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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.

Carbonate chemistry speciation of the 2023 KOSMOS Helgoland experiment on the effects of ocean alkalinity enhancement on pelagic foodwebs

This dataset contains carbonate chemistry speciation data of the 2023 KOSMOS mesocosm study on Helgoland, Germany. This study tested the effects of ocean alkalinity enhancement simulating lime additions on pelagic ecosystem functioning during a spring bloom. Carbonate chemistry speciation (fCO2, pHT, calcium carbonate saturation state) was generally calculated from measurements of total alkalinity (TA) and dissolved inorganic carbon (DIC) in depth-integrated water samples. There were 12 mesocosms in total and in 6 of them an alkalinity gradient of up to +1250 umol/kg was established in steps of 250 umol/kg. In the remaining 6 the same amount of alkalinity was added only to the upper portion of the mesocosms, resulting in twice the alkalinity increase there, before being mixed in after 48 hours. The two treatments simulated the immediate dilution of TA after ship deployment as well as a delayed one from a point source.

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 abgabepflichtigen Emissionen im nEHS ca. 294,3 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_2026-03-30.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_2026-03-30.pdf">Diagramm als PDF (132,31 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_Abb_Verlauf-nEHS-Cap-2021-2026-Vergleich_2026-03-30.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (31,16 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_2026-03-30.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_2026-03-30.pdf">Diagramm als PDF (410,79 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_2026-03-30.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (34,81 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 2022 bis 2024“).</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/4_Abb_Erl%C3%B6se-Verkauf-nEZ-2022-2024_2026-03-30.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_2026-03-30.pdf">Diagramm als PDF (130,70 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_2026-03-30.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (28,24 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_2026-03-30.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_2026-03-30.pdf">Diagramm als PDF (126,51 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/5_Abb_Vergleich-Anzahl-BEHG-Verantwortliche_2026-03-30.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (31,56 kB)</a></li> </ul> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

KI zur Verwaltungsautomatisierung und zur Erkennung krimineller Aktivitäten im Emissionshandel

Dieses Projekt untersucht, inwieweit bestimmte Methoden der künstlichen Intelligenz genutzt werden können, um die DEHSt bei der Wahrnehmung von Verwaltungsaufgaben sowie bei der Erkennung krimineller Risiken im Rahmen des europäischen Emissionshandels zu unterstützen. Anhand der Vollzugsprozesse der Kontoprüfung und der Prüfung von Emissionsberichten wurden Möglichkeiten untersucht, ob und wie künstliche Intelligenz Ressourcen effizienter einsatzbar oder für andere Bereiche verfügbar machen kann. Darüber hinaus wurde das Risiko krimineller Aktivitäten, speziell beim Handel, in diesem Projekt in den Fokus genommen. Veröffentlicht in Climate Change | 23/2026.

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.

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.

Sentinel-5P TROPOMI – Cloud-Top Height (CTH), Level 3 – Global

Global Cloud-Top Height (CTH) as derived from the Sentinel-5P/TROPOMI instrument. Clouds play a crucial role in the Earth's climate system and have significant effects on trace gas retrievals. The cloud-top height is retrieved from the O2-A band using the ROCINN algorithm. Daily observations are binned onto a regular latitude-longitude grid. 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.

Sentinel-5P TROPOMI – Aerosol Layer Height (ALH), Level 3 – Global

Aerosols are an indicator for episodic aerosol plumes from dust outbreaks, volcanic ash, and biomass burning. Daily observations are binned onto a regular latitude-longitude grid. The Aerosol layer height is provided in kilometres. The TROPOMI instrument onboard the Copernicus SENTINEL-5 Precursor satellite is a nadir-viewing, imaging spectrometer that provides global measurements of atmospheric properties and constituents on a daily basis. It is contributing to monitoring air quality and climate, providing critical information to services and decision makers. The instrument uses passive remote sensing techniques by measuring the top of atmosphere 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. The operational trace gas products generated at DLR on behave ESA are: Ozone (O3), Nitrogen Dioxide (NO2), Sulfur Dioxide (SO2), Formaldehyde (HCHO), Carbon Monoxide (CO) and Methane (CH4), together with clouds and aerosol properties. This product is created in the scope of the project INPULS. It develops (a) innovative retrieval algorithms and processors for the generation of value-added products from the atmospheric Copernicus missions Sentinel-5 Precursor, Sentinel-4, and Sentinel-5, (b) cloud-based (re)processing systems, (c) improved data discovery and access technologies as well as server-side analytics for the users, and (d) data visualization services.

CO2 degassing from karstic springs in Southern Germany

This study examines characteristics of dissolved inorganic carbon (DIC) and partial pressures of CO2 characteristics (pCO2) in the source springs and headwaters of four karstic watersheds, via dissolved inorganic carbon concentration and stable carbon isotope measurements. All four spring sources are located in Southern Germany and were measured for water chemistry and stable isotopes with nearby headwater stream points, which were located up to 100 m downstream of the discharge points. Seasonal sampling covered winter, spring, summer, and autumn in 2018.

Wadden Sea carbon stock dynamics during thirty years of summer polder restoration

Salt marshes along the Wadden Sea coast are often shaped by anthropogenic alterations to their hydrology and sedimentation. To investigate the effects of hydrological restoration through summer dike openings on soil carbon storage capacities, soil samples were collected from four study sites along the Lower Saxony Wadden Sea coast, Germany. Each site featured restored areas, i.e., former summer polders reconnected to tidal exchange, and reference salt marshes adjacent to the polders. The polders varied in restoration age, i.e., 0 (control, not restored), 8, 14, and 28 years, forming a chronosequence for temporal analysis, while the reference salt marshes remained unchanged. Soil samples were taken along transects that represented different marsh zones, including pioneer, lower salt marsh, and upper salt marsh. The soil samples covered soil layers down to a depth of 100 cm and were collected in five sections of 20 cm using an Edelman corer. Total carbon, organic carbon, and inorganic carbon were analyzed using CN-elementary analysis and calcimeter methods. This dataset provides valuable insights into the potential of hydrological restoration measures to enhance soil carbon sequestration in salt marshes.

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