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Tripelelement-Stabilisotopensignaturen zur Untersuchung des atmosphärischen Chlormethanbudgets

Die stratosphärische Ozonschicht absorbiert die UV-C und UV-B Sonnenstrahlung und schützt damit Pflanzen, Tiere und Menschen vor Strahlenschäden. Durch anthropogen emittierte Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKWs) wird die Ozonschicht abgebaut. Da FCKWs seit dem Montrealer Protokoll stark zurückgegangen sind, werden halogenierte Verbindungen wie Chlormethan (CH3Cl), die aus natürlichen Quellen freigesetzt werden, für den Abbau der Ozonschicht in der Stratosphäre zunehmend relevant. CH3Cl ist das am häufigsten vorkommende chlorhaltige Spurengas in der Erdatmosphäre, das für etwa 17% der durch Chlor katalysierten Ozonzerstörung in der Stratosphäre verantwortlich ist. Daher wird CH3Cl vornehmlich die zukünftigen Gehalte an stratosphärischem Chlor bestimmen. Die aktuellen Schätzungen des globalen CH3Cl-Budgets und die Verteilung der Quellen und Senken sind sehr unsicher. Ein besseres Verständnis des atmosphärischen CH3Cl-Budgets ist daher das Hauptziel dieses Projektes.Die Analyse stabiler Isotopenverhältnisse von Wasserstoff (H), Kohlenstoff (C) und Chlor (Cl) hat sich zu einem wichtigen Werkzeug zur Untersuchung des atmosphärischen CH3Cl-Budgets entwickelt. Das zugrundeliegende Konzept besteht darin, dass das atmosphärische Isotopenverhältnis einer Verbindung wie CH3Cl gleich der Summe der Isotopenflüsse aus allen Quellen angesehen werden kann, korrigiert um den gewichteten durchschnittlichen kinetischen Isotopeneffekt aller Abbauprozesse. Dadurch ist es möglich, die Bedeutung wichtiger Quellen und Senken mit bekannten Isotopensignaturen zu entschlüsseln. Eine Grundvoraussetzung für detaillierte Hochrechnungen des globalen Budgets ist die Bestimmung der durchschnittlichen Isotopenverhältnisse von H, C und Cl des troposphärischen CH3Cl. Aufgrund der relativ geringen Konzentration von atmosphärischem CH3Cl von ~550 ppbv stellt dies eine große messtechnische Herausforderung dar. Daher liegt der Schwerpunkt dieses Antrags auf der erfolgreichen Entwicklung von Dreifachelement-Isotopenmethoden zur genauen Messung von atmosphärischem CH3Cl.Im ersten Schritt wird ein Probenahmesystem für große Luftmengen konstruiert und für die Messungen der stabilen Isotopenverhältnisse von CH3Cl optimiert. Das Probenahmegerät wird zunächst im Labor getestet und dann zum Sammeln von Luftproben an drei verschiedenen Orten eingesetzt: an der Universität Heidelberg, am Hohenpeißenberg und im Schneefernerhaus. Die Probenahmen werden über einen Zeitraum von einem Jahr durchgeführt, um möglichst auch saisonale Schwankungen zu erfassen. Die Isotopenverhältnisse der Proben werden mit modernsten massenspektrometrischen Methoden im Labor gemessen. Die Ergebnisse aller Standorte und Zeitpunkte werden in der Gesamtheit evaluiert, um die durchschnittlichen stabilen H-, C und Cl-Isotopenwerte einschließlich ihrer saisonalen Schwankungen darzustellen. Abschließend werden die Daten hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit für komplexe numerische Modelle kritisch diskutiert.

Schwerpunktprogramm (SPP) 527: Bereich Infrastruktur - International Ocean Discovery Program, Teilprojekt: Sensitivität des australischen Monsuns auf Veränderungen der Klima-Randbedingungen während der mittelpleistozänen Wende

Der australische Monsun stellt aufgrund seiner Position am Südrand der global stärksten saisonalen Verlagerung der innertropischen Konvergenzzone einen hochsensiblen Monitor für die Variabilität des tropischen Hydroklimas im Bereich des asiatisch-australischen Monsunsystems dar. Allerdings blieben bisher die Sensitivität des australischen Monsuns auf klimatische Kontrollfaktoren, wie globales Eisvolumen und Treibhausgas-Konzentrationen, sowie die interhemisphärische Kopplung mit anderen Monsun-Subsystemen wegen fehlender Kenntnis über seine Variabilität in der Vergangenheit weitgehend rätselhaft. Während IODP Expedition 363 wurde erstmals eine komplette, hemipelagische, pleistozäne Sedimentabfolge mit Sedimentationsraten von ca. 10 cm/ky vor Nordwest-Australien erbohrt (Site U1483, 13 Grad 5,24Ê1S, 121 Grad 48,25Ê1E, 1733 m Wassertiefe). Diese Karbonat- und Ton-reiche Abfolge stellt ein ideales Klimaarchiv dar, aus dem Intensität und Variabilität des australischen Monsuns und dessen Sensitivität für Änderungen des Strahlungsantriebes während fundamentaler Umwälzungen der globalen klimatischen Rahmenbedingungen rekonstruiert werden können. Unser Projekt konzentriert sich auf die mittelpleistozänen Wende (MPT, ca. 1,2-0,6 Ma), als das globale Klima von einer insgesamt wärmeren Phase mit relativ geringem Temperatur-Kontrast zwischen Nord- und Südhemisphäre in quasi-periodische Wechsel zwischen Warm- und Kaltzeiten mit erhöhter Amplitude und längeren Periodizitäten (ca. 100 kyr) überging. Wir werden Proxy-Daten für terrigenen Eintrag (Röntgenfluoreszenz-Scanner basierte Elementar-Zusammensetzung und Akkumulationsraten) und Paläoproduktivität (Kohlenstoff-Akkumulationsraten, biogenes Silikat und Kohlenstoffisotopen-Gradienten) mit Salinitäts- und Eisvolumen-Indikatoren (Sauerstoffisotopen und Mg/Ca-Thermometrie an Foraminiferengehäusen) vergleichen. Zusammen mit einer hochauflösenden benthischen Sauerstoffisotopen-Stratigraphie werden es die neuen Daten ermöglichen, die Variabilität sowohl der Niederschläge (Salinität und terrigener Eintrag während des australen Sommers) als auch der monsunalen Winde (konvektive Durchmischung und Produktivität während des australen Winters) zu rekonstruieren und so zum Verständnis der Reorganisation des tropischen Klimas in der Südhemisphäre, der Zusammenhänge zwischen Klimaänderungen in hohen und niederen Breiten, sowie der Kopplung des australischen Monsuns mit nordhemisphärischen Monsunsystemen beizutragen. Dabei wollen wir speziell die Hypothesen testen, dass (1) humide Bedingungen mit ganzjährigen Niederschlägen in der wärmeren '41 kyr-Welt' vorherrschten, während die Saisonalität mit dem Einsetzen der intensiven, glazialen-interglazialen ca. 100 kyr-Zyklen zunahm und (2) bedeutende Klimaveränderungen vor ca. 1,6, ca. 1,2, ca. 0,9, und ca. 0,6 Millionen Jahren mit Änderungen in der Dynamik des australischen Monsuns (Intensität und Saisonalität von Niederschlägen und windgetriebener konvektiver (Text gekürzt)

Bewertung der Qualität des Landschaftsbildes

Bewertung der Qualität des Landschaftsbildes -Beschreibung siehe Themengruppe- -siehe Themengruppe- Maßstabsbeschränkung von 1:10.000 nicht unterschreiten, sinnvolle Anwendung am Bildschirm liegt bei 1:25.000, Erarbeitungsmaßstab lag bei 1:30.000

Bewertung Erholungseignung - Ländliche Bereiche

Bewertung Erholungseignung - Ländliche Bereiche -Beschreibung siehe Themengruppe- -siehe Themengruppe- Maßstabsbeschränkung von 1:10.000 nicht unterschreiten, sinnvolle Anwendung am Bildschirm liegt bei 1:25.000, Erarbeitungsmaßstab lag bei 1:30.000

Bewertung Erholungseignung - Naturnahe Bereiche

Bewertung Erholungseignung - Naturnahe Bereiche -Beschreibung siehe Themengruppe- -siehe Themengruppe- Maßstabsbeschränkung von 1:10.000 nicht unterschreiten, sinnvolle Anwendung am Bildschirm liegt bei 1:25.000, Erarbeitungsmaßstab lag bei 1:30.000

Landschaftsschutzgebiete in Mecklenburg-Vorpommern

• Die Digitalisierung wurde i.d.R. auf der Grundlage der Karten der Schutzgebietsdokumentation erstellt (z.T. wurden Geometrien von den zuständigen Behörden übernommen und an Geobasisdaten angepasst). • Je nach Ausweisungszeitraum haben die Abgrenzungskarten der Landschaftsschutzgebiete (LSG) unterschiedliche Maßstäbe. Ab Mitte der 1990iger Jahre sind Verordnungskarten im Maßstab 1:10.000, in Ortslagen z.T. ergänzt durch Flurkarten, üblich. Davor wurden die LSG auch auf Karten der Maßstäbe 1:25.000 bis 1:200.000 (unterschiedliche Kartenausgaben) ausgewiesen. • Die Digitalisierung wurde am Bildschirm vor dem Hintergrund der Topografischen Karte 1:10.000 AS (Ausgabe 1989-2003) oder später DTK10 vorgenommen. In Teilbereichen wurden zusätzlich Luftbilder (Digitale Orthophotos) und ALK (Flurkarten) hinzugezogen. • Aufgrund der unterschiedlichen Digitalisierungsgrundlagen (Abgrenzungskartenmaßstab und -qualität) können die Abweichungen im Gelände zwischen +/- 10 und +/- 300 m liegen. • Seit dem Jahr 2022 erfolgt die Einarbeitung von Neu- und Änderungs- Verordnungen, sowie ggf. die Korrektur von belegbaren Digitalisierfehlern und Ähnlichem direkt durch die jeweils zuständige UNB in dem dafür neu geschaffenen Schutzgebietsportal M-V (kvwmap/WebGIS). Nach Prüfung durch das LUNG M-V werden die Änderungen in den landesweiten Geodatenbestand der LSG übernommen und werden damit Bestandteil des LINFOS. • Für die genaue Feststellung der Grenzen eines LSG sind stets die Abgrenzungskarten der Ausweisung heranzuziehen. Zuständig für die Ausweisung von LSG und den Vollzug der Regelungen sind i.d.R. die Unteren Naturschutzbehörden (UNB) bei den Landkreisen (LK) und kreisfreien Städten (Ausnahme LSG 142). Unklarheiten zum Grenzverlauf von LSG sind darum i.d.R. mit den UNB der LK bzw. der kreisfreien Städte zu klären. • Mit dem Biosphärenreservat-Elbe-Gesetz (BRElbeG M V) vom 15.01.2015 wurden zum 01.02.2015 (Inkrafttreten des BRElbeG M-V) aufgehoben: die Verordnung über das LSG „Mecklenburgisches Elbetal“ und die Verordnung über das LSG „Boize“, soweit es innerhalb des Biosphärenreservats Flusslandschaft Elbe Mecklenburg-Vorpommern (BR ELB) lag. Es handelt sich um das sog. „Brutto-Shapefile“, bei dem die Flächen, die zugleich Naturschutzgebiet (NSG) sind, nicht herausgeschnitten wurden (also vollständige Darstellung der LSG-Flächen, auch die, die zugleich NSG sind); dieses Shapefile sollte für Kartendarstellungen ohne NSG verwendet werden. ACHTUNG! Bei der Verwendung von Layerdateien ist durch deren Nutzer auf eine weiterhin vollständige Funktionsfähigkeit der Layerdateien nach einer Aktualisierung des Geodatenbestandes/Shapes zu achten. Erstellt man bspw. auf Grundlage des Attributes XY eine Legende/Layerdatei für die Werte 1, 2 und 3, so wird der bei einer Fortschreibung evtl. hinzugekommene Datensatz mit dem Wert 4 im Attribut XY bei Verwendung der alten Layerdatei nicht angezeigt. Daher wird empfohlen, nach jeder Aktualisierung des Shapefiles, die dazugehörigen Layerdateien neu einzubinden bzw. eigene Layer zu prüfen und ggf. anzupassen. Den aktuellen Bearbeitungsstand entnehmen Sie bitte dem Attribut ZEITSTEMP.

Computersimulation des tropischen Regenwaldes (RAFOM) - Modellierung tropischer Regenwälder

Unter Einsatz der wichtigsten bekannten morphologischen und funktionellen Parameter eines Regenwaldes wurde auf der Basis einer individiumsbezogenen Berechnung und naturnahen Bildschirmdarstellung ein Regenwaldmodell konstruiert, mit dem die wesentlichsten Vorgänge simuliert werden können. Dazu gehören etwa Regeneration, Artenverteilung, Konkurrenz, Artendominanz, Biomasseverteilung und -entnahme, Trockenheitstoleranz u. v. m. Dadurch ist es möglich sowohl angewandte Probleme der Forstwirtschaft als auch theoretische Fragestellungen zu lösen. In einem komplexen praxisorientierten Computermodell können Abläufe des Regenwaldwachstums und der Regenwaldevolution wirklichkeitsnahe simuliert werden. Zusätzlich zu Nährstoffbilanzen, Lichtwerten und zahlreichen ökologischen Einflüssen wird das Wachstum und Aussehen des Waldes naturnahe am Bildschirm sichtbar gemacht und kann per Maus analysiert und verändert werden. Nachdem nunmehr das Modell funktioniert, soll es als Experimentalfeld für auch angewandte Fragestellungen dienen.

Development of a modelling system for prediction and regulation of livestock waste pollution in the humid tropics

Introduction: In Malaysia, excessive nutrients from livestock waste management systems are currently released to the environment. Particularly, large amounts of manure from intensive pig production areas are being excreted daily and are not being fully utilised. Alternatively, the excess manure can be applied as an organic fertiliser source in neighbouring cropping systems on the small landholdings of the pig farms to improve soil fertility so that its nutrients will be available for crop uptake instead of being discharged into water streams. Thus, there is a need for better tools to analyse the present situation, to evaluate and monitor alternative livestock production systems and manure management scenarios, and to support farmers in the proper management of manure and fertiliser application. Such tools are essential to quantify, and assess nutrient fluxes, manure quality and content, manure storage and application rate to the land as well as its environmental effects. Several computer models of animal waste management systems to assist producers and authorities are now available. However, it is felt that more development is needed to adopt such models to the humid tropics and conditions of Malaysia and other developing countries in the region. Objectives: The aim is to develop a novel model to evaluate nutrient emission scenarios and the impact of livestock waste at the landscape or regional level in humid tropics. The study will link and improve existing models to evaluate emission of N to the atmosphere, and leaching of nutrients to groundwater and surface water. The simulation outputs of the models will be integrated with a GIS spatial analysis to model the distribution of nutrient emission, leaching and appropriate manure application on neighbouring crop lands and as an information and decision support tool for the relevant users.

Untersuchung des Einflusses vulkanischer Eruptionen auf stratosphärische Aerosole und den Strahlungsantrieb

Das Projekt VolARC ist eines von fünf Projekten des Antrags für die zweite Phase der DFG Forschungsgruppe VolImpact (FOR 2820), deren erste Phase im Frühjahr 2019 begann. VolARC befasst sich mit wichtigen und offenen Fragen vulkanischer Effekte auf stratosphärische Aerosole und deren Einfluss auf die Strahlungsbilanz des Erdsystems. Basierend auf den Arbeiten der laufenden Phase I sollen in Phase II folgende drei Themen bearbeitet werden:(1) Konsolidierung des Verständnisses der Entwicklung stratosphärischer Aerosolparameter nach Vulkanausbrüchen und Untersuchung der Gründe für die verbleibenden Unterschiede zwischen beobachteten und modellierten stratosphärischen Aerosolparametern (Aerosolextinktionsprofile, optische Tiefe und insbesondere die Teilchengrößenverteilung stratosphärischer Aerosols), sowie Behebung der Ursachen für die Unterschiede. Insbesondere die zeitliche Entwicklung der Aerosolgrößenverteilung soll besser verstanden werden. (2) Untersuchung des Einflusses von Modellauflösung und Transport auf die Entwicklung vulkanischer Aerosolwolken in der Stratosphäre. In Phase II wird ein “Seamless Simulation”-Ansatz verwendet, der mittels mehrerer Nests eine konsistente Modellierung aller relevanten Prozesse auf den entsprechenden Skalen ermöglicht, von der initialen Entwicklung der Vulkanwolke bis hin zu globalen und längerfristigen Skalen. (3) Untersuchung der Fähigkeit von Limb- und Okkultationsinstrumenten, vulkanische Sulfataerosole in der Stratosphäre nach stärkeren Vulkanausbrüchen zu erfassen. Bereits bei relativ moderaten optischen Tiefen wird die Sichtlinie in Limb-Geometrie optisch dicht und eine robuste Bestimmung der Aerosolextinktion problematisch. Außerdem wird untersucht, ob aktuelle Satelliteninstrument in der Lage sind, eine im Rahmen von Geoengineering Aktivitäten künstliche verstärkte stratosphärische Aerosolschicht zu erfassen und zu überwachen. Diese Themen werden durch die Synergy globaler Satellitenbeobachtung stratosphärischer Aerosolparameter im optischen Spektralbereich und globaler Modellsimulationen mit expliziter Aerosolmikrophysik untersucht. Wir werden u.a. unsere eigenen Algorithmen verwenden um aus Messungen vergangener, aktueller und zukünftiger Satelliteninstrumente (bsp. OMPS-LP, SAGE III and SCIAMACHY) Aerosolparameter abzuleiten. Die Modellsimulationen werden hauptsächlich mit ICON-ART durchgeführt, aber auch MAECHAM-HAM-Simulationen werden zum Vergleich mit Messdaten und ICON-ART-Simulationen zum Einsatz kommen. Das VolARC-Projekt ist sehr gut mit den anderen vier VolImpact-Projekten vernetzt, insbesondere durch die definierten übergreifenden Forschungsthemen an denen jeweils mehrere VolImpact-Projekte beteiligt sind. Diese Themen sind: (1) die Aerosolteilchengrößenverteilung, (2) vulkanische H2O-Injektionen in die mittlere Atmosphäre und (3) Strahlungsantrieb durch vulkanische Effekte. Darüber hinaus wird VolARC alle Aktivitäten zur Seamless-Simulation in VolImpact koordinieren.

Entwicklung eines Online-Parametrisierungsansatzes zur Vorhersage der Hygroskopizität von organischem Aerosol in der Umgebung auf der Grundlage von hochauflösenden AMS-Messungen

Verschiedene atmosphärische Prozesse werden durch die Wasseraufnahmefähigkeit (Hygroskopizität) von Aerosolpartikel angetrieben, wie z.B. die Lichtstreuung der Partikel, die Bildung von Wolkentröpfchen, die Aktivierung von Wolkenkondensationskeimen (CCN), die Veränderung des hydrologischen Zyklus sowie der Strahlungsantrieb der Wolken. Trotz seiner entscheidenden Rolle für die Atmosphäre und das Klima gibt es immer noch eine große Diskrepanz im Wissen über den Beitrag des organischen Aerosols, das einen größeren Teil der Submikrometer-Partikelmassenkonzentration darstellt, zur gesamten Hygroskopizität. Der folgende Projektantrag schlägt einen ganz neuen Ansatz zur Parametrisierung der hygroskopischen Eigenschaften von organischen Aerosolpartikeln vor, der ein chemisches Online-Funktionskonzept verwendet, das auf der Analyse der organischen Massenspektren aus den Messungen des High Resolution-Time of Flight-Aerosol Mass Spectrometer (HR-ToF-AMS) basiert. Die Entwicklung dieser Parametrisierung wird auf einer Kombination von Humidified Hygroscopic Tandem Differential Analyzer (HTDMA) und HR-ToF-AMS Messungen in einem dualen, aber komplementären Ansatz basieren. Dazu wird ein intensives Laborscreening von chemischen Verbindungen mit gezielten funktionellen Gruppen und einer Mischung aus verschiedenen organischen Standards durchgeführt werden. Gleichzeitig wird ein maschineller Lernansatz auf der Grundlage früherer TROPOS-Feldkampagnen durchgeführt werden, der Messungen beider Instrumente integriert. Ein Vergleich zwischen den beiden Ansätzen wird für die endgültige Validierung in der Studie durchgeführt werden. Diese Parametrisierung wird dann in zwei Feldkampagnen validiert, die jeweils einer bestimmten Art von organischem Aerosol gewidmet sind: eine von biogenem Aerosol dominierte Umgebung in Melpitz (Deutschland) und eine von städtischem Aerosol dominierte Umgebung in SIRTA (Frankreich), wo beide Instrumente im Rahmen dieses Projekts eingesetzt werden sollen. Die Online-Hygroskopizität des Umgebungsaerosols wird durch die Kombination von HR-ToF-AMS (organisches und anorganisches Aerosol) und optischen Messungen des Aethalometers (äquivalenter schwarzer Kohlenstoff) abgeschätzt und dann mit der vom HTDMA gemessenen verglichen. Unter Ausnutzung der Vorteile der hochauflösenden und einheitlichen Massenspektrenauflösung des HR-ToF-AMS und des Vorhandenseins des Aerosol Chemical Speciation Monitor (ACSM) an beiden ausgewählten Feldstandorten wird die Methode auch für das ACSM optimiert. Infolgedessen wird eine automatische Routine für beide Instrumente (HR-ToF-AMS und ACSM) entwickelt, die in das ACSM-Netzwerk des Aerosols, Clouds, and Trace gases Research Infrastructure Network (ACTRIS) implementiert wird, um eine einzigartige Möglichkeit für eine zeitnahe und langfristige Messung der Aerosol-Hygroskopizität über Europa zu bieten.

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