichten für EU-Rahmenrichtlinien wie MSRL und INSPIRE.

Physical, chemical, and biogeochemical parameters from a mesocosm experiment at the Sea Surface Facility (SURF), Wilhelmshaven, Germany, spring 2023

This collection (bundled publication) includes datasets from a mesocosm experiment conducted in spring 2023 at the Sea Surface Facility (SURF), Wilhelmshaven, Germany (53.5148° N, 8.1461° E). The experiment initiated a phytoplankton bloom under controlled conditions to examine surface ocean biogeochemistry and sea-surface microlayer (SML) processes. Daily samples were collected from the SML and underlying water (40 cm depth) and analyzed for physical, chemical, and biological parameters. Measurements include meteorological conditions (air temperature, solar irradiance, and albedo), surfactants, nutrients, pigments, particulate and dissolved organic carbon and nitrogen, and additional biogeochemical variables. These datasets provide environmental and biogeochemical context supporting studies on surface ocean processes and are described in detail in the related publication Bibi et al. (2025).

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