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Distribution and concentration of nutrients, carbon compounds and methane in water samples in the southern German Bight (North Sea) in September 2024 during the MOSES Sternfahrt 12

The 12th Sternfahrt of the ElbeXtreme and MOSES projects took place in 2024 from September 02 to 13, within the area of the German Bight (North Sea). Its objective was to get a more systematic grid of sampling data by spatially integrated onboard sensors. Therefore, the MOSES-laboratory container was installed again. Water samples were taken from the surface with a rosette or via Niskin bottles. The first part of the cruise was conducted by the research vessel (RV) Ludwig Prandtl, starting on the 2nd of September on Heligoland. From there, the crew navigated towards Cuxhaven covering some stations from previous MOSES cruises. For the next days, the ship followed a rectangular track, shifting northward each day, heading towards Heligoland again. Due to strong winds, the sampling stations were reduced to three on the last day. On Heligoland the RV Mya II took over the laboratory container and other sampling equipment for the second part of the cruise. Persistent strong winds delayed the start of the cruise until September 11. Since most of the planned stations were already covered from the RV Ludwig Prandtl, the crew decided to expand the sampling area using a more systematic zig-zag line. With the return of Mya II in the afternoon of the 13th September 2024, the campaign was successfully finished.

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.

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, survival and Chlorophyll a fluorescence parameters of Fucus vesiculosus L.(Phaeophyceae) in a seasonally fluctuating environment

Global change exposes brown algal Fucus vesiculosus populations to increasing temperature and pCO2, which may threaten individuals, in particular the early life-stages. Genetic diversity of F. vesiculosus populations is low in the Baltic compared to Atlantic populations. This might jeopardise their potential for adaptation to environmental changes. Here, we report on the responses of early life-stage F. vesiculosus to warming and acidification in a near-natural scenario maintaining natural and seasonal variation (spring 2013–2014) of the Kiel Fjord in the Baltic Sea, Germany (54°27ʹN, 10°11ʹW). We assessed how stress sensitivity differed among sibling groups and how genetic diversity of germling populations affected their stress tolerance. Warming increased growth rates of Fucus germlings in spring and in early summer, but led to higher photoinhibition in spring and decreased their survival in late summer. Acidification increased germlings' growth in summer but otherwise showed much weaker effects than warming. During the colder seasons (autumn and winter), growth was slow while survival was high compared to spring and summer, all at ambient temperatures. A pronounced variation in stress response among genetically different sibling groups (full-sib families) suggests a genotypic basis for this variation and thus a potential for adaptation for F. vesiculosus populations to future conditions. Corroborating this, survival in response to warming in populations with higher diversity was better than the mean survival of single sibling groups. We conclude that impacts on early life-stages depend on the combination of stressors and season and that genetic variation is crucial for the tolerance to global change stress.

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.

Water chemistry of Lagrangian samplings of Inland Elbe 2024 (MOSES Hydrological Extremes)

Within the framework of MOSES (Modular Observation Solutions for Earth Systems) and ElbeXtreme, we performed three longitudinal sampling campaigns in the Elbe catchment in 2024. The campaigns covered the German freshwater part, the tidal Elbe river, and the German Bight. Here we present the results of the freshwater river where the sampling was conducted in a Langrangian way according to flow velocity. Physico-chemical and biological parameters were measured along the Elbe from bridges between Bad Schandau (km 12, Czech-German border) and Lauenburg (km 570, close to Hamburg). A particular scientific focus was on (1) nutrients and eutrophication, (2) composition of dissolved organic matter measured by high-resolution mass spectrometry, (3) greenhouse gas measurements, and (4) micropollutants. This was done during a winter flood event in January, a summer drought in July, and a second smaller flood in September 2024.

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.

Geochemistry of pore waters 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.

KOSMOS 2023 Helgoland mesocosm study on ocean alkalinity enhancement: sediment trap particle flux data and water column biogeochemistry

The data presented herein originates from a mesocosm study conducted as part of the BMBF CDRmare, Retake project (grant agreement no. 03F0895A), aimed at investigating the ecological ramifications of ocean alkalinity enhancement (OAE). Twelve mesocosms were deployed in Helgoland South Harbor, Germany, and systematically sampled using integrated water samplers over the period spanning from March 12th to April 20th, 2023. Six alkalinity levels under two dilution scenarios were established to differentiate between localized and uniform OAE additions. Alkalinity was increased stepwise to ΔTAmax = 1250 μmol kg-1 (250 μmol TA kg-1 increments) using sodium hydroxide (NaOH) with calcium chloride (CaCl2) to simulate cation release during calcium-based mineral dissolution, causing strong carbonate chemistry perturbations (e.g., pHT > 9.25). The dataset encompasses a spectrum of sediment trap particle flux data, water column biogeochemistry including pigment variables, inorganic nutrients, carbonate chemistry parameters. The study and data set offer insights into impacts of alkalinity enhancement on marine ecosystems and their associated biogeochemistry.

Vegetation surveys on dike grasslands between Straubing and Vilshofen at the river Danube - Sites

We surveyed dike grasslands of the river Danube between 2017 and 2021 with 41 plots (25 m²) at 12 sites. The dike grasslands had an age of 4-19 years. The dikes were raised and restored. The target vegetation types were calcareous grasslands (R1A; EUNIS habitat type) and lowland hay meadows (R22). We measured local site characteristics like soil samples, landscape factors and historical factors.

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