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Forschergruppe (FOR) 2131: Datenassimilation in terrestrischen Systemen; Data Assimilation for Improved Characterisation of Fluxes across Compartmental Interfaces, Teilprojekt: Skalenproblematik bei der Assimilation von passiven L-Band Mikrowellenbeobachtungen von Satelliten in hochaufgelöste gekoppelte Modelle

Dieses Projekt analysiert den Nutzen und Wert von passiven L-Band Satellitenbeobachtungen für die Ensemble-basierte Datenassimilation mit vollgekoppelten Erdsystemmodellen für mesoskalige Einzugsgebiete. Modellauflösungen sind dabei typischerweise in der Größenordnung von 100 m für die Landkomponenten und 1 km für die Atmosphärenkomponente des gekoppelten Modells; diese ist viel höher als die der Satellitenbeobachtungen, die typischerweise mehrere 10 Kilometer beträgt. Ensemble-basierte Datenassimilation erfordert die Erzeugung von synthetischen Beobachtungen aus dem Erdsystemmodell heraus mit Hilfe eines Beobachtungsoperators, der dann mit Beobachtungen verglichen wird um das Analyseensemble zu generieren. Da der Modellzustand nicht notwendigerweise alle Informationen enthält, die der Beobachtungsoperator benötigt (dieser ist im Wesentlichen ein Strahlungstransportmodell) muss die fehlende Information aus externen Datenquellen extrahiert werden. Die zentralen Projektziele sind die Weiterentwicklung einen geeigneten Beobachtungsoperators, der es erlaubt Satellitenbeobachtungen im L-Band zu erzeugen, sowie dessen Nutzung für die Datenassimilation mit Hilfe der Terrestrial Systems Modeling Platform (TerrSysMP, Shrestha et al. 2014) gekoppelt mit dem Parallelized Data Assimilation Framework (PDAF, Nerger et al. 2013). Während wir in Phase I hauptsächlich einen flexiblen Beobachtungsoperator erstellt und validiert haben, konzentrieren wir uns in Phase II, neben weiteren Verbesserungen des Operators bezüglich Vegetation und seiner Operationalisierung, auf die eigentliche Datenassimilation. Diese umfasst (a) die Bestimmung des Biases zwischen virtuellen Beobachtungen des Datenassimilationsmodells und solchen des virtuellen wie des realen Einzugsgebietes, (b) Datenassimilationsexperimente zur Quantifizierung des Wertes solcher Beobachtungen auch im Vergleich zu anderen Beobachtungen, sowie (c) Vorverarbeitungs- und Filterungsmethoden um die niedrig aufgelösten Messungen optimal für die Systemzustandsschätzung auszunutzen.

Coastal Atmosphere & Sea Time Series (CoASTS) and Bio-Optical mapping of Marine optical Properties (BiOMaP): the near- surface marine bio-optical data

The CoASTS-BiOMaP data set comprises in situ near-surface inherent (e.g., absorption, scattering and backscattering coefficient s) and apparent (e.g., normalized-water leaving radiance and the corresponding remote sensing reflectance) optical properties of relevance for satellite ocean colour applications. The data were produced through the Coastal Atmosphere & Sea Time Series (CoASTS) and the Bio-Optical mapping of Marine optical Properties (BiOMaP) measurement programs implemented by the Marine Optical Laboratory of the Joint Research Center (JRC) in collaboration with a number of European institutions. Common to both CoASTS and BiOMaP is the standardization of instruments, measurement methods, quality control schemes and processing codes to enforce temporal and spatial consistency to data products. CoASTS measurements comprise 125 field campaigns and 637 stations performed from December 1998 up to March 2016 benefitting of the Acqua Alta Oceanographic Tower (AAOT) in the northern Adriatic Sea to generate time series data at a fixed coastal site. CoASTS data exhibit occurrence of waters with optical properties largely determined by phytoplankton, as well as diverse concentrations of suspended particulate matter (SPM) and of coloured organic matter (CDOM). BiOMaP measurements comprise 36 bio-optical oceanographic campaigns and 1915 stations performed between July 2000 and May 2022 using a variety of oceanographic vessels to produce spatially distributed data across various European Seas. BiOMaP measurement regions include: the Baltic Sea exhibiting waters dominated by a high concentration of CDOM; the Adriatic Sea, Black Sea, North Sea (comprising the English Channel), Ligurian Sea, Iberian Shelf and the Greenland Sea, characterized by a variety of optically complex waters determined by diverse concentrations of CDOM and SPM; the Eastern and Western Mediterranean oligotrophic and mesotrophic Seas.

Messung des spektralen Extinktionskoeffizienten atmosphärischer Aerosole bei Umgebungsbedingungen und Charakterisierung der hygroskopischen Eigenschaften in Quellregionen (beeinflusst durch: MARINE - DUST - SMOKE) mit Hilfe von SÆMS, LIDAR und in-situ Methoden.

Im Rahmen des Projektes soll der spektrale Extinktionskoeffizient des unbeeinflussten atmosphärischen Aerosols bei 3 Wellenlängen (405, 532, 850 nm) mit einem neu entwickelten portablen SAEMS (Spectral Aerosol Extinction Monitoring System) in Kombination mit einem Ramanlidar untersucht werden. Dieses Fernmessverfahren soll weltweit in ausgewählten Quellregionen mit charakteristischen, unterschiedlichen Aerosoltypen (marines Aerosol, Mineralstaubaerosol, Biomasseverbrennungsaerosol) und natürlichen Aerosolmischungen eingesetzt werden. Das Messsystem wird mit Feuchte- und Temperatursensoren ausgestattet sein damit speziell auch die Änderung der optischen Eigenschaften der atmosphärischen Partikel bei realistischen Umgebungsfeuchtebedingungen erfasst wird. Die Wegstreckenauswahl dieses Aufbaus wird für die jeweiligen Aerosolbedingungen optimiert (horizontale Messstreckenlänge 1-3 km, 10-20 m über dem Boden). Die hygroskopischen Eigenschaften des Aerosols im Umgebungsfeuchtebereich sollen spezifisch für den jeweiligen Einsatzort bestimmt werden und eine aerosoltypabhängige Parametrisierung erarbeitet werden. Ziel ist langfristig die Charakterisierung der Aerosolsäule durch Kombination von bodengebundenen in-situ Methoden und Fernmessverfahren und sowie eine systematische Untersuchung des Feuchteeinflusses auf die aerosoloptischen Eigenschaften. Dazu soll die automatisierte Ermittlung des Extinktionskoeffizienten im bodennahen Bereich in den kontinuierlichen Messbetrieb der mobilen Landstation LACROS (Leipzig Aerosol and Cloud Remote Observations System) des TROPOS integriert werden. Derartige Untersuchungen sind von großer Wichtigkeit für die Klimamodellierung (Parametrisierung der Strahlungswechselwirkung von Aerosolen) sowie der Synthese der aktiven Fernerkundung (Bestimmung der optischen Eigenschaften der Aerosolsäule) und der mikrophysikalischen Eigenschaften durch in-situ Bodenmessungen.

Erosionsprozesse in degradierten Arganbeständen in Südmarokko

Boden und Vegetation endemischer Arganbestände in Marokko werden durch Expansion und Intensivierung der Agrarwirtschaft sowie Überweidung zunehmend degradiert. Überschirmte Flächen nehmen ab, unbedeckte Flächenanteile zwischen den Arganien nehmen zu. Infolge verminderter Infiltration steigen Oberflächenabfluss- und Bodenabtragsraten stark an. Auf den degradierten Böden kann sich nur lückenhafter Unterwuchs (Krautige und Gras) und kein Jungwuchs mehr ausbilden. Durch Untersuchungen verschieden stark degradierter Arganbestände werden in diesem Vorhaben Grenzwerte herausgearbeitet, ab denen bodenerodierende Prozesse initiiert werden, sowie solche, ab denen von einer Dynamisierung der Prozesse, insbesondere Rinnen- und Gully-Erosion, auszugehen ist. Dazu werden in drei Testgebieten im Hohen und Anti-Atlas eingezäunte Aufforstungsflächen mit ungeschützten Flächen auf verschiedenen Hangneigungen verglichen. Die Entwicklung der Bestandsdichten wird mit hochauflösenden CORONA-Satellitenbildern aus dem Jahr 1968 und großmaßstäbigen Luftbildern von 2017/18 quantifiziert, welche mit unbemannten Fluggeräten (UAVs) aufgenommen werden. Die Wuchsform der Bäume wird mit Structure from Motion (SfM)-Verfahren (3D-Modelle aus Multikopter-Aufnahmen) dokumentiert und klassifiziert. Untersuchungen zur Korngrößenverteilung, Aggregatstabilität, organischen Bodensubstanz und Bodennährstoffen sollen hypothesengeleitet den - mit steigendem Abstand der Bäume - sinkenden Einfluss der baumüberschirmten Fläche auf die erweiterten Zwischenbaumflächen aufzeigen. Mit Beregnungsversuchen und Infiltrationsmessungen werden Erodibilität und Infiltrationsvermögen der Zwischenbaumflächen in verschiedenen Degradationsstadien untersucht. Der Sedimentaustrag aus linearen Erosionsformen wird durch ein SfM-Monitoring mittels 3D-Modellen quantifiziert. Steinbedeckung und Viehwege lassen sich aus den selbst erstellten Luftbildern ermitteln. Viehzählungen und Interviews mit Schlüsselinformanten ergänzen die Kenntnisse über den Beweidungsdruck durch Schafe und Ziegen auf die Arganbestände. Anhand der Untersuchungen zur Degradation von Bestandsdichten, Zwischenbaum- und baumüberschirmten Flächen können die Arganbestände in mit Werten unterfütterte Stabilitätsklassen unterteilt werden. Die durch das Multi-Methoden-Konzept erarbeiteten Grenzwerte zeigen die Dynamisierung der Bodenerosionsprozesse unter Arganbeständen und belegen, dass bestimmte Erosionsprozesse verschiedenen Degradationszuständen der Fläche sowie unterschiedlichen Bestandsdichten zugeordnet werden können. Dies ist eine notwendige Voraussetzung für die nachhaltige Bewirtschaftung der Arganbestandsflächen.

Berichte des Landesamtes für Umweltschutz Sachsen-Anhalt

Heft Titel Broschur lieferbar? 1/2026 Artenhilfsprogramm Kreuzotter Sachsen-Anhalt (pdf-Datei 60 MB) ja 1/2025 Vogelmonitoring in Sachsen-Anhalt 2022 (pdf-Datei 20 MB)) nein 1/2023 Vogelmonitoring in Sachsen-Anhalt 2021 (pdf-Datei 7 MB) ja 1/2022 Vogelmonitoring in Sachsen-Anhalt 2020 ja 1/2021 Vogelmonitoring in Sachsen-Anhalt 2019 ja 3/2020 Vogelmonitoring in Sachsen-Anhalt 2018 nein 2/2020 Untersuchungen zu den Arten der Binnendünen in Sachsen-Anhalt (pdf-Datei 21 MB) ja 1/2020 Rote Listen Sachsen-Anhalt nein 2/2019 Untersuchungen zu den Arten der Streuobstwiesen in Sachsen-Anhalt (pdf-Datei 16 MB) nein 1/2019 Vogelmonitoring in Sachsen-Anhalt 2015-2017 (pdf-Datei 8 MB) ja 1/2017 Bestimmung des atmosphärischen Konvektionspotenzials über Sachsen-Anhalt (pdf-Datei 5,8 MB, nicht barrierefrei) nein 2/2016 Hintergrundwerte organischer Schadstoffe in Oberböden des ländlichen Raumes von Sachsen-Anhalt - aktualisierte Fassung (pdf-Datei 1,8 MB, nicht barrierefrei) nein 1/2016 Klimaanalyse Sachsen-Anhalt für den Zeitraum 1951-2014 auf Basis von Beobachtungsdaten (pdf-Datei 12,6 MB, nicht barrierefrei) nein 5/2015 Vogelmonitoring in Sachsen-Anhalt 2014 (pdf-Datei 10,3 MB, nicht barrierefrei) nein 4/2015 Die Lurche & Kriechtiere des Landes Sachsen-Anhalt unter besonderer Berücksichtigung der Arten der Anhänge der Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie sowie der kennzeichnenden Arten der Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie (nicht barrierefrei) nein 3/2015 Frachtemission Mischwasser Sachsen-Anhalt Sonderuntersuchungen im Ablauf zweier Mischwasserentlastungsanlagen im Entwässerungssystem von Halberstadt Untersuchungszeitraum 2010 bis 2014 (pdf-Datei 2,1 MB, nicht barrierefrei) nein 2/2015 Die Säugetierarten der Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie im Land Sachsen-Anhalt Wildkatze (Felis silvestris silvestris Schreber, 1777) (pdf-Datei 8 MB, nicht barrierefrei) ja 1/2015 Die Säugetierarten der Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie im Land Sachsen-Anhalt Fischotter (Lutra lutra L., 1758) (pdf-Datei 11,5 MB, nicht barrierefrei) ja 7/2014 Einfluss von Klima und Landnutzung auf die Verbreitung ausgewählter Brutvogelarten des Landes Sachsen-Anhalt (pdf-Datei 17,5 MB, nicht barrierefrei) nein 6/2014 Vogelmonitoring in Sachsen-Anhalt 2013 (pdf-Datei 6,9 MB, nicht barrierefrei) nein 5/2014 Artenhilfsprogramm Rotmilan des Landes Sachsen-Anhalt (pdf-Datei 7,7 MB, nicht barrierefrei) nein 3/2014 Bewertung des Erhaltungszustandes der wirbellosen Tierarten der Anhänge IV und V der Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie sowie die der EU-Osterweiterung in Sachsen-Anhalt (pdf-Datei 24 MB, nicht barrierefrei) nein 2/2014 Die Schmetterlinge (Lepidoptera) im Hochharz Sachsen-Anhalts unter besonderer Berücksichtigung der kennzeichnenden Arten der Fauna-Flora-Habitat-Lebensraumtypen Bericht (pdf-Datei 4,5 MB, nicht barrierefrei) Tabelle 4 (pdf-Datei 614 KB, nicht barrierefrei) nein 1/2014 Vogelmonitoring in Sachsen-Anhalt 2012 (pdf-Datei 4,5 MB, nicht barrierefrei) nein 12/2013 Die Weichtiere (Mollusca) des Landes Sachsen-Anhalt unter besonderer Berücksichtigung der Arten der Anhänge zur Flora-Fauna-Habitat-Richtlinie sowie der kennzeichnenden Arten der Flora-Fauna-Habitat-Lebensraumtypen nein 11/2013 Untersuchungen zur Emission von Luftschadstoffen aus Kleinfeuerungsanlagen bei der Verbrennung von Getreide, Stroh und ähnlichen pflanzlichen Stoffen (pdf-Datei 1,2 MB, nicht barrierefrei) nein 10/2013 Die Europäischen Vogelschutzgebiete des Landes Sachsen-Anhalt (pdf-Datei 17 MB, nicht barrierefrei) nein 9/2013 Klimafolgenstudie 2012 - Anpassungsmaßnahmen (pdf-Datei 3,2 MB, nicht barrierefrei) nein 8/2013 Klimafolgenstudie 2012 - Forstwirtschaft (pdf-Datei 10,7 MB, nicht barrierefrei) nein 7/2013 Klimafolgenstudie 2012 - Landwirtschaft (pdf-Datei 5,8 MB, nicht barrierefrei) nein 6/2013 Klimafolgenstudie 2012 - Naturschutz (pdf-Datei 27 MB, nicht barrierefrei) nein 5/2013 Klimafolgenstudie 2012 - Wasser (Band 2) (pdf-Datei 42 MB, nicht barrierefrei) nein 5/2013 Klimafolgenstudie 2012 - Wasser (Band 1) (pdf-Datei 17,6 MB, nicht barrierefrei) nein 4/2013 Klimafolgenstudie 2012 - Klimadiagnose und Klimaprojektion, Extremereignisse (pdf-Datei 18,2 MB, nicht barrierefrei) nein 3/2013 Vulnerabilitätsstudie 2009 Band 2 - Anhang (pdf-Datei 17 MB, nicht barrierefrei) nein 3/2013 Vulnerabilitätsstudie 2009 Band 1 - Bericht (pdf-Datei 24 MB, nicht barrierefrei) nein 2/2013 Die Folgen des Klimawandels in Sachsen-Anhalt Kurzfassungen der Studien von 2009 und 2012 (pdf-Datei 3,8 MB, nicht barrierefrei) nein 1/2013 Die Armleuchteralgen (Characeae) Sachsen-Anhalts (pdf-Datei 6,5 MB, nicht barrierefrei) nein 3/2012 Untersuchung von Abfällen aus der thermischen AbfallbehandlungEinschätzung der Gefährlichkeit der Abfälle an Hand der gefahrenrelevanten Eigenschaften (H-Kriterien) und Bewertung der Entsorgungswege, Kurzbericht (pdf-Datei 751 KB, nicht barrierefrei) nein 1/2012 Vogelmonitoring in Sachsen-Anhalt 2011 (pdf-Datei 4 MB, nicht barrierefrei) nein 39/2004 Rote Listen Sachsen-Anhalt 2004 (nicht barrierefrei) ja Immissionsschutzberichte des Landes Sachsen-Anhalt 2004 bis 2020 (nicht barrierefrei) 38/2002 Immissionsschutzbericht des Landes Sachsen-Anhalt 2001 (pdf-Datei 3,6 MB, nicht barrierefrei) nein 37/2002 OFULSA - Operationalisierung von Fernerkundungsdaten für die Umweltverwaltung des Landes Sachsen-Anhalt ja 36/2002 Schadstoffemissionskataster - Straßenverkehr Sachsen-Anhalt ja 35/2000 Bodendauerbeobachtung im Land Sachsen-Anhalt ja 34/2000 Immissionsschutzbericht 1999 ja 33/2000 FCKW und FCKW-Ersatzstoffe - Verwendung und Entsorgung ja 32/1999 Digitalisierung von Altdaten der Bodenschätzung ja 31/1999 Immissionsschutzbericht 1998 ja 30/1998 Rote Listen Sachsen-Anhalt, Teil 4 ja 29/1998 Bodenschutz in der räumlichen Planung nein 28/1998 Leitfaden zum Altlastenprogramm - Fortschreibung ja 27/1998 Immissionsschutzbericht 1997 ja 26/1998 Leitfaden für die Erstellung von betrieblichen Abfallwirtschaftskonzepten und betrieblichen Abfallbilanzen ja 25/1997 Handlungsempfehlung zur Messung von Deponiegas und Bodenluft ja 24/1997 Luftreinhaltung in Sachsen-Anhalt ja 23/1997 Bodenbeobachtung im Land Sachsen-Anhalt nein 22/1997 Immissionsschutzbericht 1996 ja 21/1996 Rote Listen Sachsen-Anhalt - Eine Bilanz ja 20/1996 Leitfaden zum Altlastenprogramm ja 19/1996 Immissionsschutzbericht 1995 ja 18/1995 Rote Listen Sachsen-Anhalt, Teil 3 ja 17/1995 Immissionsschutzbericht 1994 ja 16/1995 Stand Kompostierung in Sachsen-Anhalt ja 15/1994 Das Frühjahrshochwasser vom April 1994 nein 14/1994 Biologie und Ökologie der Kreuzkröte ja 13/1994 Biotopkartierung im besiedelten Bereich ja 12/1994 Immissionsschutzbericht 1993 ja 11/1993 Richtlinie für naturnahe Unterhaltung und Ausbau der Fließgewässer im Land Sachsen-Anhalt nein 10/1993 Recycling von Kunststoffen ja 9/1993 Rote Listen Sachsen-Anhalt, Teil 2 ja 8/1993 Immissionsschutzbericht 1992 ja 7/1993 Klärschlammverwertung im Landschaftsbau ja 6/1992 Schutz, Pflege und Entwicklung der Karstlandschaft im Südharz Tagung am 24.04.1992 in Uftrungen nein 5/1992 Naturschutz im Elbegebiet Fachtagung am 10.04.1992 in Dessau ja 4/1992 Katalog der Biotoptypen und Nutzungstypen für die CIR -luftbildgestützte Biotoptypen- und Nutzungstypenkartierung im Land Sachsen-Anhalt, Stand 14.08.1992 (pdf-Datei 2 MB, nicht barrierefrei) nein 3/1992 Landschaftsrahmenplanung Seminar am 27.02./28.02.1992 in Magdeburg ja 2/1992 Immissionsbericht 1991 ja 1/1992 Rote Liste Sachsen-Anhalt nein Letzte Aktualisierung: 21.12.2022

Schwerpunktprogramm (SPP) 1294: Bereich Infrastruktur - Atmospheric and Earth system research with the 'High Altitude and Long Range Research Aircraft' (HALO), MAMAP - CoMet Projektantrag zum Beitrag der Universität Bremen zur HALO Mission CoMet im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms Atmosphären- und Erdsystemforschung mit dem Forschungsflugzeug HALO (SPP 1294)

Hauptziel des Vorhabens der Universität Bremen ist es, im Rahmen der HALO COMET Mission Antworten auf die Frage zu geben, inwieweit sich starke lokale Quellen der Treibhausgase CO2 und CH4 bzgl. ihrer Emissionen mit Hilfe von Flugzeug-gestützten Fernerkundungsmethoden (aktiv und passive) quantifizieren lassen. Um dies zu erreichen, werden aktive (Lidar) und passive (Spektrometer) Fernerkundungsmethoden mit einander kombiniert. Dabei wird mit dem Sensor MAMAP die Region um die Quelle kleinskalig erfasst, während HALO-COMET den großräumigeren Kontext der atmosphärischen CO2 bzw. CH4 Verteilung in der Atmosphäre erfasst. Der Fokus des Beitrages der Universität Bremen liegt dabei in der kleinskaligen Befliegung der Quellregionen. Aussichtsreiche Quellregionen sind für CO2 die Stadt Berlin und den naheliegenden Kohlkraftwerken im Südosten. Für CH4 eignet sich die Region Oberschlesien in Polen mit ihren aktiven Kohlerevieren und den damit verbundenen starken Methanemissionen besonders. Die Daten der Messkampagne im Frühjahr 2017 werden ausgewertet und analysiert, um daraus mit unterschiedlichen Methoden die CO2-bzw. CH4 Emissionen in der Quellregion zu bestimmen. Dabei werden die Daten von MAMAP und HALO COMET auch synergistisch verwendet, wobei insbesondere den in-situ Messungen zur Verifizierung der Fernerkundungsdaten eine wichtige Rolle zukommt (vgl. auch HALO COMET White Paper). Unterstützt wird die Dateninterpretation zudem durch hochaufgelöste Modellierung in Zusammenarbeit mit dem MPI in Jena.Im Rahmen des Vorhabens wird zudem untersucht, inwieweit die im Rahmen von COMET eingesetzten Fernerkundungssensoren (MAMAP, CHARM-F) zur Validation von Satellitensensoren eignen. Dies erfolgt durch die koordinierte Planung der Messkampagne bzgl. der Satellitenüberflüge von OCO-2 (CO2) und Sentienl-5P (CH4).

Remote sensing event campaign with various optical and thermal sensors for soil moisture and evapotranspiration derivation in Central Germany investigating possible effects of different spatial scales

The heat waves and droughts of 2018 / 2019 and in 2020 have had a devastating impact on the functioning of ecosystems and have led to an increasing vulnerability beyond the duration of heat waves (e.g. degradation and increased erosion, reduced carbon uptake by vegetation, modulated energy balance). Such impacts also include loss of agricultural production. A better understanding of the progression and the consequences of heatwaves and droughts is essential for the development and improvement of adaptation and protection measures. The airborne remote sensing event campaign performed in the agricultural area of the 'Magdeburger Boerde' in Central Germany aimed at providing remote sensing data sets from different platforms to derive high quality data for improving the understanding of influences and lag effects on hydrologic, biological/biogeochemical and atmospheric processes induced by the summer drought 2020. Multiple recurrences of drought periods in previous years may have led to irreversible changes in structure, composition and functioning of terrestrial ecosystems reducing ecosystem services and resilience. A second goal of the campaign with different available sensors in terms of an inter-calibration is to provide comprehensive and reliable data to ensure future campaign inter-comparability. The acquired data set includes airborne remote sensing data covering variable land cover types obtained by optical, thermal and multispectral sensors (see supplementary material: Schulz et al. (2020), Milewski et al. (2021) ). Furthermore, extensive data from various ground-truthing activities are available such as field spectrometer measurements, soil temperature mapping and soil moisture mapping via Cosmic Ray rovering and TDR-measurements. To complete the data set, micrometeorological time series, soil samples and vegetation characteristics were also taken.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Der Einfluss des Klimawandels auf die C-Bilanz von Photosynthese und Respiration in planktischen und benthischen Mikroalgen

Der biologische C-Kreislauf in der Antarktis unterliegt der Kontrolle der planktischen und benthischen Primärproduzenten. Die Menge an fixiertem Kohlenstoff hängt dabei nicht nur von deren photosynthetischer Aktivität ab, sondern auch von den Verlusten durch Respiration. Daher ist das Verhältnis von Photosynthese zu Respiration (rP/R) ein wichtiger Parameter den Einfluss des Klimawandels auf den antarktischen Kohlenstoffkreislauf abschätzen zu können, da aus Laborstudien bekannt ist, dass dieser Parameter empfindlich auf Umweltfaktoren reagiert. Allerdings sind quantitative Daten kaum verfügbar und Freilanddaten fehlen ganz. Das ist hauptsächlich einer methodischen Limitierung geschuldet, da sich zwar die Photosynthese Leistung über 14C, Sauerstoff oder Fluorometrie ermittelt lässt, sich die Atmung kaum oder nur mit hohem Aufwand erfassen lässt. In diesem Vorhaben soll zunächst gezeigt werden, wie hoch die Variabilität des Verhältnisses rP/R bei antarktischen Mikroalgen unter global change Bedingungen ist (steigende Temperatur, Eisenmangel. Mit diesen Daten kann dann in Modellrechnungen gezeigt werden, wie hoch der Fehler bei Primärproduktionsmessungen sein kann, wenn die Atmung nicht adäquat berücksichtigt wird. Danach soll eine Methode zur Messung der Atmung entwickelt werden, die ohne Gaswechsel und mit hohem Durchsatz im Freiland eingesetzt werden kann, um auch im Feld richtige rP/R Werte ermitteln zu können. Auf diese Weise können alle Teilprojekte, die sich mit klimawandel-abhängigen Veränderungen der antarktischen C-Bilanz beschäftigen, mit Zusatzinformationen versorgt werden, die den Wert der Daten deutlich steigern können.

Trockenstress-Monitoring von Getreide durch Fernerkundung

Extreme Temperaturen und Wassermangel verursachen Trockenstress an landwirtschaftlichen Kulturen. Weltweit werden die Auswirkungen von Trockenstress auf wichtige Feldfrüchten untersucht und Methoden zur Überwachung und zur Früherkennung von Trockenstress und anderen Stressfaktoren untersucht. Damit soll der gezielte. Einsatz agrotechnischer Maßnahmen wie Fruchtwechsel, Düngung, Bodenbearbeitung und Bewässerungsplanung unterstützt werden, um Ernteeinbußen zu verhindern. Ein weiterer Aspekt sind mögliche Auswirkungen der globalen Erwärmung auf die landwirtschaftliche Produktion, die sich zu einem der Hauptthemen der Forschung auf dem Gebiet das Klimawandels entwickeln. Erdbeobachtung von Satelliten aus ermöglicht die rationelle Überwachung des Zustands landwirtschaftlicher Kulturen über große Flächen. lü jüngster Zeit wurden neue Sensorsysteme entwickelt und in Erdumlauf gebracht, die neue Möglichkeiten auch für das Monitoring von Trockenstress landwirtschaftlicher Kulturen eröffnen. Die wesentlichen Merkreale dieser neuen optischen Sensoren sind hohe spektrale Auflösung (kleine Bandbreiten bis 10 nm herunter, eine große Anzahl von Spektralkanälen - bis zu einigen hundert, was im Prinzip Spektroskopie vom Satelliten aus ermöglicht), hohe räumliche Auflösung (Bildelementgrößen am Boden bis 60 cm herunter), und hohe zeitliche Auflösung -(bis zu täglicher Aufnahmemöglichkeit jedes Punktes der Erdoberfläche). Das Ziel dieses Projekts ist es, unter Ausnützung der neuen Möglichkeiten optischer Fernerkundung und der synergistischen Effekte der unterschiedlich Sensortypen Fernerkundungsmethoden zur Erkennung und zur Überwachung von Trockenstress an landwirtschaftlichen Kulturen zu entwickeln. Dazu werden physikalische Vegetationsmodelle angepasst und verbessert, die den Zusammenhang zwischen der Trockenstressintensität und Reflexionseigenschaften von Pflanzenbeständen quantitativ beschreiben. Methoden zur Analyse von Fernerkundungsbilddaten unter Verwendung dieser Vegetationsmodelle werden entwickelt. Dabei werden sowohl reflektierte als auch emittierte (thermale) Infrarotstrahlung berücksichtigt. Da es keine Sensoren gibt, die gleichzeitig alle drei der oben angeführten Arten der hohen Auflösung (spektral, räumlich und zeitlich) erfüllen, kommt der Kombination von Daten unterschiedlicher Sensoren besondere Bedeutung zu (image information fusion). Die Methodenwerden für ausgewählte Fruchtarten (Weizen und Mais) unter Anbaubedingungen in Österreich und Deutschland entwickelt und getestet.

Sen2Europe (2018)

Das Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG) hat ein Verfahren zur bedarfsbezogenen Bereitstellung von Fernerkundungsdaten entwickelt. Für die fernerkundliche Produktion werden derzeit optische Satellitenbilddaten in der Bundesverwaltung bevorzugt eingesetzt. Hierfür ist das sogenannte Mosaik-Verfahren eine wichtige Methode. Das Verfahren wurde mit den von der EU finanzierten Sentinel-2- Daten der europäischen Erdbeobachtungsinitiative Copernicus aufgebaut und kann für jeden optischen Datensatz (inkl. Luftbilder) angewendet werden. Wir stellen mit dieser Methode einen Service zur Verfügung, über den sich optische Fernerkundungsdaten für jedes Gebiet auf der Erde fachlich und bedarfsorientiert aufbereiten lassen. Über den Dienst Web Map Service (WMS) Sen2Europe wird den Bedarfsträgern ermöglicht, vorprozessierte und aufbereitete Fernerkundungsinformationen aus dem Erdbeobachtungsprogramm Copernicus (Sentinel-2, L1C-L2A), für Europa, in bestehende eigene Fachverfahren mit einzubinden. Die Bilddaten des Jahres 2018 wurden jeweils zu einem Mosaik zusammengefügt, welches eine Bodenauflösung von 10m hat. Ein Komposit aus drei Bändern (Sentinel-2 Bänder: 2, 3, 4 (R, G, B)) sowie eine Information zu den Eingangsbilddaten werden angeboten. Die Bilddaten wurden einem radiometrischen Farbausgleichsverfahren unterzogen um ein einheitliches Erscheinungsbild zu erlangen. Für jedes Mosaik beträgt die Wolkenbedeckung über das gesamte Gebiet weniger als 3%. Über den Request-Parameter TIME kann hier gezielt ein spezifischer Jahresstand angezeigt werden (z.B. Time=2018) (ohne TIME-Parameter wird der neueste Stand angezeigt). Die nachfolgende URL des freien Webdienstes können Sie direkt, z.B. in Ihrem Geo-Informationssystem (GIS), verwenden:https://sgx.geodatenzentrum.de/wms_sen2europe

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