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Geochemistry of sediments from Fehmarn Belt area, southern Baltic Sea during cruise EMB238

The geochemical composition of surface sediments and pore waters from the Fehmarn Belt area, southern Baltic Sea, was analyzed in the context of the establishment of exclusion areas for bottom trawling activity. Samples were taken on cruise EMB238 in May/June 2020 using a multi corer or benthic lander device. Besides on-site measurements, further dissolved major and trace elements, dissolved inorganic carbon, nutrients were analyzed in home laboratory. Results are complemented by the analysis of potential microbial gross sulfate reduction rates and the geochemical composition of CNS and extractable sulfur (AVS, CrS(II), and acid-extractable Fe, Zn, Pb, Fe, Mn contents.

Soil physicochemical properties of the PhytOakmeter plot DGRL_14 (Greifenhagen, Germany) in 2016, 2020 and 2022

As part of PhytOakmeter platform (www.phytoakmeter.de), soil chemical parameters were determined in 2016, 2020 and 2022. Soil pH was measured using a glass electrode in a 1:2.5 soil-to-0.01 M CaCl2 suspension after one hour of equilibration. Gravimetric soil moisture was assessed with a fully automated moisture analyzer (DBS60-3, KERN & SOHN GmbH, Balingen, Germany), here defined as soil moisture (MOI). Total nitrogen (TN) and total carbon (TC) contents in the soil were analyzed in triplicate through dry combustion using a Vario elemental analyzer (EL III, Elementar, Hanau, Germany), and the carbon-to-nitrogen ratio (TC/TN) was subsequently calculated from these values. To evaluate the potentially bioavailable soil organic carbon and nitrogen for microbial activity, hot water-extractable carbon and nitrogen (HWC and HWN, respectively) were determined following the methods of Ghani et al. (2003) and Schulz et al. (2011). Additionally, the labile organic carbon and nitrogen easily decomposable by soil microorganisms were measured as cold water-extractable carbon (CWC) and nitrogen (CWN) based on procedures described by Zsolnay (1996), Zakharova et al. (2015), and Schmidt et al. (2017). Ammonium and nitrate (NH4±N and NO3—N, respectively) were quantified, with their sum representing the total mineral nitrogen content (Nmin).

Sentinel-5P TROPOMI – Cloud Optical Thickness (COT), Level 3 – Global

This product displays the Cloud Optical Thickness (COT) around the globe. Clouds play a crucial role in the Earth's climate system and have significant effects on trace gas retrievals. The cloud optical thickness is retrieved from the O2-A band using the ROCINN algorithm. The TROPOMI instrument aboard the SENTINEL-5P space craft is a nadir-viewing, imaging spectrometer covering wavelength bands between the ultraviolet and the shortwave infra-red. TROPOMI's purpose is to measure atmospheric properties and constituents. It is contributing to monitoring air quality and providing critical information to services and decision makers. The instrument uses passive remote sensing techniques by measuring the Top Of Atmosphere (TOA) solar radiation reflected by and radiated from the earth and its atmosphere. The four spectrometers of TROPOMI cover the ultraviolet (UV), visible (VIS), Near Infra-Red (NIR) and Short Wavelength Infra-Red (SWIR) domains of the electromagnetic spectrum, allowing operational retrieval of the following trace gas constituents: Ozone (O3), Nitrogen Dioxide (NO2), Sulfur Dioxide (SO2), Formaldehyde (HCHO), Carbon Monoxide (CO) and Methane (CH4). Within the INPULS project, innovative algorithms and processors for the generation of Level 3 and Level 4 products, improved data discovery and access technologies as well as server-side analytics for the users are developed.

Der Nationale Emissionshandel

<p> <p>Der nationale Emissionshandel (nEHS) ist in Deutschland seit 2021 ein zentrales Klimaschutzinstrument, um die Emissionen in den Sektoren Gebäude und Verkehr zu reduzieren. Er bepreist Kohlendioxid-Emissionen aus Brennstoffen in den Bereichen außerhalb des Europäischen Emissionshandels 1 (EU-ETS 1).</p> </p><p>Der nationale Emissionshandel (nEHS) ist in Deutschland seit 2021 ein zentrales Klimaschutzinstrument, um die Emissionen in den Sektoren Gebäude und Verkehr zu reduzieren. Er bepreist Kohlendioxid-Emissionen aus Brennstoffen in den Bereichen außerhalb des Europäischen Emissionshandels 1 (EU-ETS 1).</p><p> Emissionssituation im nationalen Emissionshandel <p>Seit seiner Einführung 2021 erfasst der nationale Emissionshandel (nEHS) Brennstoffemissionen, die nicht vom Europäischen Emissionshandel 1 (EU-ETS 1) abgedeckt werden. Dies betrifft insbesondere die Sektoren Wärme und Verkehr, seit 2024 werden auch Abfallverbrennungsanlagen erfasst. 2028 wird der nEHS in den Europäischen Emissionshandel für Gebäude, Straßenverkehr und zusätzliche Sektoren (EU-ETS 2) überführt. Die damit verbundene Lenkungswirkung hin zu emissionsarmen Alternativen im Wärme- und Verkehrsbereich leistet einen wichtigen Beitrag zur Erreichung der deutschen Klimaziele. Weitergehende Informationen finden Sie auf der Webseite&nbsp;<a href="https://www.dehst.de/DE/Themen/nEHS/nEHS-verstehen/nehs-verstehen_node.html">nEHS verstehen</a> der Deutschen Emissionshandelsstelle (DEHSt) im Umweltbundesamt. Die DEHSt ist die zuständige Behörde für die Umsetzung des nEHS.</p> <p>Im Jahr 2024 betrugen die Emissionen im nEHS nach <a href="https://nehs-register.dehst.de/coreweb/info/reporting/compliance/list.action?token=I9ID5O55FDSRHYRR8HS9QOQL782QKFFN">Daten des nEHS-Registers</a> ca. 294,8 Millionen Tonnen CO2&nbsp;(Mio. t CO2). Werden die erstmals 2024 erfassten Emissionen aus Abfallverbrennungsanlagen herausgerechnet, lagen die Emissionen bei ca. 281,6 Mio. t CO2&nbsp;und sind damit verglichen mit dem Vorjahr nahezu unverändert.&nbsp;</p> <p>Werden die Emissionen mit dem Verlauf der Emissionsobergrenze bzw. dem Cap verglichen, ist für das Berichtsjahr 2024 erstmals eine deutliche Überschreitung des Caps zu verzeichnen (siehe Abb. „Verlauf des nEHS-Caps für 2021 bis 2026 im Vergleich zu den Emissionen“).&nbsp;Die Überschreitung des Caps ist im nEHS dadurch möglich, dass&nbsp;während der Festpreisphase die angebotene Menge an nationalen Emissionszertifikaten (nEZ) in den Verkaufsterminen nicht beschränkt ist. Ein nEZ entspricht dabei einer Tonne CO2 (siehe hierzu auch&nbsp;<a href="https://www.dehst.de/DE/Themen/nEHS/nEHS-verstehen/nehs-verstehen_artikel.html?nn=284536#doc284546bodyText4">Wie wird das Mengenziel der Treibhausgasemissionen bestimmt?</a>).</p> <p>Das 2024 erheblich gewachsene Defizit im nEHS spiegelt sich auch in den deutschen Emissionen wider, die unter dem europäischen Klimaschutzgesetz (Effort Sharing Regulation – ESR) reguliert werden. Von diesen deckt der nEHS einen Großteil (knapp 75 Prozent) ab. Ausweislich der&nbsp;<a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/11850/publikationen/ergebnisse_kompakt_2025_2_auflage.pdf">aktuellen Projektionen des UBA</a> wird das deutsche Defizit im Rahmen der ESR in den folgenden Jahren immer größer, sodass Deutschland seine ESR-Ziele bis 2030 deutlich zu verfehlen droht. Um Ausgleichszahlungen an andere EU-Mitgliedstaaten zu vermeiden, sind wirkungsvolle Minderungsmaßahmen in den Sektoren Gebäude und Verkehr dringend erforderlich. Der EU-ETS 2 und die Einnahmen aus dem nEHS spielen hierbei eine maßgebliche Rolle. 2024 beliefen sich die Erlöse aus dem nEHS auf rund 13 Milliarden Euro, die vollständig in den <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klima">Klima</a>- und Transformationsfonds (KTF) der Bundesregierung geflossen sind und dort eine Vielzahl an Klimaschutzmaßnahmen ermöglichen (siehe unten im Abschnitt zu Verkauf und Abgabe nationaler Emissionszertifikate).</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/2_Abb_Verlauf-nEHS-Cap-2021-2026-Vergleich_2026-05-21.png"> </a> <strong> Verlauf des nEHS-Caps für 2021 bis 2026 im Vergleich zu den abgabepflichtigen Emissionen </strong> Quelle: Umweltbundesamt / Deutsche Emissionshandelsstelle Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_Abb_Verlauf-nEHS-Cap-2021-2026-Vergleich_2026-05-21.pdf">Diagramm als PDF (42,60 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_Abb_Verlauf-nEHS-Cap-2021-2026-Vergleich_2026-05-21.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (30,80 kB)</a></li> </ul> </p><p> Einordnung in die Gesamtemissionssituation in Deutschland <p>Bei Betrachtung der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/finale-daten-fuer-2024-emissionen-um-drei-prozent">deutschen Gesamtemissionen</a> (2024 circa 650 Mio. t CO2-Äq) deckt der nEHS rund 45 Prozent ab. Der Anteil der Emissionen der deutschen Anlagen im EU-ETS 1 lag bei ca. 42 Prozent (siehe Abb. „Gesamtemissionen in Deutschland 2023 und 2024 und Anteile der beiden Emissionshandelssysteme (EU-ETS 1 und nEHS“). Insgesamt unterlagen damit im Jahr 2024 etwa 87 Prozent der deutschen Gesamtemissionen einer <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/co2">CO2</a>- Bepreisung durch den EU-ETS 1 oder den nEHS. Nicht erfasst sind insbesondere die nicht brennstoffbedingten Emissionen der Landwirtschaft, die vorwiegend durch Tierhaltung (Methanemissionen) und Stickstoffdüngung der Böden (Lachgasemissionen) entstehen.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/3_Abb_Gesamtemi-D-2023-2024-Anteile-EU-ETS1-nEHS_2026-05-21.png"> </a> <strong> Gesamtemissionen in Deutschland 2023 und 2024 und Anteile der beiden Emissionshandelssysteme </strong> Quelle: Umweltbundesamt / Deutsche Emissionshandelsstelle Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/3_Abb_Gesamtemi-D-2023-2024-Anteile-EU-ETS1-nEHS_2026-05-21.pdf">Diagramm als PDF (50,45 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/3_Abb_Gesamtemi-D-2023-2024-Anteile-EU-ETS1-nEHS_2026-05-21.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (34,85 kB)</a></li> </ul> </p><p> Verkauf und Abgabe nationaler Emissionszertifikate <p>Im nEHS ist der Preis der nationalen Emissionszertifikate (nEZ) in den ersten Jahren von 2021 bis 2025 festgelegt (2021 lag der Preis bei 25 Euro und bis 2025 stieg er schrittweise auf 55 Euro). Im Jahr 2026 gilt ein Preiskorridor von 55 bis 65 Euro, der einen Übergang zur freien Preisbildung im Europäischen Emissionshandelssystem 2 (EU-ETS 2) darstellt.</p> <p>Im Jahr 2024 wurden an der von der European Energy Exchange (EEX) betriebenen Verkaufsplattform insgesamt knapp 295 Millionen nationale Emissionszertifikate (nEZ) im Gesamtwert von über 13 Milliarden Euro veräußert. 2023 lag die Gesamtverkaufs­menge bei rund 358 Millionen nEZ im Gesamtwert von über 10,7 Milliarden Euro (siehe&nbsp;<a href="https://www.dehst.de/DE/Themen/nEHS/Auswertungen-Berichte/auswertungen-berichte_node.html#doc284354bodyText5">Verkaufsberichte</a> der DEHSt&nbsp;und Abb. „Erlöse durch den Verkauf von nationalen Emissionszertifikaten in den Jahren 2023 bis 2025“).</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/4_Abb_Erl%C3%B6se-Verkauf-nEZ-2022-2024_2026-05-21.png"> </a> <strong> Erlöse durch den Verkauf von nEZ in den Jahren 2022 bis 2024 </strong> Quelle: Umweltbundesamt / Deutsche Emissionshandelsstelle Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/4_Abb_Erl%C3%B6se-Verkauf-nEZ-2022-2024_2026-05-21.pdf">Diagramm als PDF (43,62 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/4_Abb_Erl%C3%B6se-Verkauf-nEZ-2022-2024_2026-05-21.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (28,09 kB)</a></li> </ul> </p><p> Überblick Verantwortliche und Emissionen <p>Rechtsgrundlage für den nEHS ist das Brennstoffemissionshandelsgesetz (BEHG). Dieses verpflichtet die sogenannten BEHG-Verantwortlichen, wie zum Beispiel Gaslieferanten, über die von ihnen in Verkehr gebrachten Brennstoffmengen und -emissionen zu berichten und in entsprechender Höhe nationale Emissionszertifikate (nEZ) abzugeben. Im Berichtsjahr 2024 gab es rund 2.000 BEHG-Verantwortliche.&nbsp;</p> <p>In folgender Abbildung (siehe Abb. „Vergleich Anzahl BEHG-Verantwortliche nach Größenklassen mit Kohlendioxid-Emissionen im Jahr 2024“) ist zu sehen, dass der nEHS eine große Gruppe an Unternehmen mit einem jeweils geringen Umfang in Verkehr gebrachter CO2-Emissionen abdeckt. Hier handelt es sich zum Beispiel um kleinere Energieversorgungsunternehmen. Auf der anderen Seite deckt der nEHS eine verhältnismäßig kleine Gruppe mit jeweils sehr hohen Emissionen ab, die in Summe für einen Großteil der nEHS-Emissionen verantwortlich sind. So sind die zehn größten BEHG-Verantwortlichen mit rund 132 Millionen Tonnen CO2 für fast die Hälfte (45 Prozent) der abgabepflichtigen Emissionen im nEHS im Jahr 2024 verantwortlich. Hierbei handelt es sich hauptsächlich um große Unternehmen der Mineralölbranche, die in der Regel Raffinerien betreiben und sehr hohe Brennstoffmengen in Verkehr bringen.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/5_Abb_Vergleich-Anzahl-BEHG-Verantwortliche_2026-05-21.png"> </a> <strong> Vergleich Anzahl BEHG-Verantwortliche nach Größenklassen mit Kohlendioxid-Emissionen im Jahr 2024 </strong> Quelle: Umweltbundesamt / Deutsche Emissionshandelsstelle (88041 Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/5_Abb_Vergleich-Anzahl-BEHG-Verantwortliche_2026-05-21.pdf">Diagramm als PDF (44,44 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/5_Abb_Vergleich-Anzahl-BEHG-Verantwortliche_2026-05-21.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (31,55 kB)</a></li> </ul> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Seawater carbonate chemistry and growth of calcifying tubeworm shells (Spirorbis spirorbis)

The calcareous tubeworm Spirorbis spirorbis is a widespread serpulid species in the Baltic Sea, where it commonly grows as an epibiont on brown macroalgae (genus Fucus). It lives within a Mg-calcite shell and could be affected by ocean acidification and temperature rise induced by the predicted future atmospheric CO2 increase. However, Spirorbis tubes grow in a chemically modified boundary layer around the algae, which may mitigate acidification. In order to investigate how increasing temperature and rising pCO2 may influence S. spirorbisshell growth we carried out four seasonal experiments in the Kiel Outdoor Benthocosms at elevated pCO2 and temperature conditions. Compared to laboratory batch culture experiments the benthocosm approach provides a better representation of natural conditions for physical and biological ecosystem parameters, including seasonal variations. We find that growth rates of S. spirorbis are significantly controlled by ontogenetic and seasonal effects. The length of the newly grown tube is inversely related to the initial diameter of the shell. Our study showed no significant difference of the growth rates between ambient atmospheric and elevated (1100 ppm) pCO2 conditions. No influence of daily average CaCO3 saturation state on the growth rates of S. spirorbis was observed. We found, however, net growth of the shells even in temporarily undersaturated bulk solutions, under conditions that concurrently favoured selective shell surface dissolution. The results suggest an overall resistance of S. spirorbis growth to acidification levels predicted for the year 2100 in the Baltic Sea. In contrast, S. spirorbis did not survive at mean seasonal temperatures exceeding 24 °C during the summer experiments. In the autumn experiments at ambient pCO2, the growth rates of juvenile S. spirorbis were higher under elevated temperature conditions. The results reveal that S. spirorbis may prefer moderately warmer conditions during their early life stages but will suffer from an excessive temperature increase and from increasing shell corrosion as a consequence of progressing ocean acidification.

TOC, TIC, TN and TS contents and stable isotope signatures (δ13C of TOC, δ15N, δ34S) of fine-grained saltmarsh deposits of the barrier island Spiekeroog at the southern North Sea Coast

The dataset compiles total organic carbon (TOC), total inorganic carbon (TIC), total nitrogen (TN) and total sulfur (TS) contents and stable isotope signatures (δ13C of TOC, δ15N, δ34S) of fine-grained deposits (clay, loam) over sandy subsoils of the saltmarsh of the barrier island Spiekeroog at the southern North Sea coast. Sampling was performed in September 2016 along three transects spanning from the high saltmarsh to the pioneer zone. At each sample point, soil samples were taken from the first 5 cm of the upper part (top samples) and from the deepest 5 cm of the lower part (bottom samples) of the fine-grained deposit. If the fine-grained deposit layer had a thickness < 10 cm, only one bulk soil sample (single samples) was taken for the depth range equal to the deposit thickness. Samples were ground to fine powder. TIC was measured on oven-dried samples coulometrically with an Analytik Jena multi EA 4000 analyzer. The total carbon (TC), TN, and TS were analyzed using a Thermo Scientific Flash EA Isolink Elemental Analyzer. The TOC contents were calculated as the difference between TC and TIC. TOC, TN, and TS contents are reported based on the original dry mass. For isotope analysis, dried and homogenized samples were weighed in tin cups and combusted in a Thermo Scientific Flash EA Isolink Elemental Analyzer, connected to a Thermo Finnigan MAT 253 gas mass spectrometer via a Thermo Conflo IV split interface. The δ13C values of TOC were measured after decalcification of the ground powders with p. a. grade HCl. The TN and δ34S analysis were carried out on a separate aliquot of sample powder. The isotope results are given in the conventional δ-notation.

Seawater carbonate chemistry and in situ and laboratory measurements of calcification

Ocean acidification (OA) is generally assumed to negatively impact calcification rates of marine organisms. At a local scale however, biological activity of macrophytes may generate pH fluctuations with rates of change that are orders of magnitude larger than the long-term trend predicted for the open ocean. These fluctuations may in turn impact benthic calcifiers in the vicinity. Combining laboratory, mesocosm and field studies, such interactions between OA, the brown alga Fucus vesiculosus, the sea grass Zostera marina and the blue mussel Mytilus edulis were investigated at spatial scales from decimetres to 100s of meters in the western Baltic. Macrophytes increased the overall mean pH of the habitat by up to 0.3 units relative to macrophyte- free, but otherwise similar, habitats and imposed diurnal pH fluctuations with amplitudes ranging from 0.3 to more than 1 pH unit. These amplitudes and their impact on mussel calcification tended to increase with increasing macrophyte biomass to bulk water ratio. At the laboratory and mesocosm scales, biogenic pH fluc- tuations allowed mussels to maintain calcification even under acidified conditions by shifting most of their calcification activity into the daytime when biogenic fluctuations caused by macrophyte activity offered temporal refuge from OA stress. In natural habitats with a low biomass to water body ratio, the impact of biogenic pH fluctuations on mean calcification rates of M. edulis was less pronounced. Thus, in dense algae or seagrass habitats, macrophytes may mitigate OA impact on mussel calcification by raising mean pH and providing temporal refuge from acidification stress.

Seawater carbonate chemistry and biological processes during experiments with four strains of Emiliania huxleyi

Four strains of the coccolithophore E. huxleyi (RCC1212, RCC1216, RCC1238, RCC1256) were grown in dilute batch culture at four CO2 levels ranging from ~200 µatm to ~1200 µatm. Growth rate, particulate organic carbon content, and particulate inorganic carbon content were measured, and organic and inorganic carbon production calculated. The four strains did not show a uniform response to carbonate chemistry changes in any of the analysed parameters and none of the four strains displayed a response pattern previously described for this species. We conclude that the sensitivity of different strains of E. huxleyi to acidification differs substantially and that this likely has a genetic basis. We propose that this can explain apparently contradictory results reported in the literature.

The morphological response of Emiliania huxleyi to seawater carbonate chemistry changes: an inter-strain comparison

Four strains of the coccolithophore Emiliania huxleyi (RCC1212, RCC1216, RCC1238, RCC1256) were grown in dilute batch culture at four CO2 levels ranging from ~200 µatm to ~1200 µatm. Coccolith morphology was analyzed based on scanning electron micrographs. Three of the four strains did not exhibit a change in morphology over the CO2 range tested. One strain (RCC1256) displayed an increase in the percentage of malformed coccoliths with increasing CO2 concentration. We conclude that the sensitivity of the coccolith-shaping machinery to carbonate chemistry changes is strain-specific. Although it has been shown before that carbonate chemistry related changes in growth- and calcification rate are strain-specific, there seems to be no consistent correlation between coccolith morphology and growth or calcification rate. We did not observe an increase in the percentage of incomplete coccoliths in RCC1256, indicating that the coccolith-shaping machinery per se is affected by acidification and not the signalling pathway that produces the stop-signal for coccolith growth.

Jährliche tatsächliche Evapotranspiration für 1961-2021 (mm/a)

Jährliche tatsächliche Evapotranspiration (von 1961 bis 2021) für Schleswig-Holstein in mm/a und mit einer räumlichen Auflösung von 100 m x 100 m. Die tatsächliche Evapotranspiration (auch als „reale Verdunstung“ bezeichnet) ist die Wassermenge, die von einem Pflanzenbestand unter natürlichen Bedingungen an die Atmosphäre abgegeben wird.

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