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Research group (FOR) 2694: Large-Scale and High-Resolution Mapping of Soil Moisture on Field and Catchment Scales - Boosted by Cosmic-Ray Neutrons, Teilprojekt: Schneedynamik

Vorangegangene Forschungsarbeiten konzentrierten sich auf die generelle Eignung von CRNS für das Monitoring von Schneewasserressourcen in Gebirgsregionen. Laserscanning-Messungen und Monte-Carlo-Neutronensimulationen an einem alpinen Standort im Kaunertal (Österreich) zeigten das Vorhandensein eines schneebezogenen Neutronen-Signals sogar für Schneemengen von bis zu 600 mm Wasseräquivalent der Schneedecke (SWE). Es konnte gezeigt werden, dass die Heterogenität der Schneewassergehalts bei vollständiger Schneebedeckung im Messbereich keinen Einfluss hat. Bei partiell schneefreiem Messbereich verändert sich jedoch das CRNS-Signal. Zu den aktuellen Forschungslücken gehört die Übertragbarkeit der oben genannten Ergebnisse auf (1) andere Standorte, (2) unterschiedliche Klima- und Vegetationszonen und (3) dynamische Bodenfeuchtebedingungen. In der zweiten Phase von Cosmic Sense sind Messungen in verschiedenen Klimazonen entlang von Höhengradienten geplant, um diese Aspekte abzudecken und die Abschätzung von SWE aus dem CRNS-Signal zu verbessern. Die Verwendung von Höhentransekten ermöglicht es, unterschiedliche SWE-Mengen und variierende Bedingungen mit einer Kampagne abzudecken, d.h. von Grasland über bewaldete Gebiete und alpine Wiesen bis hin zu Zonen mit spärlicher Vegetation. Alpine Standorte in Österreich mit steilen Umweltgradienten werden durch eine Kaskade von tiefer gelegenen voralpinen, Mittelgebirgs- und Tieflandstandorten in Deutschland ergänzt, die von Hydrological Modelling (HG), Vegetation (VG), Smart Coverage (SC) und Root Zone (RZ) betrieben und intensiv beobachtet werden. Die kontinuierlichen stationären Feldmessungen sollen durch kampagnenbasierte mobile Messungen in Zusammenarbeit mit Roving & Airborne (RA) ergänzt werden. Laserscanning-basierte Schneedeckenbeobachtungen und terrestrische Fotografie liefern dabei Referenzdaten zur räumlichen Verteilung von SWE und Schneebedeckung. Die gewonnenen Daten werden genutzt, um in Zusammenarbeit mit Neutron Simulations (NS) Modellierungen des Neutronentransports aufzusetzen, um allgemein gültige Ergebnisse abzuleiten. Insbesondere bilden sowohl die Feldmessungen als auch die schneebezogenen Neutronentransport-Simulationen die Grundlage für die Entwicklung des SWE-Vorwärtsoperators in enger Zusammenarbeit mit NS und HM. Schließlich werden spezifische gemeinsame Feldkampagnen zusammen mit HM und RA zur Validierung der Ergebnisse genutzt. Die Wechselwirkungen zwischen Vegetation, Schnee und Bodenfeuchte in der Wurzelzone werden zusammen mit VG und RZ analysiert. Die alpinen Standorte ermöglichen zudem auch die Erprobung von Prototypen im Rahmen von Detector Development (DD) unter alpinen Bedingungen.

Lasergestuetzte photochemische Wasseraufbereitungsanlage

Entwicklung umweltfreundlicher und kostengünstiger Lithium-Schwefel-Batterien für eine nachhaltige Energiewende, LiSSy - Entwicklung umweltfreundlicher und kostengünstiger Lithium-Schwefel-Batterien für eine nachhaltige Energiewende

Rotationsdruck, Schlitzdüse und Laser für die Hochdurchsatz-Fertigung von Festoxidzellen (SOC), Teilvorhaben: Evaluierung von Rotationsdruck- und Laser-Sinterverfahren für Festoxidzellen (SOC)

Schwerpunktprogramm (SPP) 2089: Rhizosphere Spatiotemporal Organisation - a Key to Rhizosphere Functions, Teilprojekt: Hot gradients & cold spots - Räumliche Zusammenhänge zwischen C-Ausbreitung und Nährstoffimmobilisierung in der Rhizosphäre und Konsequenzen für die Pflanzenernährung

Die Verteilung von Kohlenstoff (C), die Umwandlung organischer Stoffe und die Immobilisierung von Nährstoffen folgen vermutlich bestimmten räumlichen Mustern im Wurzel-Boden-System. Gemäß dem grundliegenden Verständnis der Rhizosphärendynamik beginnt die räumliche Verteilung mit der Wurzelexsudation an der Pflanzenwurzel und führt zu allmählichen Veränderungen in der Chemie und Biologie der Rhizosphäre. In Phase 1 stellten wir die Hypothese auf, dass die Morphologie der Wurzeln und die Eigenschaften des Bodens, insbesondere seine Textur, die Verteilung von C steuern. Wir erarbeiten Mittel zur Analyse der C-Ausbreitung im Mikrometerbereich und beobachteten erhebliche Unterschiede, die überwiegend durch die Wurzelmorphologie gesteuert wurden. Wir stellten ferner die Hypothese auf, dass die Umwandlung von C durch Mikroben erfolgt, die organische Substanzen wie Polysaccharide, Phospholipidfettsäuren und Fettsäuren bilden, und konnten dies im Millimeterbereich verfolgen.Diese Ergebnisse führen nun zu folgenden neuen Hypothesen, dass i) der C-Ausbreitung durch Wurzelexsudation die Immobilisierung organisch gebundener Nährstoffe an Orten mit geringem Umsatz, sogenannten cold spots, folgt, und dass diese Stellen in bestimmten Regionen der Rhizosphäre auftreten, ii ) in Böden mit geringem Abbau der Wurzelbiomasse (wie in Phase 1 für sandigen Boden beobachtet) die Immobilisierung von Nährstoffen in der Rhizosphäre zunimmt und so mit der Pflanzenernährung konkurriert, und iii) bei Trockenheit sich die Mobilisierungsprozesse von Nährstoffen von der Bodenlösung zu Pilznetzwerken verlagert.Wir werden weiterhin Ansätze im 2D-Mikrometerbereich wie die Überwachung des Laserablations-Isotopenverhältnisses für C-Umsatzanalysen verwenden (LA-IRMS), und auf NanoSIMS für N-Verteilungsanalysen erweitern sowie SEM-EDX/WDX einbeziehen, um die Immobilisierung von Nährstoffen wie N und P über einen räumlich-stöchiometrischen Ansatz zu verfolgen. Unseren in Phase 1 etablierten Ansatz zur Probenahme im Millimeterbereich, der uns ermöglicht die organische Substanz in Rhizosphärengradienten chemisch zu charakterisieren, nutzen wir nun um immobilisierten N und P mithilfe von komponenten- oder fraktionsspezifischen d13C- und d15N-Analysen an mikrobieller Nekromasse zu analysieren (Aminozucker und organisch gebundener P). Mit diesen Hypothesen haben wir enge Anknüpfung zu den Projekten P3, P8, P13, P19, P21, P24 und P25. Wir werden einen neuen räumlichen Datensatz zur Verteilung organischer Stoffe in Rhizosphären erstellen, um die Prozesse der C-Verteilung, Nährstoffimmobilisierung und -mobilisierung unter verschiedenen externen und internen Kontrollen wie z.B. Bodeneigenschaften, Wurzelmorphologie und Dürre, zu verstehen. Diese Daten können dann in Simulations- und Modellierungsansätze implementiert werden, die ebenfalls im SPP 2089 integriert sind, so dass unser neues Wissen auch auf andere Böden und Pflanzenarten übertragen werden kann.

Digital surface model of the watercourses Elbe and Lower Havel (Germany), DGM-W Elbe project, DOM Elbe 2022

The high-resolution digital surface model (DSM1, DOM1) of the watercourses Elbe and Lower Havel is based on the airborne laser scanning data, undertaken from 06 January 2022 to 18 March 2022 in the Elbe area and from 20 to 22 December 2021 in the Havel area. It was produced and published by Germany’s Federal Institute of Hydrology (BfG), on behalf of the River Basin Community Elbe (RBC Elbe, FGG Elbe). The work was supported by the German Federal Waterways and Shipping Administration (WSV) and the surveying offices and water management administrations of six German states - Saxony, Saxony-Anhalt, Brandenburg, Lower Saxony, Mecklenburg-Vorpommern and Schleswig-Holstein. The data cover both the area around the inland water stretches of the Elbe from the Czech-German border to the village of Zollenspieker (part of the city of Hamburg) and the Lower Havel waterway from the town of Rathenow to its confluence with the Elbe. Since the dataset has a large coverage of 4,043 km², it is split into 62 sections. They were either labelled *HW in case of flood relevant areas (in German: “hochwasser-relevante Gebiete”) or *AU in case of historical floodplains (in German: “Altauengebiete”). Financing was divided according to these categories: In the HW areas, the project was co-funded by BfG, the WSV and the federal states, while in the AU areas, BfG covered all project costs. For each section we provide hillshade (*HS) and height maps (*NHN). The data are available in a raster resolution of 1 meter in GeoTiff format; Coordinate reference frame: ETRS89.DREF91.R16; Coordinate projection: UTM Zone 33N; EPSG-Code: 25833; Height reference system: DHHN2016, national vertical reference frame in Germany (2022). For further information please contact us. Citation short: BfG et al. / i.A. FGG Elbe (2025)

Photos of marine litter in the shallow seafloor of the southernmost North and Baltic seas during the Walther Herwig III cruise WH462 in 2022

The dataset is a set of photos of marine litter at the seafloor and corresponding coordinates. The photos were taken in the southernmost North and Baltic seas, between 30.11.2022 and 12.12.2022 during the Walther Herwig III 462 research cruise (Date begin: 29.11.2022 - Date end: 14.12.2022, harbor begin: Bremerhaven - harbor end: Bremerhaven) . The video system used consists of a GoPro HERO 9 black in an aluminium case mounted in the front of the sledge and two lights with a total of 7200 lumen. Three laser pointers mounted in an equilateral triangle (laser center point distance 25.5 cm) provided the size reference for the video observation. The photos were taken as part of a study to visually quantify the amount of marine letter in the seafloor and compare this value with bottom trawl data.

Laser diffraction grain-size data of Late Glacial to present sediment cores from Schweriner See, NE Germany

This dataset contains laser diffraction grain-size distributions from five Late Glacial to present sediment cores recovered from the northern shore of Schweriner See (See = Lake, NE Germany). The cores (3.0–4.6 m long, 5 cm diameter) were collected using a percussion coring system from different geomorphological positions, including beach ridges, a lake terrace, and the base of a shore slope. One core (Döpe19/1) was obtained from the northeastern shore of Schweriner Außensee in the Döpe area, while four cores (HoVie05–HoVie08) were recovered from the Hohen Viecheln area in the north shore of Schweriner Außensee. Sediment cores were subsampled at 2 cm resolution, and grain-size measurements were performed using a Fritsch Laser Particle Sizer Analysette 22 MicroTec plus (0.08–2000 μm) following removal of organic matter and carbonates and ultrasonic dispersion.

Digital terrain model of the watercourse estuary Elbe 2016 (DGM-W 2016) | model data

The digital terrain model of waterways for the estuary of river Elbe (DGM-W 2016) in high resolution based on airborne laser scanning and echo sounder data is produced and published by the German Federal Waterways and Shipping Administration (Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes, WSV). The data includes the Outer Elbe and the tidally influenced side branches of the Elbe estuary upstream to the town Geesthacht. The data is available in a raster resolution of 1 meter. Coordinate reference system: EPSG 25852, ETRS89 / UTM Zone 32N Elevation reference system: DHHN92, NHN Survey methods: Airborne laser scanning (ALS) 02. - 04.2016 Multibeam echo sounder, single beam echo sounder 2015-2017 It is strongly recommended to use the data source map for quality assessment.

Digital terrain model of the watercourse estuary Elbe 2022 (DGM-W 2022) | model data

The digital terrain model of waterways for the estuary of river Elbe (DGM-W 2022) in high resolution based on airborne laser scanning and echo sounder data is produced and published by the German Federal Waterways and Shipping Administration (Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes, WSV). The data includes the Outer Elbe and the tidally influenced tributaries and branches of the Elbe estuary upstream to the town Geesthacht. The data is available in a raster resolution of 1 meter. Coordinate reference system: EPSG 25852, ETRS89 / UTM Zone 32N Elevation reference system: DHHN2016, NHN Survey methods: Airborne laser scanning (ALS) 02.04.2022 - 19.04.2022 Multibeam echo sounder, single beam echo sounder 09.02.2017 - 09.04.2023 It is strongly recommended to use the data source map for quality assessment.

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