Das Projekt "3-D-numerische Simulation der geplanten epilimnischen Wasserentnahme an der Talsperre Bautzen" wird/wurde gefördert durch: Landestalsperrenverwaltung des Freistaates Sachsen. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik.In den letzten Jahren kam es in den Sommermonaten zu einer erhöhten Entwicklung von Blaualgen im Stausee der Talsperre Bautzen. Zur Verbesserung der Wasserqualität der Talsperre Bautzen ist eine gezielte Wasserentnahme aus unterschiedlichen Entnahmehorizonten geplant. Für die gezielte Entnahme aus dem jeweiligen Horizont ist ein Leitschacht auf der Einlaufkammer vorgesehen. Alle seitlichen Öffnungen werden mit Stahlplatten abgedeckt, außer dem unteren vorderen Feld, es wird durch eine steuerbare Verschlussklappe verschlossen. Die Öffnung lässt sich somit wahlweise öffnen oder schließen und ermöglicht so die wechselnde Entnahme aus Hypolimnion und Epilimnion. Ziel der Untersuchungen ist der Nachweis der Funktionsweise der Wasserentnahmen bei geöffneter Klappe.
Das Projekt "Forschungskatamaran KLIMAKAT" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Cottbus-Senftenberg, Institut für Boden, Wasser, Luft, Lehrstuhl für Gewässerschutz, Forschungsstelle Bad Saarow.Zur Untersuchung von ökologischen Folgen von klimabedingten Änderungen im Stoffhaushalt und Biozönosen von Seen wird für das Jahr 2013 ein Forschungsgroßgerät beantragt, das aus einem Forschungskatamaran besteht, ausgestattet mit zusätzlichen Probenahme, Analyse- und Messeinrichtungen. Die Investition ist langfristig einsetzbar und erfüllt damit eine wichtige Voraussetzung für Klimafolgenforschung. Die Gewässer Berlin/Brandenburgs waren und sind einem starken Wandel unterzogen und werden die Ziele der Wasserrahmenrichtlinie in vielen Fällen nicht erreichen. Der erwartete Klimawandel wird nach jetzigem Kenntnisstand den Eintrag von Nährstoffen erhöhen, weil durch Wasserstandsschwankungen und/oder durch pulsartige Nährstoffeinträge bei Starkniederschlägen die Transporte für Stoffe aus dem Einzugsgebiet intensiviert werden. Der Katamaran soll als mobile und stationäre Arbeitsplattform insbes. für ereignisbezogene Kurzzeitmessungen von Stoffeinträgen nach Extremwetterereignissen, die kontinuierliche Registrierung der Ausdehnung von Thermokline und Hypolimnion und quantitative Erfassung von Nährstoffrücklösungen und --einmischungen ins Epilimnion, für Kurzzeiterfassung von Spätwinter- bzw. Frühjahrsentwicklungen und Sukzessionen im Phytoplankton, von metalimnischen Einschichtungen sowie Cyanobakterienblüten eingesetzt werden. Durch seinen geringen Tiefgang ist der KLIMAKAT hervorragend für die geplanten Untersuchungen im Litoral sowie die Betreuung von Enclosure- und Exclosure-Experimenten geeignet.
Das Projekt "Untersuchungen des Methan Paradoxons in Seen" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei.Methan ist ein höchst potentes Treibhausgas, dennoch ist das globale Methanbudget durch die vielen unbekannten CH4-Quellen und -senken sehr unsicher. Die Höhe der CH4-Anreicherung in der Wassersäule hängt von komplexen Interaktionen zwischen methanogenen Archaeen und methanotrophen Bakterien ab. Das bekannte Methan Paradoxon, das die CH4-Übersättigung im oxischen Oberflächenwasserkörper von Seen und Meeren darstellt, weckt Zweifel, dass die mikrobielle CH4-Bildung nur im anoxischen Milieu stattfindet. Im oligotrophen Stechlinsee haben wir eine wiederkehrende Methanübersättigung im Epilimnion gefunden. Unsere Studien zeigen, dass das CH4 aktiv in der oxischen Wassersäule produziert wird. Die Produktion scheint dabei an die autotrophe Produktion von Grünalgen und Cyanobakterien gekoppelt zu sein. Zur gleichen Zeit sind keine methanotrophen Bakterien im Epilimnion vorhanden, so dass das CH4 nicht oxidiert wird. Unsere Haupthypothese ist, dass pelagische Methanogene hydrogenotroph sind, wobei sie den Wasserstoff aus der Photosynthese und/oder Nitrogenaseaktivität nutzen. Unsere Untersuchungshypothesen sind:1) Die CH4-Produktion ist mit der Photosynthese und/oder N-Fixierung gekoppelt, wobei hydrogenotrophe methanogene Archaeen mit den Primärproduzenten assoziiert sind. Die Methanogenen können angereichert und kultiviert werden, um Mechanismen der epilimnischen CH4-Produktion detailliert zu untersuchen.2) Die CH4-Oxidation ist durch die Abwesenheit der Methanotrophen und/oder der Photoinhibition in den oberen Wasserschichten reduziert.3) Die CH4-Produktion innerhalb mikro-anoxischer Zonen, z. B. Zooplankton und lake snow, ist nicht ausreichend für die epilimnische CH4-Produktion.Die saisonale Entwicklung des epilimnischen CH4-Peaks soll in Verbindung mit den Photoautotrophen und der Seenschichtung im Stechlinsee untersucht werden. Dabei soll eine neu-installierte Mesokosmosanlage (www.seelabor.de) genutzt werden, um CH4-Profile bei unterschiedlichen autotrophen Gemeinschaften und Seenschichtungen zu studieren. Die Verknüpfung zwischen methanogenen Archaeen und den Photoautotrophen soll in Inkubationsexperimenten mittels Hochdurchsatz-Sequenzierung und qPCR für funktionelle Gene untersucht werden. Methanotrophe werden quantifiziert und die Photoinhibition der CH4-Oxidation durch Inkubationsexperimente gemessen. In Laborexperimenten sollen die methanogenen Archaeen angereichert und kultiviert werden mittels dilution-to-extinction und axenischen Cyanobakterien und Grünalgen. Physiologische Studien an Anreicherungs- oder Reinkulturen sollen die zu Grunde liegenden molekularen Mechanismen ermitteln. Feld- und Laborexperimente sollen helfen, das Methan Paradoxon zu entschlüsseln, um die bisherige und potentiell wichtige CH4-Quelle zu charakterisieren und zu quantifizieren. Die Studien sollen helfen, unser Verständnis des globalen CH4-Kreislaufes zu verbessern, damit zukünftige Prognosen realistischer werden.
Das Projekt "Funktionelle Diversität aquatischer Primärproduzenten - Erarbeitung einer Konzeption für einer DFG-Forschergruppe" wird/wurde gefördert durch: Universität Rostock. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Rostock, Institut für Biowissenschaften, Lehrstuhl für Ökologie.Im Rahmen eines Verbundvorhabens mit der BTU Cottbus, Universität Potsdam und dem IGB Berlin soll eine Forschergruppe zur Untersuchung der funktionellen Diversität aquatischer Primärproduzenten initiiert werden. Dieses Vorhaben soll eine detaillierte Analyse sowohl der räumlichen Inhomogenitäten als auch der zeitlichen Variabilität der Primärproduktionsleistung aquatischer Ökosysteme liefern. Die dem Vorhaben zugrunde liegende Hypothese geht davon aus, dass mit steigender Nährstoffbelastung eine Zunahme beider Variabilitätskomponenten erfolgt, welche durch die gegenwärtig praktizierte Probenahmestrategie nur unzureichend erfasst wird. In bisherigen gewässerökologischen Studien wird im Regelfall nicht die Leistung der Primärproduzenten erfasst, sondern nur ihre Biomasse als Proximatfaktor verwendet. In allen Klassifikations- und Bewertungssystemen wird ungeprüft vorausgesetzt, dass die Trophie als Intensität der Primärproduktion im gesamten Gewässer proportional zur Nährstoffbelastung und zur Biomasse des Phytoplanktons im Epilimnion ist. Dieser Sachverhalt trifft jedoch nur auf die Phasen der Dominanz von epilimnischem Phytoplankton zu. Mit der Abnahme der Nährstoffbelastung wächst die Bedeutung benthischer oder metalimnischer Produzenten für die gesamten Stoffumsatzprozesse und für die Ausprägung von Nahrungsnetzbeziehungen. Diese Prozesse und Komponenten sollen in einem Gesamtansatz erfasst werden. Aus diesem Grund steht die Entwicklung von vergleichbaren Methoden zur Erfassung der Primärproduktion aller photoautotrophen Organismen im Mittelpunkt der ersten Phase des Forschungsvorhabens
Das Projekt "Einfluss windinduzierter Turbulenz auf die Temperatur- und Naehrstoffverteilung in Seen und Reservoiren" wird/wurde ausgeführt durch: Universität Hannover, Institut für Strömungsmechanik und Elektronisches Rechnen im Bauwesen.Fuer ein numerisches eindimensionales FD-Modell zur Berechnung der jahreszeitlichen vertikalen Temperatur- und Naehrstoffverteilung in Seen und Reservoiren (MIT-Lake and Reservoir Model) wurde ein Algorithmus zur Beruecksichtigung des Windeinflusses auf die Ausbildung und Lage der Sprungschicht entwickelt. Der Algorithmus ist abgeleitet aus der Bilanzgleichung fuer die turbulente kinetische Energie (TKE) einer gut durchmischten Schicht (Epilimnion), in die aus einer darunterliegenden, stabil geschichteten Schicht (Sprungschicht) Fluid eingemischt wird. Die Einmischrate wird ermittelt als Funktion der Richardson-Zahl, dissipative Effekte (interne Wellen bei starker Schichtung) werden ebenso beruecksichtigt wie instationaere (Speicherung von TKE im Epilimnion bei schwacher Schichtung). Die Wichtigkeit beider Effekte und ihre richtige Erfassung durch den Algorithmus wurde durch Vergleich mit Temperaturdaten mehrerer nordamerikanischer See bestaetigt. Eine verbesserte Erfassung des Eintrags an winderzeugter TKE als Funktion von Seegroesse (fetch) und Ufertopographie ist zur Zeit in Bearbeitung. Dafuer stehen Daten einiger Voralpenseen zur Verfuegung.
Das Projekt "Auswirkungen der Klimaerwärmung auf die Reinigungsleistung der Uferfiltration" wird/wurde gefördert durch: Technische Universität Berlin. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Wasserreinhaltung.Problemstellung: Die Gewinnung von Trinkwasser über Uferfiltration ist in Berlin das zentrale Verfahren zur Trinkwassergewinnung. Durch Temperaturanstieg infolge des Klimawandels unterliegt das Verfahren Uferfiltration Veränderungen, die Auswirkungen auf die Qualität und Quantität des Trinkwassers haben werden. Die mittleren Wassertemperaturen im Berliner Stadtgebiet sind in den letzen Jahrzehnten bereits erheblich gestiegen, beispielsweise im Tegeler See um 2,4 C (Monatsmittelwerte des Epilimnions) von 1980 bis 2008. Die Stabilität der Uferfiltration soll unter dem Einfluss erhöhter Wassertemperaturen als Folge der Klimaänderung erfasst werden, insbesondere soll das Risiko der Sulfidbildung mit toxischer Wirkung auf die Interstitialbiozönose beschreiben werden. Die Ergebnisse liefern auch die Basis für die Implementierung der Uferfiltration in semi-ariden Regionen. Projektziel und Vorgehensweise: Zur Beurteilung der Einflüsse der Wassertemperatur auf Prozesse während der Uferfiltration werden sowohl Freilandversuche als auch Säulenversuche unter Laborbedingungen durchgeführt. Durchgehend für einen Zeitraum von mindestens einem Jahr (Erfassung saisonaler Unterschiede) werden ausgewählte Parameter wie Wassertemperatur, Lichtverhältnisse (PAR), Sauerstoffgehalt, Chlorophyll (a) -Gehalt und DOC im Wasser und Sediment des Uferbereich aufgenommen und bestimmt. Mit den Ergebnissen sollen unter anderem Aussagen über Sauerstoffregime bei unterschiedlichen Temperatur und Lichtverhältnissen (und Tagesgang) gemacht werden und eine Sauerstoff-Bilanz erstellt werden. Im Labor werden Säulenversuche mit ungestörten Ufersedimenten unter definierten Licht- und Temperaturbedingungen durchgeführt, bei denen unter Anderem auch anoxische Verhältnisse, Trockenfall und Temperatursprünge simuliert werden. Es zeigt sich, dass die im Berliner Raum auftretenden Wassertemperaturen das Redoxsystem bei der Infiltration beeinflussen, und es tritt eine deutliche Temperaturabhängigkeit der anorganischen Stickstoffkonzentrationen durch Denitrifizierung auf, zudem findet bereits eine Mangan- und Eisenreduktion statt. Die Sulfatreduktion ist heute noch ohne Bedeutung, wird aber mit zunehmenden Temperaturen stattfinden.
Das Projekt "Raum-zeitliche Variation der ökologischen Bedeutung von Microcystinen in eutrophen Gewässern" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Dresden, Fachrichtung Hydrowissenschaften, Institut für Hydrobiologie.Cyanobakterien ('Blaualgen') produzieren oft erhebliche Mengen toxischer cyclischer Heptapeptide (Microcystine; MCYST). Diese Verbindungen sind hinsichtlich ihrer Biochemie und ihrer Öko- und Humantoxikologie ziemlich gut untersucht. Studien zur ökologischen Relevanz von MCYST für die Produzenten sind demgegenüber eher selten. Die MCYST-produzierenden Cyanobakterien überwintern im Sediment der Gewässer, steigen im Frühjahr aktiv in die Freiwasserzone auf, wachsen dort und sedimentieren dann im Spätsommer/Herbst unter 'Mitnahme' der MCYST. Eine mögliche Variabilität der ökologischen Funktion von MCYST wurde im bisherigen Projektverlauf auf die Prozesse Wachstum sowie die Übergangsprozesse Aufstieg und Sedimentation eingeschränkt. Über eine MCYST-Massenbilanz und Laborexperimente sollen diese Prozesse näher charakterisiert werden. Die Arbeiten konzentrieren sich (1) auf die Rolle von MCYST während des Aufsteigens der Startpopulation, (2) auf die Steuerung der MCYST-Produktion während des exponentiellen Wachstums (Hypothese: MCYST erhöht die Effizienz der C-Assimilation), (3) die Rolle von MCYST bei der Sedimentation. Die Ergebnisse könnten Möglichkeiten zur zielgerichteten Unterdrückung der Toxinproduktion im Rahmen der Wassergütebewirtschaftung aufzeigen.
Das Projekt "Modellierung kurzperiodischer interner Wellen in Seen" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Stuttgart, Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung.Das vorgeschlagene Forschungsprojekt behandelt die Modellierung von Gruppen kurzperiodischer interner Wellen in geschichteten Seen. Die Energie, die von diesen Wellen transportiert wird, ist bedeutend für turbulente Mischungsvorgänge im Seeinneren sowie am Rand und hat damit wesentlichen Einfluss auf ökologische Prozesse, besonders auf die Primärproduktion. Diese hängt vom Transport von Nährstoffen aus dem Hypolimnion ins Epilimnion ab und ist ein wichtiges Merkmal der Wassergüte. Drei Ziele sollen erreicht werden: Erstens sind kurzperiodische Wellen in bestehenden numerischen Modellen noch nicht ausreichend erfasst. Deshalb wird ein Modul für die Bildung und Ausbreitung dieser Wellen zur Verbesserung bestehender Strömungsmodelle mit der hydrostatischen Druckannahme und größeren Gitterabständen als typische Längen kurzer Wellen entwickelt. Unmittelbar damit verbunden ist der zweite Teil, eine Messkampagne am Bodensee, die die Bildung von Gruppen kurzperiodischer Wellen am Beispiel der Mainauschwelle erklären und für die Validierung notwendige Naturmessdaten gewinnen soll. Um die Nützlichkeit des vorgeschlagenen Ansatzes unter Beweis zu stellen, soll drittens das entwickelte Strömungsmodell während der Messkampagne als Echtzeitmodell zur kurzfristigen Prognose der zu erwartenden Strömung eingesetzt werden.
Das Projekt "UFZ-09/2001 - SF6 als Tracer für Transport und Mischungsprozesse in Tagebaurestseen" wird/wurde ausgeführt durch: Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik.Durch den Einsatz des inerten Tracers SF6 in Tagebauseen kann in Langzeitexperimenten der Vertikalaustausch im permanent geschichteten Tiefenwasser gemessen werden. Somit werden Aussagen über die Beständigkeit von Monimolimnien, als Grundvoraussetzung zur Prognose der Wasserqualität, möglich. Die Grundwasseranbindung des Monimolimnions wird erfasst, somit können Modellvorstellungen über Grundwasserströme auch bei sehr komplexen hydraulischen Verhältnissen überprüft werden. In den halin geschichteten Tagebauseen Merseburg- Ost 1a und 1b sollen die SF6 - Markierungen weiterhin verfolgt und die Transport- und Mischungsvorgänge quantifiziert werden. Durch die Messungen und deren Interpretation werden Aussagen zu Mischungskoeffizienten im Bereich der Hauptchemokline in 1b möglich. Des weiteren erwarten wir, dass bald ein etwaiger Grundwasserzustrom ins Monimolimnion im Bereich des SF6 markierten Tiefenwassers nachgewiesen werden kann. Im See Merseburg-Ost 1a wird der Transport über die Chemokline und der Grundwasserzustrom bei wesentlich höheren Wasserstand weiterverfolgt.
Das Projekt "Untersuchungen zur Zirkulations- und Ausgasungsfällung von Calcit mit Phosphor-Kopräzipitation am Beispiel des Willersinnweihers in Ludwigshafen" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Heidelberg, Geographisches Institut Heidelberg.Der Willersinnweiher (ca. 17 ha) ist ein durch Grund- und Niederschlagswasser gespeister Hartwassersee. Die Selbstreinigung eines Sees über die Calcitfällung eliminiert Phosphor aus der gelösten Phase durch den Einbau in die partikuläre Phase. Diese Feststoffe sedimentieren schließlich und akkumulieren am Seeboden. Die dimiktischen Seen in unseren Breiten weisen zwei typische Zeiträume für eine Calcitfällung auf: Die Stagnationsphase im Sommer ermöglicht eine in der Regel biogen induzierte, quantitativ erhebliche Calcitbildung im Epilimnion. Zeitgleich befinden sich nur sehr geringe gelöste Phosphormengen im epilimnischen Wasserkörper, so dass die Calcite auch nur geringste Phosphor-Mitfällungsraten aufweisen. Der Phosphor wird schnell und effizient in die Biomasse eingebaut. Für die sommerliche Dynamik wurden für das Jahr 2000 für den Willersinnweiher ca. 27 t Calcitfällung mit ca. 6 kg eingebautem Phosphor bilanziert (Schmid, 2002). Während der Herbstzirkulation kann dagegen eine CO2-Ausgasungsfällung beobachtet werden. Bei diesem Prozess kann ursprünglich hypolimnisch gebildetes und angereichertes CO2 während der Zirkulation druckentlastet werden und in die Atmosphäre ausgasen. Durch Gleichgewichtsreaktionen im Kalk-Kohlensäure-System muss Calcit ausfallen - also eine rein geogene Reaktion. Während des Zeitraumes vom Herbst zum Winter findet aber keine Assimilation durch organische Substanz statt und hypolimnisch angereichertes Phosphor bleibt im Seewasser verteilt. Wegen der nun erhöhten P-Konzentrationen im Wasserkörper kommt es zu einem verstärkten P-Einbau im Calcit. Auch wenn die Folge der Ausgasungsfällung keine spektakulären Calcitmengen liefert, so wird doch über die verstärkte P-Mitfällungsrate die sommerliche P-Eliminierung fast getoppt: die Ausgasungsfällung ist damit deutlich wirksamer als bisher angenommen und die Selbstreinigungseffekte durch P-Entzug fast gleichwertig mit der biogen induzierten P-Mitfällung einzustufen. Bleibt aber durch milde Winter eine vollständige Vollzirkulation bei unseren Seen aus, können sich die Folgen einer verminderten Calcitbildung und P-Mitfällung durch weitere positive Rückkopplungen dramatisch verstärken und die Wasserqualität kann sich im darauffolgenden Jahr deutlich verschlechtern. Durch regelmäßige Beprobungen des Sees werden zahlreiche physikalische und chemische Parameter gewonnen, um v.a. die Dynamik des Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichtes zu erfassen und so die Calcitsättigung und -fällung mit dem thermodynamischen Rechenprogramm Phreeqc zu modellieren. Begleitend werden Analysen von Proben aus Sedimentationsfallen aus unterschiedlichen Wassertiefen und aus Sohlsedimenten durchgeführt, um die tatsächlichen Fällungsprodukte quantitativ und qualitativ zu bestimmen.
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