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Tidal Subsurface Analysis (TSA): Using Earth and atmospheric tides to quantify subsurface hydro-geomechanical properties

Groundwater resources underpin ecosystems and human activities, yet their continued global depletion deteriorates water quality and ecology due to baseflow reduction and causes land subsidence and seawater intrusion. Accurate quantification of groundwater flow and storage changes is critical to enable adaptive resource management, for example through assessing potential impacts from over-extraction and determining sustainable yields. This necessitates an increase in knowledge of the spatial distribution of subsurface properties. Current groundwater investigation methods (e.g. pump testing) require high effort and are costly to conduct, restricting the rate and frequency of testing thus resulting in spatially limited outcomes. This project will establish Tidal Subsurface Analysis (TSA) as a novel methodology to quantify subsurface hydro-geomechanical properties such as transmissivity, permeability, specific storage, porosity, compressibility and/or bulk modulus. TSA utilises the groundwater response to the ubiquitous and predictable Earth and atmospheric tides which is contained in existing measurements. TSA will be developed by unifying the theories of existing approaches that have successfully quantified individual subsurface properties using the groundwater response to Earth tides or barometric loading. Next, the influence of geological heterogeneity on properties quantified using TSA will be evaluated using a combination of numerical modelling and field data from locations in the United Kingdom and Australia where the subsurface has been well characterised. Finally, TSA will be validated by comparing each of the quantified hydro-geomechanical properties with values derived from established hydrogeological or geophysical investigation techniques, such as pump testing, geophysical logging or sediment coring. Because it is a passive approach, it will overcome many of the limitations inherent to active hydraulic subsurface investigations. It is anticipated that TSA will shift the paradigm about how groundwater and atmospheric measurements are used and add significant value to monitoring programs, enhancing resource management decisions and improving implementation of the EU Water Framework Directive.

Ökonomische und ökologische Nachhaltigkeit durch naturgemäße Waldwirtschaft

Untersuchungen zur Biologie und Variabilitaet von Fomes annosus (FR.) Cooke und ueber die Moeglichkeiten seiner biologischen Bekaempfung

In Neuaufforstungen mit Koniferen (in der Bundesrepublik in naher Zukunft auf ca. 1,2 Mio. ha Grenzertragsboeden und Oedlaendereien) besteht die Gefahr einer Primaerinfektion durch den holzzerstoerenden Wurzelschwamm Fomes annosus. Seine Sporen besiedeln frischgeschnittene Stubben, dringen in deren Wurzeln vor und von dort in die Wurzel lebender Baeume in denen sie Wurzel- und Stammfaeule erzeugen. In England wird fuer die Kiefer zur Verhinderung der Infektion eine protektive Stubbenbehandlung mit pilzlichen Antagonisten von Fomes annosus empfohlen, die jedoch in eigenen Laborversuchen bei der Fichte (auch bei der Kiefer) keine zuverlaessigen Erfolge brachte. Es soll versucht werden, durch besseres Verstaendnis von Stoffwechselablaeufen und Infektionsbiologie ein biologisch sicheres (chemisches oder physikalisches) Verfahren zu finden, dass es es erlaubt, Fichte bzw. Douglasie gleichbleibend zu schuetzen. Hierbei ist die hohe physiologische Variabilitaet von Fomes annosus zu beruecksichtigen.

Artenschutzprojekt für den Wachtelkönig

Ziel des Projektes ist die aktuelle Bestandserfassung dieser geheimnisvollen, nachtaktiven, hochgradig gefährdeten Vogelart, die nur noch in ausgewählten Landschaftsbereichen Sachsen-Anhalts nennenswerte Brutbestände aufweist. Für viele Menschen ist der nur wenig mehr als drosselgroße, braun gefärbte Wachtelkönig nur ein 'Phantom, da er sich nur äußerst selten außerhalb der dichten Wiesenvegetation aufhält. Dabei kannte man die aufgrund ihrer Lautäußerungen volkstümlich als 'Wiesenknarrer bezeichnete Rallenart früher als häufigen Vogel der Wiesen in Flussauen. Der Wachtelkönig (sein lateinischer Name 'Crex crex ist dem lauten Ruf des Männchens nachempfunden) verdient heute unsere volle Aufmerksamkeit. Er leidet, wie kaum ein anderer, unter intensiver Landwirtschaft, Grünlandumbruch und Grundwasserabsenkung sowie der Zersiedelung und Eindeichung einst großflächiger Überschwemmungsgebiete und zählt mittlerweile zu den global gefährdeten Vogelarten. Die Mahd oder Beweidung in den Brutgebieten der Art, die aufgrund des Klimawandels und dem zeitigen Absinken der Wasserstände zunehmend schon im Mai und Juni stattfinden, bedeuten vielfach den Verlust des Nestes oder den Tod der Jung- und Altvögel, welche Weidetieren oder Mähgeräten nicht rechtzeitig ausweichen können. Der Bestand der Art umfasst in Sachsen-Anhalt nach aktuellen Hochrechnungen vermutlich nicht mehr als 100 bis 150 rufende Männchen, deren Stimme zwischen Mitte Mai und Ende Juni nachts aus Flussauen der Saale, Elster, Elbe und Havel erschallt. Die Vögel versuchen mit ihrer minutenlang vorgetragenen Rufreihe überfliegende Weibchen anzulocken. Deshalb sind die Rufe sehr laut und können auch vom Menschen unter guten Bedingungen bis in einbem Kilometer Entfernung noch gehört werden. Einige Vögel nutzen neben Feuchtgrünländern aber auch Brachen, ungenutzte Gewerbegebiete, Äcker und Röhrichte zur Brut, weshalb in Sachsen-Anhalt - mit Ausnahme des Hochharzes, der Wälder und Trockengebiete sowie Ortschaften - nahezu flächendeckend nach der Art gesucht werden soll. Besonders in den Europäischen Vogelschutzgebieten, von denen im Land mehr als ein Dutzend von der Art besiedelt werden, will der NABU alles daran setzen, die Brutbedingungen für die Art entscheidend zu verbessern. Eine punktgenaue Kartierung der rufenden Männchen ist nötig, um gemeinsam mit den zuständigen Naturschutzbehörden und dem jeweiligen Landwirt Nestschutzzonen festzulegen, in denen die Weibchen ungestört brüten und ihre bis zu zehn Jungen großziehen können. Wie Studien aus England belegen, kann damit der Bestand der seltenen und gefährdeten Art nachhaltig positiv beeinflusst werden.

Vegetation als Schutz historischer Bauwerke vor Gesteinsfeuchte und Verwitterung

Zielsetzung: Die global sich verändernden Klimabedingungen machen es verstärkt erforderlich, Kulturgüter vor den hydroklimatischen Auswirkungen des Klimawandels zu schützen und Verwitterung und Feuchteschäden zu vermeiden. Mauervegetation setzt in der Regel die Materialfeuchte herab und übt damit einen schützenden Einfluss gegenüber Durchfeuchtung und Feuchteschwankungen aus. An historischen Bauwerken bestehen jedoch häufig Vorbehalte gegen die Duldung oder das gezielte Anpflanzen von Vegetation, da schädliche Wirkungen von Flechten- und Moosüberzügen und von Pflanzenwurzeln befürchtet werden. VegProtect soll belastbare Daten zum Einfluss der Vegetation auf den Feuchtehaushalt liefern und dieses Wissen bei Entscheidungsträgern in der Denkmalpflege bekannt machen, um die Akzeptanz für ein Zulassen von Begrünung zu erhöhen. Die Untersuchungen fokussieren dabei auf die Beeinflussung von Mikroklima und Gesteinsfeuchte durch unterschiedliche Typen von Vegetation (Flechten, Moose, sommergrüne und immergrüne Rankenpflanzen, Krautvegetation). Die Kernfrage ist, welche Art von Pflanzenbewuchs eine besonders starke protektive Wirkung ausübt und dabei keine schädliche Verwitterungswirkung zeigt. Die Untersuchungen finden an drei Burgen und einem Gebäude in Franken statt. Ergänzend mit internationalen Partnern Versuche an Standorten in Antwerpen (Belgien) und Oxford (England) sowie an Freiland-Testmauern der Universitäten Bayreuth und Oxford durchgeführt. Die Ergebnisse sollen in einen Leitfaden einfließen, der die hydrologische Wirkung und das Verwitterungspotenzial von Pflanzenbewuchs aufzeigt und damit zu einer besseren Einschätzung der Chancen und Risiken von Begrünung an Kulturgütern beiträgt.

Wahrnehmung und Bewertung von Geraeuschen (Laerm) in unterschiedlichen Kulturbereichen

Im Besonderen geht es dabei um die Wahrnehmung, Verarbeitung und Wirkung von Schallereignissen sowie ihren Bewertungs- und Beurteilungsmethoden bis hin zur Analyse der Bedeutung von Begriffen wie 'Belaestigung'. Wir analysieren Gehoererscheinungen, wie beispielsweise Laerm, in kulturvergleichenden Studien oder auch das Thema 'Klangfarben von Maschinen'. Dazu gehoeren auch die seit 20 Jahren stattfindenden Oldenburger Symposien zur Psychologischen Akustik. Die Arbeitsgruppe legt besonderen Wert auf die interdisziplinaere Kooperation mit der Physik, Informatik und Medizin. Es bestehen vielerlei Verbindungen zu auswaertigen Forschergruppen, insbesondere in Japan.

Interkulturelle Umweltbildung im Kontext einer nachhaltigen Entwicklung (Osnabrück-Ulan-Ude)

Es handelt sich um ein umfassendes Kooperationsprojekt mit der Fachgruppe Pädagogik der Burjatischen Staatsuniversität Ulan-Ude und dem Baikal-Informationszentrum GRAN in Ulan-Ude, das einerseits an ein früheres Kooperationsprojekt anknüpft und für das andererseits 2005 erste vorbereitende Schritte unternommen wurden, zu den der Gastaufenthalt im Nov./Dez. 2005 zählt. Gastaufenthalt 2005 in Osnabrück - Kooperationsvereinbarungen mit Ulan-Ude: Am Ende des Gastaufenthaltes (Gastvorträge und weitere Infos) der beiden WissenschaftlicherInnen (Prof. Dr. Nina Dagbaeva und Prof. Dr. Elvira Narchinova) aus Ulan-Ude und einer Schulleiterin (Natalja Neradovskaya) (alle Burjatien/Baikalregion, Russ. Förderation)von 20.11.-4.12.05, der im Rahmen einer seit 2002 bestehenden (Kooperation) stattfand, wurde eine erheblich erweiterte Kooperationsvereinbarung auf außeruniversitärer Ebene unterzeichnet. Eine weitere Kooperationsvereinbarung zwischen dem Fachbereich Erziehungs- und Kulturwissenschaften der Uni Osnabrück und dem Fachbereich Pädagogik der Universität Ulan-Ude wird vorbereitet, die sich zunächst auf das Osnabrücker Fgb. Umweltbildung bezieht. Für die Kommunikation wird eine gemeinsame Website aufgebaut, die ab Herbst zweisprachig (deutsch-russisch) angelegt wird (eventuell zusätzlich englisch).

Abreicherung von radioaktivem Caesium aus Fluessigkeiten ueber heterogenen Isotopenaustausch

Ziel: Dekontamination von anfallendem Zaesium in Fluessigkeiten; Verfahren selektiv und als Durchlaufprozess technologisch problemlos; fest, komprimierbar und lagerfaehig; Anwendung besonders in kleinen bis mittleren Massstaeben; Patente erteilt in USA, England, Frankreich; in Deutschland beantragt.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1294: Bereich Infrastruktur - Atmospheric and Earth system research with the 'High Altitude and Long Range Research Aircraft' (HALO), NAWDEX - North Atlantic Waveguide and Downstream Impact Experiment

The North Atlantic Waveguide and Downstream Impact Experiment (NAWDEX) aims to provide the foundation for future improvements in the prediction of high impact weather events over Europe. The concept for the field experiment emerged from the WMO THORPEX program and contributes to the World Weather Research Program WWRP in general and to the High Impact Weather (HIWeather) project in particular. An international consortium from the US, UK, France, Switzerland and Germany has applied for funding of a multi-aircraft campaign supported by enhanced surface observations, over the North Atlantic and European region. The importance of accurate weather predictions to society is increasing due to increasing vulnerability to high impact weather events, and increasing economic impacts of weather, for example in renewable energy. At the same time numerical weather prediction has undergone a revolution in recent years, with the widespread use of ensemble predictions that attempt to represent forecast uncertainty. This represents a new scientific challenge because error growth and uncertainty are largest in regions influenced by latent heat release or other diabatic processes. These regions are characterized by small-scale structures that are poorly represented by the operational observing system, but are accessible to modern airborne remote-sensing instruments. HALO will play a central role in NAWDEX due to the unique capabilities provided by its long range and advanced instrumentation. With coordinated flights over a period of days, it will be possible to sample the moist inflow of subtropical air into a cyclone, the ascent and outflow of the warm conveyor belt, and the dynamic and thermodynamic properties of the downstream ridge. NAWDEX will use the proven instrument payload from the NARVAL campaign which combines water vapor lidar and cloud radar, supplemented by dropsondes, to allow these regions to be measured with unprecedented detail and precision. HALO operations will be supported by the DLR Falcon aircraft that will be instrumented with wind lidar systems, providing synergetic measurements of dynamical structures. These measurements will allow the first closely targeted evaluation of the quality of the operational observing and analysis systems in these crucial regions for forecast error growth. They will provide detailed knowledge of the physical processes acting in these regions and especially of the mechanisms responsible for rapid error growth in mid-latitude weather systems. This will provide the foundation for a better representation of uncertainty in numerical weather predictions systems, and better (probabilistic) forecasts.

Chemie Interaktiv

Im Rahmen des Projekts Chemie Interaktiv wurden bisher mehr als 100 verschieden umfangreiche Flash-Animationen zu etablierten (galvanische Zellen, NaCl-Synthese) und innovativen Fachinhalten (z.B. photogalvanischen Zellen, organischen Leuchtdioden, Photostationarität) konzipiert, programmiert, getestet und optimiert. Die Animationen erstrecken sich über kurze Flash-Folien, größere lineare und verzweigte Lernnetze bis hin zu sehr umfangreichen Hypermedia-Bausteinen mit integrierten Videos und interaktiven Aufgabenstellungen. Sie sind überwiegend auf Deutsch, zum Teil aber auch deutsch und englisch formuliert und so international einsetzbar. Die Flash-Animationen werden über den Server der Wuppertaler Chemiedidaktik und das dafür eingerichtete Internet Portal www.chemie-interaktiv.net veröffentlicht. Allein auf letzterem wurden pro Monat Daten von durchschnittlich 21 GB Transfervolumen aufgerufen, was einer Zahl von durchschnittlich 500 Dateien pro Tag entspricht (Erhebungszeitraum: Januar - Juni 2009) wobei es sich zu 80% um deutsche, zu 15% um österreichische und schweizerische Nutzer und zu 5% um Nutzer aus dem englischsprachigen Ausland handelt. Bildungsportale wie 'Lehrer-Online', der 'Hamburger Bildungsserver', der 'Landesbildungsserver Baden-Württemberg', der 'Hessische Bildungsserver', der 'deutsche Bildungsserver' u.a. haben inzwischen dazu Kurzkommentare, Beschreibungen und z.T. auch didaktische Erläuterungen auf ihren Internetseiten verfasst und die Elemente von Chemie Interaktiv durch entsprechende Hyperlinks mit ihren Homepages verknüpft. Ferner wurde im Rahmen des BMBF geförderten Projekts 'Naturwissenschaften entdecken' anlässlich des Wissenschaftsjahres 2009 - Expedition Deutschland ein Materialordner mit Handreichungen für Lehrkräfte zu Themen des Wissenschaftsjahres erstellt, in dem Medien aus dem Projekt Chemie Interaktiv veröffentlicht sind.

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