Das indisch-deutsche Wissenschaftlerteam vom National Institute of Oceanography (NIO) und vom Alfred-Wegener-Institut ist von seiner Expedition mit dem Forschungsschiff Polarstern zurückgekehrt. Das Kooperationsprojekt Lohafex lieferte neue Einblicke in die Funktionsweise des planktischen Ökosystems. Es dämpfte jedoch die Hoffnungen, bedeutende Mengen Kohlendioxid (CO2) aus der Atmosphäre langfristig im Südozean binden zu können, um die Erderwärmung abzumildern. Die Wissenschaftler brachten sechs Tonnen gelöstes Eisen in ein 300 Quadratkilometer großes Gebiet ein, das innerhalb eines Meereswirbels von 100 Kilometern Durchmesser lag. Anschließend haben sie in diesem Fleck die Auswirkungen der Eisenzugabe auf das Plankton über 39 Tage kontinuierlich beobachtet. Zusätzlich untersuchten sie die Chemie des Ozeans, insbesondere den Gehalt von CO2 und weiteren klimarelevanten Gasen.
Das Projekt "LOHAFEX" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung e.V. in der Helmholtz-Gemeinschaft (AWI) durchgeführt. Vom deutschen Forschungsschiff Polarstern aus wird die Auswirkung von Eisendüngung auf Ökologie und Kohlenstoffaufnahmepotential im Südlichen Ozean untersucht. LOHA bedeutet in Hindi Eisen, FEX steht für Fertilization EXperiment (Düngungsexperiment). Durch die Düngung einer Fläche von 300 Quadratkilometern mit 20 Tonnen gelöstem Eisensulfat wird ein schnelles Wachstum von Phytoplankton (Meerespflanzen, einzellige Algen) angeregt. Ein Team aus Physikern, Chemikern, Biologen und Geochemikern untersucht dann während einer Dauer von sieben Wochen die Auswirkungen dieser Algenblüte auf den Austausch von Kohlendioxid (CO2) zwischen Meer und Atmosphäre, auf die Plankton-Nahrungsketten und auf die Organismen des darunter liegenden Meeresboden. Das Projekt soll klären, ob durch Düngung ausgelöste Algenblüten dazu beitragen können, der Atmosphäre das Treibhausgas CO2 über einen langen Zeitraum zu entziehen. Die Auswirkung der Düngung auf das Zooplankton ist ein weiterer Untersuchungsaspekt. Untersucht wird, ob die Eisendüngung auch zu einer Vermehrung der Krillbestände führen kann und somit eine Zunahme der Großwalbestände ermöglicht. Das Projekt ist umstritten und wird vom Ministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit sowie von Umweltschutzverbänden abgelehnt. Insbesondere die Frage, ob das Projekt mit den Beschlüssen der 9. Vertragsstaatenkonferenz zum Übereinkommen über die Biologische Vielfalt (CBD) vereinbar ist, ist umstritten. Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Forschung und Bildung nach der Auswertung mehrerer Gutachten Ende Januar 2009 genehmigt.
Das Projekt "Teilprojekt 1,2 Marine Biogeochemie im AWI-ESM (TP1 C-Isotope; Teilprojekt 2 Si-Isotope+Fe)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens ist die Simulation des marinen Kohlenstoffkreislaufes mit speziellem Fokus auf (i) der Simulation der Kohlenstoffisotope 13C und 14C und (ii) einem verbessertes Verständnis der Rolle von Eisen und Kieselsäure. Zu (i) wird insbesondere die Rolle der Ozeanzirkulation untersucht. Zu (ii) wird im Detail wird untersucht werden, inwieweit Eisendüngung und Kieselsaürenverlustes im Südozean - beides spezifische Änderungen der biologischen Kohlenstoffpumpe - eine wichtige Rolle im globalen Kohlenstoffkreislaufes gespielt haben. Im Zentrum der Analyse steht nach der Modellverbesserung ein besseres Verständnis der marinen Prozesse, die verantwortlich waren für: (a) während des Übergangs von der letzten Eiszeit in die heutige Warmzeit für den Anstieg des atmosphärischen CO2-Gehalts von ca. 100 ppm; (b) während des Beginns der letzten Eiszeit für einen Abfall der CO2 Konzentration; (c) während schneller Klimaschwankungen im Marinen Isotopenstadium 3 für Variationen in CO2 von ca. 20 ppm. Computersimulationsergebnisse werden mit Daten aus Sedimentbohrkernen, insbesondere Isotopendaten (13C, 14C, 30Si), verglichen, um Rückschlüsse auf die stattgefundene Prozesse zu ziehen.
Das Projekt "Quantification of organic carbon fluxes onto surface sediments of the Southern Ocean and comparison to the high latitude North Atlantic" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung e.V. in der Helmholtz-Gemeinschaft (AWI) durchgeführt. Hauptziel dieser bipolaren Studie ist ein Vergleich des Eintrags von organischem Kohlenstoff (Corg) auf den Meeresboden für den polaren Nord- und Südatlantik. Hiermit sollen Erkenntnisse über Ähnlichkeiten und Unterschiede im Export von Corg zum Meeresboden, Einbettungseffizienzen und Zusammenhänge zwischen Kohlenstoff und Silizium-Kreislauf in hohen nördlichen und südlichen Breiten gewonnen werden. Die Feldarbeiten konzentrieren sich hierzu auf den Südozean. Für diese Polarregion existieren, im Gegensatz zum nördlichen Nordatlantik, bisher keine in situ Messungen von Sauerstoff-Mikroprofilen zur exakten Berechnung von Stoffflüssen. Derartige Daten sollen während zweier Antarktis und einer Arktis-Expedition gewonnen werden. Das wissenschaftliche Konzept folgt einer Strategie, die von den Antragstellern zuvor erfolgreich für den nördlichen Nordatlantik angewandt wurde. Dabei wird die in situ-Messung von O2-Mikroprofilen kombiniert mit der numerischen Modellierung des Corg-Eintrags am Meeresboden und der Anwendung eines Geo-Informations-Systems (GIS) zur Berechnung räumlicher Budgets des Corg-Exports zum Meeresboden. In situ-Messungen und die Anwendung dieses Konzeptes auf den Südozean erlaubt den qualifizierten Vergleich von Unterschieden und Ähnlichkeiten bezüglich des Corg-Exports zum Meeresboden und die Kopplung zwischen Kohlenstoff und Silikatkreislauf. Diese Studie liefert Beiträge zu Themen der CO2-Fixierung durch Eisendüngung, globalen Kohlenstoff- und Siliziumbudgets und zur Proxi-Anwendung bei paläoozeanographischen Rekonstruktionen.
Das Projekt "Die Eisendüngung vor Inseln im Südozean: Fe-Isotopenaustausch zwischen reaktiven Partikeln und Meerwasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. Die marine Eisendüngung durch Inseln ist ein wichtiger Steuerungsprozess der marinen Planktonproduktion, einer der größten atmosphärischen CO2-Senken. Der Prozess lässt sich allgemein im Südozean beobachten, wo die glaziale Verwitterung auf Inseln eine gut dokumentierte Quelle an reaktivem, partikulärem Fe (pFe) darstellt. Diese Verwitterung dürfte sehr empfindlich auf den globalen Klimawandel reagieren. Der diagenetische Stoffkreislauf auf dem Schelf, mit Rückdiffusion und Rücksuspension von Fe in die Wassersäule ist eine weitere Quelle von globaler Bedeutung. In unseren vergangenen Studien auf King George Island, antarktischer Inselbogen, konnten wir zeigen, Fe-isotope eine Unterscheidung dieser Quellen erlauben. Jedoch zeigt die Fe-Isotopenzusammensetzung des gelösten Fe (dFe) insgesamt im Südozean eine überraschend große Variabilität von etwa 2‰ (d56Fe). Dies bedeutet entweder eine lokal sehr variable Mischung der beiden Fe-Quellen, einen regional sehr diversen Fe-Stoffkreislauf mit variabler Interaktion zwischen dFe und pFe, ein regional sehr dynamischer biologischer Fe-Kreislauf in der Wassersäule, oder Kombinationen aller drei Aspekte. Ich beantrage während einer FS Polarstern Expedition (PS-133), die verschiedenen Fe-Quellen von der Küste der Insel Süd-Georgiens und den Fe-Transport in den offene Ozean mithilfe von Fe-Isotopenanalysen zu verfolgen, und die Transformation dieser partikulären Fe-Quellen in bioverfügbares dFe, z.B. durch Lösung und Austausch mit der Partikeloberfläche, auf der Basis der Fe-Isotopenfraktionierung zu bestimmen. Die Fe-Isotopenfraktionierungsfaktoren, die generell im marinen Millieu nur unzureichend bestimmt sind, sollen experimentell im Labor und an Bord bestimmt werden. Diese Austauschexperimente beinhalten Mischungen aus reinen Fe-Oxyhyroxiden und Mn-Oxiden mit künstlichem Meerwasser, sowie Mischungen aus mittels Tangentialflussfiltration angereicherten marinen Partikeln von der Schelf- und Kontinentalhangregion Süd-Georgiens mit filtriertem, partikelfreiem Meerwasser von stromaufwärts der Insel. Ebenso werden Mischungen aus reinen Mineralphasen mit Meerwasser des Südozeans untersucht. In allen Experimenten wird das Wasser mit einem monoisotopisch angereicherten „Spike“ versetzt, werden die Experimente (lang)zeit-kontrolliert beprobt, und die „Drei-Isotopenmethode“ konsequent verwendet, mittels derer die Extrapolation der isotopischen Fraktionerungsfaktoren möglich ist, selbst wenn die Austauschreaktion nicht vollständig abläuft. Die experimentell bestimmten Fraktionierungsfaktoren dienen als Basis, die natürlichen, molekularen Austauschprozesse bei der marinen Fe-Düngung zu identifizieren. Die natürliche Fe-Düngung soll vor Süd-Georgien auf der PS-133 Expedition vom Littoral bis in den offen, hochproduktiven Ozean beobachtet und beprobt werden. Zum Vergleich sollen zusätzlich Proben aus dem Littoral und der Küstenregion vor King George Island von einer früheren Expedition analysiert werden.
Das Projekt "Molecular ecology of diatom nitrate assimilation during Southern Ocean iron-enrichment experiment EIFEX" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stanford University Department of Geophysics durchgeführt. Die Auslösung des Nitrattransportes und der Nitratassimilation von Diatomeen als Antwort auf die Eisendüngung während des European Iron Fertilization Experiment (EIFEX), vom 20. Januar bis 25. März 2004 im antarktischen Ozean, zu charakterisieren ist das Hauptziel dieses Antrags. Neben der Verbindung des Stickstoffkreislaufes und des Eisenkreislaufes im Ozean, kann diese Studie helfen, die funktionale Rolle der Diatomeen in der marinen Umwelt zu verdeutlichen und Modelprognosen der Populationsdynamiken von Diatomeen zu verbessern. Fragen, die angesprochen werden, sind: 1) ob die NO3- Aufnahme speziell in Diatomeen als Antwort auf die Eisendüngung ausgelöst wird 2) ob die potentielle Induktion von hocheffizienten NO3- Transportwegen in Diatomeen zu ihrem ökologischen Erfolg unter Bedingungen der Eisendüngung beisteuern und 3) ob Ammonium (NH4+) vor und NO3- nach der Eisendüngung die Hauptstickstoffquelle für das Wachstum ist. Dieser hier umrissene Ansatz kombiniert Artenspezifische RNA Proben für die NO3- Assimilation der Diatomeen mit Messungen des Stickstoffisotopenverhältnisses (d15N) für partikuläre Stoffe und gelöste Pools. Dieser duale Ansatz zielt darauf ab, die Physiologie der Diatomeen mit der Biogeochemie des Stickstoffes zu integrieren und könnte ein starkes Werkzeug zur Aufklärung der Blütenbildungsmechanismen bei der Eisendüngung liefern.
Das Projekt "Teilprojekt 4 Simulation glazialer Eisendüngung und Kieselsäuren-verlust mit dem Modell RECOM" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist, mit Hilfe von Computersimulationsmodellen ein verbessertes Verständnis der Rolle von Eisen und Kieselsäure für den Anstieg von atmosphärischem CO2 während des Übergangs von der letzten Eiszeit in die heutige Warmzeit zu entwickeln. Im Detail wird untersucht werden, inwieweit die Hypothese (a) der Eisendüngung und des (b) Kieselsäurenverlustes im Südozean eine wichtige Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf gespielt haben. Spezieller Fokus wird auf der Validierung der Simulationsergebnisse mittels Silizium (Si) Isotopen liegen. In einem ersten Schritt ist das Simulationsmodell der marinen Biologie und Biogeochemie RECOM zu verbessern, indem mögliche Quellen für Eiseneintrag (Sedimentflüsse, Meereis, kontinentale Verwitterung) eingebaut und validiert werden. In einem zweiten Schritt werden die Auswirkungen von flexiblen Si:N und Si:C Verhältnissen als Konsequenz von verändertem physiologischem Zustand, (d.h. Eisen- und Stickstoffkonzentrationen) auf das marine Phytoplankton mittels Computersimulationen untersucht und validiert. Letztendlich werden Si-Isotope eingebaut und deren simulierte Verteilungen mit Daten validiert. Anschließend werden mit dem verbesserten RECOM Modell Sensitivitätsstudien durchgeführt, in denen der Einfluss von Eisen, insbesondere von unterschiedlichen Eisenquellen, auf die Ergebnisse analysiert wird.
Das Projekt "Entwicklung eines Staub-Eisen-Modellierungssystemes und ein Benchmark-Studium für Staub-Eisen-Haushalt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität zu Köln, Institut für Geophysik und Meteorologie, Bereich Meteorologie, Arbeitsgruppe Atmosphärische Modellierung durchgeführt. Jedes Jahr werden große Mengen an Staub in Richtung Ozean transportiert und dort abgelagert. Das im Staub enthaltene Eisen ist dabei ein wichtiges Düngemittel für die Biomasseproduktion auf der Ozeanoberfläche und bestimmt somit den Umsatz an atmosphärischem Kohlenstoff. Die quantitative Schätzung an abgelagertem Staub bzw. Eisen unterliegt allerdings nach wie vor Unsicherheit. Zur Untersuchung der Reaktion des marinen Ökosystems auf den Klimawandel sowie zur Abschätzung der Wirkung des Ozeans als Kohlenstoffsenke insbesondere für ansteigende atmosphärische CO2-Konzentrationen, sind wir auf Staubmodelle zur Bestimmung des Staub- und Eisentransportes angewiesen. Existierende Staubmodelle sind nicht in der Lage Staub-Partikelgrößenverteilungen zu bestimmen. Diese sind allerdings notwendig um Transportwege und Ablagerungen von Staub und Eisen exakt zu berechnen. In diesem Projekt wollen wir uns mit der Herausforderung befassen, ein neues regionales Staubmodell zu entwickeln, das die Fähigkeit zur Berechnung der partikelgrößenabhängigen Staub-/Eisenemission und -deposition hat und sowohl für Staubstürme als auch für sporadisch auftretende schwache Staubereignisse genutzt werden kann. Der Ansatz zur Staubemissionsparametrisierung ist dabei völlig neu. Das Modell wird auf das Lake Eyre Basin in Australien angewandt, einer Region, die als größte Mineralstaub- bzw. Eisenquelle in der südlichen Hemisphäre gilt. Zahlreiche Staub- und Eisenmessungen sowie Landoberflächencharakterisierungen liegen für diese Region vor. Sollte das Projekt erfolgreich sein, wird damit zum ersten Mal eine detaillierte Bestimmung des regionalen Staub- und Eisenbudgets möglich sein, die als Referenz für globale Simulationen von Staub- und Eisenablagerungen und damit einhergehende Reaktionen des marinen Ökosystems herangezogen werden kann.
Das Projekt "Biogene Opalisotope - neue Proxies zur Untersuchung vergangener Nährstoffkreisläufe und hydrographischer Strukturen im Südpazifik in Beziehung zu der Entwicklung des Klimas und der antarktischen Kryosphäre" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung - Fachbereich Geowissenschaften durchgeführt. Der Verlauf der atmosphärischen CO2-Konzentrationen während der vergangenen Klimazyklen ist durch ein Sägezahnmuster mit Maxima in Warmzeiten und Minima in Kaltzeiten geprägt. Es besteht derzeit Konsens, dass insbesondere der Süd Ozean (SO) eine Schlüsselfunktion bei der Steuerung der CO2-Entwicklung einnimmt. Allerdings sind die dabei wirksamen Mechanismen, die in Zusammenhang mit Änderungen der Windmuster, Ozeanzirkulation, Stratifizierung der Wassersäule, Meereisausdehnung und biologischer Produktion stehen, noch nicht ausreichend bekannt. Daten zur Wirkung dieser Prozesse im Wechsel von Warm- und Kaltzeiten beziehen sich bislang fast ausschließlich auf den atlantischen SO. Um ein umfassendes Bild der Klimasteuerung durch den SO zu erhalten muss geklärt werden, wie weit sich die aus dem atlantischen SO bekannten Prozesswirkungen auf den pazifischen SO übertragen lassen. Dies ist deshalb von Bedeutung, da der pazifische SO den größten Teil des SO einnimmt. Darüber hinaus stellt er das hauptsächliche Abflussgebiet des Westantarktischen Eisschildes (WAIS) in den SO dar. Im Rahmen des Projektes sollen mit einer neu entwickelten Proxy-Methode Paläoumwelt-Zeitreihen an ausgewählten Sedimentkernen von latitudinalen Schnitten über den pazifischen SO hinweg gewonnen werden. Dabei handelt es sich um kombinierte Sauerstoff- und Siliziumisotopenmessungen an gereinigten Diatomeen und Radiolarien. Es sollen erstmalig die physikalischen Eigenschaften und Nährstoffbedingungen in verschiedenen Stockwerken des Oberflächenwassers aus verschiedenen Ablagerungsräumen und während unterschiedlicher Klimabedingungen beschrieben werden. Dies umfasst Bedingungen von kälter als heute (z.B. Letztes Glaziales Maximum) bis zu wärmer als heute (z.B. Marines Isotopen Stadium, MIS 5.5). Die Untersuchungen geben Hinweise zur (1) Sensitivität des antarktischen Ökosystems auf den Eintrag von Mikronährstoffen (Eisendüngung), (2) Oberflächenwasserstratifizierung und (3) 'Silicic-Acid leakage'-Hypothese, und tragen damit zur Überprüfung verschiedener Hypothesen zur Klimawirksamkeit von SO-Prozessen bei. Die neuen Proxies bilden überdies Oberflächen-Salzgehaltsanomalien ab, die Hinweise zur Stabilität des WAIS unter verschiedenen Klimabedingungen geben. Darüber hinaus kann die Hypothese getestet werden, nach der der WAIS während MIS 5.5 vollständig abgebaut war. Die Projektergebnisse sollen mit Simulationen mit einem kombinierten biogeochemischen (Si-Isotope beinhaltenden) Atmosphäre-Ozean-Zirkulations-Modell aus einem laufenden SPP1158-DFG Projekt an der CAU Kiel (PI B. Schneider) verglichen werden. Damit sollen die jeweiligen Beiträge der Ozeanzirkulation und der biologischen Produktion zum CO2-Austausch zwischen Ozean und Atmosphäre getrennt und statistisch analysiert werden. Informationen zu Staubeintrag, biogenen Flussraten, physikalischen Ozeanparametern und zur Erstellung von Altersmodellen stehen durch Zusammenarbeit mit anderen (inter)nationalen Projekten zur Verfügung.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 9 |
| Type | Count |
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| Ereignis | 1 |
| Förderprogramm | 8 |
| License | Count |
|---|---|
| offen | 9 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 9 |
| Englisch | 3 |
| Resource type | Count |
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| Keine | 4 |
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| Topic | Count |
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| Boden | 9 |
| Lebewesen & Lebensräume | 9 |
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| Mensch & Umwelt | 9 |
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| Weitere | 9 |