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Modellentwicklung zur regionalen Vorhersage der N2O-Emissionen aus bodenchemischen und bodenphysikalischen Parametern unter spezieller Berücksichtigung des oberflächennahen N2O-Gehaltes in Böden

Bisherige Ansätze zu Modellierung von Lachgasemissionen haben noch zu keinen zufriedenstellenden Ergebnissen geführt bzw. die Validierung von Modellen steht noch aus, da u.a. die Bestimmung der Gasdiffusion im Oberboden sowie der Gasübergang in Atmosphäre schwierig bestimmbar ist. Wir stellen für diesen Schritt einen empirischen Modellansatz zur Vorhersage von Lachgasemissionen aus oberflächennahen N2O-Gehalten des Bodens vor, der im Rahmen des Projektes zu einer allgemeinen Anwendbarkeit weiterentwickelt werden soll. Hierbei werden über empirische Transferfaktoren, die in Abhängigkeit von Bodenart, Wassergehalt und Temperatur ermittelt werden, die Emissionen aus Gasgehalten im Boden berechnet. Zur einfachen Bestimmung des N2O-Gehaltes im Oberboden steht ein in unserem Hause entwickeltes neuartiges Bodenprobenahmegerät zur Verfügung. Die Einfachheit der Probenahme und gleichzeitige Erfassung von Gas im Boden sowie den steuernden Größen Nmin und DOC, erlaubt zudem ein Monitoring der Spurengasemissionen auf regionaler Ebene sowie die Validierung bestehender Modelle.

Steigerung der Resilienz des Hopfenbaus gegenüber den Folgen des Klimawandels: Untersuchung der Chancen und Risiken von Agri-PV im konventionellen Hopfenbau, Teilprojekt B

Timeline - Land Surface Temperature (Mean) Level 3 - Europe, Monthly

This dataset provides monthly maximum Land Surface Temperature (LST) values over Europe, derived from 1-km AVHRR observations. The data is generated by DLR and provided in the framework of the TIMELINE project. LST values are retrieved using physically-based split- and mono-window algorithms and corrected for atmospheric influences and surface emissivity. Only cloud-free observations with sensor view angles below 50 degrees are used. Due to reliance on infrared observations, data may be limited under persistent cloud cover. To ensure temporal consistency across sensors and overpass times, an orbit drift correction method was applied. This method harmonizes LST values to a fixed reference time of 13:00 local solar time, approximating the daily maximum temperature. The dataset is gridded in a 1-km LAEA ETRS89 projection. The product is provided in four tiles, covering the extent of the European Environmental Agency (EEA) reference grid, which includes the area from 900 000 m East and 900 000m North to 7 400 000m East and 5 500 000m North. The TIMELINE (TIMe Series Processing of Medium Resolution Earth Observation Data assessing Long-Term Dynamics In our Natural Environment) project, led by the German Remote Sensing Data Center (DFD) of the German Aerospace Center (DLR), focuses on generating a consistent, multi-decadal time series derived from NOAA and Metop AVHRR data. Spanning more than 40 years from the early 1980s to the present this dataset covers Europe and North Africa. TIMELINE establishes an operational environment for the systematic reprocessing of AVHRR raw data into Level 1b, Level 2, and Level 3 geoinformation products at 1.1 km spatial resolution. These products maintain uniform standards in format, projection, and spatial coverage. The dataset includes a comprehensive suite of land and atmospheric parameters such as atmospherically corrected surface reflectance, NDVI, snow cover, fire hotspots, burnt area, land and sea surface temperatures, and various cloud physical properties (e.g., cloud top temperature). By combining traditional and innovative remote sensing products with robust processing algorithms and state-of-the-art validation techniques, TIMELINE provides a unique, high-quality dataset for global change research.

Energieeffizienzbasierte Regelung von dezentral gespeisten Wärme- und Kältenetzen unter Berücksichtigung von Lebensdauereffekten, Teilvorhaben Begleitung des Vorhabens, Praxisumsetzung und Wissenstransfer

Ziel des Vorhabens ist es, die Grundlagen für den energieeffizienz- und lebensdaueroptimalen Betrieb von Fernwärme- und Fernkältenetze zu erarbeiten. Berücksichtigt werden dabei die zukünftig regenerative und eher dezentrale Erzeugungsstruktur, niedrigere Vorlauftemperaturen sowie ein zunehmender Ausbau der Sensorik durch Smart Metering. Zur Erreichung dieser Ziele sollen Modelle zur Ermittlung von Energieverlusten sowie Stressfaktoren entwickelt und durch Messungen von z.B. Temperatur und Feuchtigkeit im Boden kalibriert werden. Weiterhin soll ein vorhandenes, hydraulisches Netzberechnungsverfahren um die thermische Komponente erweitert sowie für die Anwendung auf Kältenetze angepasst werden. Lebensdauerverluste sollen auf Basis von Erkenntnissen aus dem Forschungsvorhaben 'FW-lnstandhaltung' abgeschätzt werden. Zudem sollen diesbezüglich neue, Kl-basierte Algorithmen entwickelt werden. Das Verfahren zur Netzberechnung soll um diese Lebensdauerprognose erweitert werden, sodass jederzeit die hydraulischen und thermischen Zustandsgrößen sowie Stressfaktoren vorliegen und bei der Netzregelung berücksichtigt werden können. Auf Basis dessen sollen sowohl ein modellprädiktiver als auch ein Kl-basierter Ansatz zur optimalen Netzregelung entwickelt und im praktischen Einsatz erprobt werden. Teilvorhaben: Begleitung des Vorhabens, Praxisumsetzung und Wissenstransfer Im Rahmen dieses Teilvorhabens begleitet der AGFW die forschenden Verbundpartner und unterstützt die Umsetzungen der entwickelten Ansätze und Verfahren in der Praxis. Der Beitrag des Branchenverbands umfasst die Einbringung von zusätzlicher Messtechnik, die Durchführung von Messungen, die Begleitung bei der Dokumentation und die Veröffentlichung der Ergebnisse sowie die Verbreitung der Forschungsergebnisse in der Fernwärmebranche. Weiterhin prüft der AGFW eine Einbindung in eine bestehende Umgebung zur Verfügung und führt Veranstaltungen für die Zielgruppe durch.

Über Kohlenstoff-Entnahme aus der Atmosphäre bis hin zum Erreichen des Ziels des Pariser Klimakommens: Temperature Stabilisation

Die anthropogenen Kohlendioxidemissionen (CO2) sind für den größten Teil der jüngsten globalen Oberflächenerwärmung der Erde um etwa 1°C gegenüber dem vorindustriellen Niveau verantwortlich. Das Land und die Ozeane nehmen derzeit etwa die Hälfte unserer Emissionen durch komplexe Prozesse des Kohlenstoffkreislaufs auf. Der Klimaantrieb durch anthropogene CO2-Emissionen hört erst auf, wenn ein Gleichgewicht zwischen CO2-Quellen und -Senken erreicht ist. Da es nicht realisierbar ist, alle CO2-Emissionen bis Mitte des 21. Jahrhunderts zu eliminieren, bestehen alle plausiblen zukünftigen Emissionsszenarien, die auf eine mit dem Pariser Abkommen übereinstimmende Temperaturstabilisierung anstreben, aus einem Portfolio menschlicher Aktivitäten, die Emissionssenkungen mit Maßnahmen zur so genannten Kohlendioxidentnahme (CDR) kombinieren, die die verbleibenden positiven Emissionen kompensieren sollen.Allerdings werden CDR-Maßnahmen wie die meisten anderen menschlichen Aktivitäten durch Emissionen von andere Treibhausgase als CO2 (z.B. Methan oder Distickstoffoxid), Aerosolen oder durch Landnutzungsänderungen zusätzliche Klimaveränderungen verursachen. Gegenwärtig machen diese weiteren Treibhausgase mehr als 40% der globalen Oberflächenerwärmung aus, während Aerosole einen Teil der Erwärmung ausgleichen. Darüber hinaus beeinflussen diese zusätzlichen Klimaeinflüsse den Kohlenstoffkreislauf, der wiederum Einfluss auf die atmosphärische CO2-Konzentration und damit auf die Oberflächentemperatur nimmt (Abb. 1). Diese Wechselwirkung beeinflusst die Menge der CO2-Entnahme, die durch CDR-Maßnahmen erforderlich ist, um eine Temperaturstabilisierung zu erreichen.Es ist daher wichtig, die vollständige Reaktion des Klimas auf spezifische menschliche Aktivitäten, einschließlich CDR-Maßnahmen, zu erfassen, um gut informiert Maßnahmen zur Temperaturstabilisierung ein zu leiten. Insbesondere die Untersuchung der Reaktion des Erdsystems auf realistische Portfolios künftiger anthropogener Aktivitäten erfordert die Einbeziehung aller damit verbundenen Klimafaktoren - CO2, andere Treibhausgase als CO2, Aerosole und Landnutzungsänderungen - um bestmögliche Einschätzungen der möglichen Wege zur Temperaturstabilisierung zu erhalten.

Die Rolle von gekoppelten versus ungekoppelten Reanalysen für die Initialisierung der dekadischen Klimaprognosen

Die Nachfrage nach zuverlässigen Klimaprognosen in verschiedenen sozioökonomischen Sektoren wird in der Zukunft steigen. Untersuchungen der Vorhersagbarkeit des Klimasystems auf zwischenjährlichen bis dekadischen Zeitskalen zeigen, dass eine Initialisierung der Erdsystemmodelle (ESM) mit Ozean- und Atmosphärenbeobachtungen die Vorhersage regionaler Klimagrößen verbessert. Jedoch leiden dekadische Klimaprognosen unter Initialisierungsschocks und systematischen Modellfehlern, welche die Vorhersagefähigkeit einschränken. Die Größe des Problems ist jedoch unbekannt. Zur Reduktion von Initialisierungsschocks in dekadischen Klimaprognosen sind ESM-Assimilationen, die Anfangsbedingungen dynamisch konsistent abschätzen können, ein möglicher Ansatz. Das vorliegende Projekt zielt darauf ab, den Einfluss von dynamisch konsistenten Anfangsbedingungen auf die Vorhersagegüte dekadischer Klimaprognosen zu quantifizieren.Unter einer Vielzahl von gekoppelten Datenassimilationsmethoden (GDA) ist die adjungierte Methode eine der vielversprechendsten. Da ihr Resultat die dynamischen ESM-Gleichungen respektiert, kann man damit eine dynamisch selbstkonsistente räumliche und zeitliche Evolution des Klimazustands erstellen, die für die Initialisierung der dekadischen Klimaprognosen anwendbar ist. Zu diesem Zweck wird das gekoppelte adjungierte Modell mittlerer Komplexität CESAM (Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit Erd-System Assimilations-Modell) verwendet werden, um eine gekoppelte Ozean-Atmosphäre-Reanalyse zu erzeugen. Die Reanalyse wird als Anfangsbedingung für retrospektive Klimasimulationen dienen. Die Klimasimulationen werden mit verfügbaren Beobachtungen des Erdsystems verglichen werden, um die Vorhersagegüte des CESAMs zu evaluieren. Das in der CESAM implementierte dekadische Vorhersagekonzept wird sich auf die mehrjährige Variabilität der großskaliger Prozesse und Feedbacks innerhalb des gekoppelten Klimasystems konzentrieren. Der Vorteil des Vorhabens liegt in der Verfügbarkeit und der rechnerischen Effizienz des adjungierten CESAM-Modells. Da die Programmierung der adjungierten Codes für ESMs jedoch keine triviale Aufgabe ist, hat die adjungierte GDA-Methode im dekadischen Klimaprognosebereich bisher keine weitverbreitete Anwendung gefunden. Daher ist die Nützlichkeit adjungierter GDA für die Initialisierung der dekadischen Klimaprognosen noch zu verstehen und zu demonstrieren; dies ist das Hauptziel dieses Forschungsvorhabens. Innerhalb des modellkonsistenten Ansatzes werden Initialisierungsmethoden verglichen werden, die sowohl auf der gekoppelten Reanalyse als auch auf der einzelnen Ozean und Atmosphäre Reanalysen (einer weit verbreiteten Strategie) basieren. Diese Ergebnisse werden als Richtschnur für zukünftige Initialisierungsentwicklungen in komplexeren ESMs dienen.

Untersuchungen zum Abbau von Herbiziden in Boeden

Es wird untersucht, in welcher Weise und in welchem Ausmass einige einzelne Faktoren wie Bodenfeuchtigkeit, Bodentemperatur, Sonnenlicht, Boden-pH, Sorption, Herbizidkonzentration, wiederholte Behandlung, Pestizidkombinationen und Zusatz von organischer Substanz und Duengesalzen den Abbau von Herbiziden beeinflussen koennen.

AVHRR - Land Surface Temperature (LST) - Europe, Nighttime

The "Land Surface Temperature derived from NOAA-AVHRR data (LST_AVHRR)" is a fixed grid map (in stereographic projection) with a spatial resolution of 1.1 km. The total size covering Europe is 4100 samples by 4300 lines. Within 24 hours of acquiring data from the satellite, day-time and night-time LSTs are calculated. In general, the products utilise data from all six of the passes that the satellite makes over Europe in each 24 hour period. For the daily day-time LST maps, the compositing criterion for the three day-time passes is maximum NDVI value and for daily night-time LST maps, the criterion is the maximum night-time LST value of the three night-time passes. Weekly and monthly day-time or night-time LST composite products are also produced by averaging daily day-time or daily night-time LST values, respectively. The range of LST values is scaled between –39.5°C and +87°C with a radiometric resolution of 0.5°C. A value of –40°C is used for water. Clouds are masked out as bad values. For additional information, please see: https://wdc.dlr.de/sensors/avhrr/

ERA-NET C-IPM: Eine Suche nach der Nadel im Heuhaufen - Vorhersage der Drahtwurmaktivität in der obersten Bodenschicht als Entscheidungshilfe für integrierte Pflanzenschutzmaßnahmen in betroffenen landwirtschaftlichen Kulturen (ElatPro)

Drahtwürmer können durch unterirdischen Fraß an Wurzel und Spross bedeutende Schäden an verschiedenen Kulturpflanzen verursachen. Jene Insektizide, welche sich im Einsatz gegen den Drahtwurm als äußerst wirksam erwiesen, verblieben lange im Boden und wurden als risikoreich für die Umwelt eingestuft. Mittlerweile stehen Europaweit kaum noch geeignete Pflanzenschutzmittel im Kampf gegen den Drahtwurm zur Verfügung. Es ist daher dringend notwendig den Einsatz der zur Verfügung stehenden Mittel und Methoden so weit zu optimieren, dass auch damit die Drahtwurmschäden möglichst unter der wirtschaftlichen Schadschwelle gehalten werden können. Dass Drahtwürmer zu den am schwersten bekämpfbaren Bodenschädlingen zählen liegt vor allem daran, dass sich die robusten Larven bei ungünstigen Bedingungen in tiefere Bodenschichten zurückziehen, wo sie über viele Monate hinweg ohne Nahrung ausharren können. Wenn die Drahtwürmer in den Oberboden zurückkehren, sind sie auch wieder für Bekämpfungsmaßnahmen erreichbar. Aus diesem Grund ist die Kenntnis über das Verhalten von Drahtwürmern besonders wichtig um in der Praxis gute Erfolge bei der Bekämpfung von Drahtwürmern zu erzielen. SIMAGRIO-W ist ein zweistufiges Modell das auf Tageswerten für Bodentemperatur und Bodenfeuchte basiert und nach Bodenart differenziert. Das Modell berechnet jenen Anteil der Drahtwurmpopulation eines Standortes, der sich aktuell in der obersten Bodenschicht aufhält. Im ersten Schritt des Modells wird anhand der Tagesmittelwerte der gemessenen oder simulierten Bodentemperatur und Bodenfeuchte durch eine bivariate Gaußscher Regressionsgleichung ein Prozentsatz ermittelt, der das Risiko von Drahtwürmern in der Schadzone wiedergeben soll. Liegt der Wert bei über 10% wird im zweiten Teil des Modells mit einer Logistischen Regression in Abhängigkeit von Bodenfeuchte und Bodenart der genaue Prozentsatz der Drahtwurmpopulation bestimmt, der sich in der obersten Bodenschicht aufhält. Die Logistischen Regressionsgleichungen müssen für jede Bodenart durch Evaluierung im Freiland erstellt werden und liegen für mehrere Bodenarten vor (mittel lehmiger Sand, stark sandiger Lehm, schluffiger Lehm, mittel schluffiger Ton). SIMAGRIO-W wurde von Hann et al. 2014 einer Validierung unterzogen, wobei die Vorhersagen des Modells mit den ermittelten Drahtwurmdichten in den obersten Bodenschichten an 4 Versuchsstandorten in Ostösterreich verglichen wurden. Während das in Deutschland (Rheinland-Pfalz) entwickelte Modell ein Aktivitätsmaximum von 11°C voraussetzt, wurden an den Versuchsstandorten in Ost-Österreich bei Temperaturen bis zu 26° hohe Drahtwurm-Aktivitäten beobachtet. Auch die Bodenfeuchte in 80cm Bodentiefe lag an 3 Standorten durchgehend unter dem Drahtwurmaktivitätsbereich von SIMAGRIO-W und dennoch konnte eine hohe Drahtwurmaktivität beobachtet werden. Die Wärmebedürfnisse und die Ansprüche an die Bodenfeuchte unterscheiden sich stark zwischen den Drahtwurmarten. (Text gekürzt)

Kilimanjaro Glaciers (East Africa)

The Tropical Glaciology Group's research on Kilimanjaro started in 2002 and is in progress. Central aspects of our research plan are: 1) Development of the working hypothesis: From a synopsis of (i) proxy data indicating changes in East African climate since ca. 1850, (ii) 20th century instrumental data (temperature and precipitation), and (iii) the observations and interpretations made during two periods of fieldwork (June 2001 and July 2002) a scenario of modern glacier retreat on Kibo is reconstructed. This scenario offers the working hypothesis for our project. 2) Impact of local climate on the glaciers: This goal involves micrometeorological measurements on the glaciers, and the application of collected data to full glacier energy and mass balance models. These models quantify the impact of local climate on a glacier, based on pure physical system knowledge. Our models are validated by measured mass loss and surface temperature. 3) Latest Extent of the Kilimanjaro glaciers: Here, a satellite image was analyzed to derive the surface area and spatial distribution of glaciers on Kilimanjaro in February 2003. To validate this approach, an aerial flight was conducted in July 2005. 4) Linking local climate to large-scale circulation: As glacier behavior on Kilimanjaro, a totally free-standing mountain, is likely to reflect changes in larger-scale climate, this goal explores the large-scale climate mechanisms driving local Kilimanjaro climate. Well known large-scale forcings of east African climate are sea surface temperature variations in the Pacific and, more important, in the Indian Ocean. 5) Regional modification of large-scale circulation: The regional precipitation response in East Africa due to large-scale forcing is not adequately resolved in a global climate model as used in 4). Thus, mesoscale model experiments with the numerical atmospheric model RAMS will be conducted within this goal. They are thought to reveal the modification of atmospheric flow by the Kilimanjaro massif on a regional scale. 6) Practical aspects: Based on micro- and mesoscale results, (i) how much water is provided by glaciers, (ii) providing future projections of glacier behavior as basis for economic and societal studies (practical part), e.g., for studies on the impact of vanishing glaciers on Kibo's touristic appeal, and (iii) which impact does deforestation on the Kilimanjaro slopes have on summit climate? Referring to item 2), two new automatic weather stations have been installed in February 2005. They complete a station operated by Massachusetts University on the surface of the Northern Icefield since 2000.

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