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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

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.

Der Einfluss von Schneeschmelze auf die Flüsse im Hochgebirge Asiens

Das Projekt "Quantifying the Influence of SnowmelT on RIVEr Hydrology in High Mountain Asia (STRIVE)" fokussiert sich auf alpine Flüsse und dem Zeitpunkt und Menge der Schneeschmelze im Himalaya . In vielen alpinen Einzugsgebieten stammt ein signifikanter Teil des jährlichen Wasserhaushalts aus der Schneeschmelze, insbesondere während der Monate vor dem Beginn des Monsuns. Da die Gletscher in vielen hochgelegenen Bergregionen weiter schmelzen werden, wird der saisonale Wasserpuffer durch die Schneeschmelze in Zukunft noch wichtiger werden. Auch die Gefahr von Überschwemmungen wird zunehmen, da die steigenden Temperaturen die Schneeschmelze im Frühjahr beschleunigen. Trotz der Bedeutung des Schneewasserhaushalts für viele besiedelte Gebiete sind Zeitpunkt und Volumen der Schneeschmelze nach wie vor nur unzureichend bekannt - insbesondere in Einzugsgebieten in großer Höhe. Um besser quantifizieren zu können, wann und wo das Wasser der Schneeschmelze die alpinen Flüsse erreicht, wird das STRIVE-Projekt einen kombinierten in-situ- und satellitenbasierten Ansatz verwenden, um (1) den Zeitpunkt und die räumliche Verteilung der Schneeschmelze zu überwachen, (2) den Einfluss der Schneeschmelze auf die Flusshöhen und (3) Flusstemperaturen zu bewerten. Die im Rahmen des STRIVE-Projekts gesammelten neuen Daten mit hoher zeitlicher Auflösung werden mit lokalen und regionalen hydrologischen Daten kombiniert, um (4) ein umfassenderes Verständnis der aktuellen Schneeschmelze und deren Wassermenge für alpine Flüsse zu entwickeln. Hier spielen insbesondere die sich verändernden Klimabedingungen eine große Rolle. Die Ergebnisse des STRIVE-Projekts werden für Forscher verschiedener Fachbereiche in der physischen Geographie, Hydrologie und Geomorphologie, zum Einschätzen von Naturgefahren und für Manager sowie Entwickler von Wasserkraftwerken im gesamten Himalaya und in ähnlichen, von der Schneeschmelze angetriebenen alpinen Ökosystemen, von großem Nutzen sein. Um die Forschungszusammenarbeit und den Austausch mit den nepalesischen Partnern zu erleichtern und nachhaltiger zu machen, wird das STRIVE-Projekt zwei Workshops für Nachwuchswissenschaftlerinnen durchführen, die sich mit der Sammlung und Verarbeitung von in-situ- und Fernerkundungsdaten beschäftigen. Diese Workshops werden dazu beitragen, die Ergebnisse und Erkenntnisse des STRIVE-Projekts zu verbreiten und sicherzustellen, dass die entwickelten Methoden und Daten auch nach dem Ende des Projekts in die Forschung und in wasserpolitische Entscheidungen im Himalaya einfließen.

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.

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.

Einzelbaum Stammpositionen aus Luftbildern (2025) Remscheid und Solingen

Der Datensatz umfasst die automatisiert aus Luftbildern (Aufnahmezeitpunkte 02. Juli 2025) abgeleiteten, punktförmigen Stammpositionen von rund 464.000 Bäumen im Stadtgebiet von Solingen sowie von rund 406.000 Bäumen im Stadtgebiet von Remscheid, ausgeführt durch die EFTAS Fernerkundung Technologietransfer GmbH aus Münster im Rahmen der Forschungskooperation DigiTalZwilling4D innerhalb des Förderprojektes smart.wuppertal / DigiTal Zwilling mit dem in dieser Kooperation entwickelten Verfahren "twin4tree". Hierbei wurde das normalisierte Digitale Oberflächenmodell (nDOM) von Geobasis NRW (Jahrgang 2025) als Höhenmodell verwendet. Um keine Gebäude oder Bauwerke als Baum zu identifizieren, wurden für das Vegetationshöhenmodell nur Bereiche des nDOM innerhalb einer Baummaske berücksichtigt, die zuvor über eine Klassifikation der o. g. Luftbilder mit dem KI-Verfahren "Cop4ALL" erzeugt wurde. Die einzelnen Bäume wurden darin über ein Template-Matching-Verfahren identifiziert, bei dem variable 3D-Schablonen (sphärische und gaußförmige Form für Laubbäume, parabolische, hyperbolische und konische Form für Nadelbäume) über das Vegetationshöhenmodell gelegt werden. Den so gefundenen Baumstandorten wurden mittels einer Segmentierung des Vegetationshöhenmodells Baumkronen zugeordnet, deren senkrechte Projektion auf den Boden zweidimensionale Baumkronenpolygone ergab. Die Stammposition eines Baumes wurde im geometrischen Schwerpunkt seines Baumkronenpolygons angenommen. Der Datensatz ist im GeoPackage-Format unter der Open-Data-Lizenz CC BY 4.0 verfügbar. Wichtige Hinweise: (1) In dichten Baumbeständen ist die Identifikation einzelner Bäume aufgrund von zusammenwachsenden Baumkronen ("Kronenschluss") erschwert. Auch sogenannte "beherrscht stehende Individuen" unterhalb der aus der Luft sichtbaren Baumkronen lassen sich mit dem twin4tree-Verfahren nicht eindeutig erkennen. Daher unterschätzt das Verfahren die Anzahl von Bäumen in diesen Bereichen deutlich. Aus stichprobenhaften Zählungen in einigen Waldbereichen wurde ein durchschnittlicher Korrekturfaktor von 1,6 abgeleitet. (2) Die genauen Stammpositionen können aus optischen Fernerkundungsdaten nicht bestimmt werden. Die als Stammpositionen angegebenen Schwerpunkte der Baumkronenpolygone sind Näherungswerte.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1803: EarthShape: Earth Surface Shaping by Biota, Lang- und kurzfristiger Einfluss der Vegetation auf die Landschaftsentwicklung abgeleitet aus Thermochronologie und Fernerkundung

Dieser Antrag skizziert ein Projekt, das den Zielen des SPP 'EarthShape' folgt, indem es die Rolle von Biota für die Formungsprozesse der Erde untersucht. Diese Studie zielt darauf ab, (i) die ursprüngliche Annahme von EarthShape zu testen, dass alle primären Arbeitsgebiete eine ähnliche langfristige tektonische (Gesteinshebungs-) Geschichte aufweisen und (ii) den Einfluss von Biota auf Landschaften entlang eines ausgeprägten klimatischen und ökologischen Gradienten in der chilenischen Küstenregion über Jahrtausende zu quantifizieren. Die Annahme einer identischen tektonischen (Gesteinshebungs-) Geschichte aller vier primären Arbeitsgebiete impliziert, dass laterale Variationen der Topographie und der stattfindenden Erdoberflächenprozesse ausschließlich durch Klima und Biota gesteuert werden/wurden. Tektonische Studien und thermochronologische Pilotdaten, legen nahe, dass dies möglicherweise nicht der Fall ist, und somit jedwede Schlussfolgerung über Biota- Topographie-Erosionsbeziehungen unvollkommen ist. Wir werden Festgesteins- Niedrigtemperatur-Thermochronologie (Apatit (U-Th)/He- und Fission-Track-Methode) und thermisch-kinematische Modellierung (PECUBE) anwenden, um die tektonische (Gesteinshebungs-) Geschichte aller vier primären Arbeitsgebiete in EarthShape über Millionen Jahre zu rekonstruieren. Die Ergebnisse sind sowohl für Beobachtungs- als auch für Modellierungsstudien, die großskalige Tektonik-Klima-Biota-Interaktionen und Landschaftsentwicklungen untersuchen (vgl. Phase-II-EarthShape-Anträge: PIs Ehlers und Hickler, Schaller und van der Kruk, Mutz und Niedermeyer), von großer Bedeutung. Detritische (Tracer) Thermochronologie wird in allen primären Arbeitsgebiete von EarthShape angewendet, um die antreibenden Kräfte von Erdoberflächenprozessen über Jahrtausende zu identifizieren. Von besonderem Interesse ist hierbei die Untersuchung der Beziehungen zwischen Vegetationsbedeckung, Geomorphologie, Erosion und Sedimenttransport. Dies geschieht durch statistische Zuordnung der detritischen Altersverteilungen zu den Herkunftsgebieten in den untersuchten Einzugsgebieten. Geomorphologische und biotische Einflussfaktoren werden aus verschiedenen Fernerkundungsdaten abgeleitet. Geomorphologische Erosionsfaktoren werden aus digitalen Höhenmodellen (ASTER, LiDAR) berechnet, während Vegetations-Erosionsfaktoren aus der Analyse multispektraler Satellitendaten (Sentinel, Landsat) in Verbindung mit Feldarbeit abgeleitet werden. Hieraus resultierende relative Erosionskarten können mit kosmogenen Nuklid-Erosionsraten kombiniert werden (z. B. EarthShape Phase I + II, PIs Schereler et al., Schaller und van der Kruk), um hochaufgelöste Erosionsraten-Karten für alle primären Arbeitsgebiet von EarthShape abzuleiten. Wir erwarten, dass dieser innovative multidisziplinäre Ansatz (Kombination von Thermochronologie und Fernerkundungsdaten) unser Verständnis der tektonischen, klimatischen und biologischen Landschaftsdynamik verbessern wird.

Skalenübergreifende Charakterisierung von polaren Permafrost-Landschaften mittels Flugzeug- und Satellitengestützen Daten und geophysikalischen in-situ Messungen

Im Lauf der letzten Dekaden wurde für große Teile der Arktis eine signifikante Erwärmung der Erdoberfläche und des oberflächennahen Untergrunds beobachtet. Deren Folgen zeigen sich bereits heute - beispielsweise in einer Ausbreitung der Buschvegetation und einer Vertiefung der saisonalen Auftauschicht. In Anbetracht der Bedeutung von Änderungen in Permafrostregionen für Umwelt, Infrastruktur und Klimasystem besteht ein dringender Bedarf, Parameter dieses Raumes großflächig zu bestimmen und kontinuierlich zu überwachen. Durch die Weite und spärlichen Besiedelung der Arktis sind diese Umweltdaten jedoch nur unzureichend verfügbar und ihre Erhebung ist kostenintensiv. In diesem Kontext können fernerkundliche Daten einen wichtigen Beitrag leisten; Flugzeug- und Satellitengestützte Systeme ermöglichen eine effiziente und flächendeckende Aufnahme von Oberflächeneigenschaften. Ziel des Projekts ist die Identifizierung und Quantifizierung von Zusammenhängen zwischen Eigenschaften der Erdoberfläche, welche durch Fernerkundung abgeleitet werden können, und Eigenschaften des Untergrunds, die den Zustand von Permafrostgebieten charakterisieren. Basierend auf diesen Ergebnissen ist ein weiteres Ziel die Erstellung von konzeptionellen Modellen, welche die Verschränkung und Verbindung von Umwelt-Parameter zeigen. Die Arbeiten werden in einem skalenübergreifenden Multi-Sensor-Ansatz durchgeführt. Der Fokus wird dabei auf die Identifizierung der Kopplungen zwischen Oberfläche und Untergrund, sowie auf den Einfluss des Betrachtungsmaßstabs gelegt. Als fernerkundliche Daten stehen zur Verfügung: (1) grob aufgelöste optische und thermische Satellitendaten, (2) mittel-aufgelöste Radar- und Multi-Spektraldaten und (3) hoch-aufgelöste Thermal-, Hyperspektral- und Laserscanner-Daten von regionalen Befliegungen. Die Charakterisierung des Untergrunds erfolgt mittels (1) geomorphologischer Kartierung, (2) Zeitreihen-Analyse der Temperatur und Bodenfeuchte aus abgeteuften Sensoren, (3) Ground Penetrating Radar (GPR) und (4) elektrischen Widerstandsmessungen. Fernerkundliche Daten der Erdoberfläche und geophysikalische Daten zum Untergrund werden mit multivariaten statistischen Methoden analysiert - mit dem Ziel Zusammenhängen zwischen Oberflächen- und Untergrund-Parametern des periglazialen Systems zu identifizieren und zu quantifizieren. Als Untersuchungsgebiete wurden die Mackenzie Delta Region und das Peel Plateau identifiziert. Beide Regionen liegen in Nord Kanada und zeigen innerhalb geringer Distanzen verschiedenartige, durch Permafrost geprägte Ökosysteme. Zudem stehen durch Vorstudien Daten zur Verfügung; zum einen Referenzdaten von Feld-Kampagnen und zum anderen Satellitenbilder verschiedener Sensoren. Darüber hinaus wird vom Alfred Wegener Institut eine Befliegung dieser Gebiete geplant und finanziert. Das Flugzeug wird mit einer vielfältigen Instrumentenauswahl bestückt; u. a. ein flugzeuggetragenes GPR, ein Laserscanner und eine hyperspektral Kamera.

Einzelbaum Baumarten aus Luftbildern (2021) Wuppertal

Der Datensatz enthält Ergebnisse aus der Baumartenableitung im Stadtgebiet Wuppertal. Grundlage bildet der Datensatz „Einzelbaum Kronenumringe aus Luftbildern (2021) Wuppertal“, der aus Luftbilddaten des Jahres 2021 abgeleitet wurde und rund 894.000 Einzelbäume umfasst. Für etwa 870.000 Einzelbaum Kronenumringe konnten Baumarteninformationen projiziert werden. Die Ausführung erfolgte durch die EFTAS Fernerkundung Technologietransfer GmbH aus Münster im Rahmen der Forschungskooperation DigiTalZwilling4D innerhalb des Förderprojektes smart.wuppertal / DigiTal Zwilling mit dem in dieser Kooperation entwickelten Verfahren "twin4tree". Hierzu wurde ein Long Short-Term Memory (LSTM)-Modell auf Basis validierter Baumarten aus dem Straßenbaumkataster des Ressorts Grünflächen und Forsten trainiert. Die Referenzdaten wurden mit zeitlich korrespondierenden PlanetScope-Satellitendaten verknüpft. Das Modell unterscheidet 13 Laubbaumarten: Ahorn, Baumhasel, Birke, Eiche, Esche, Hainbuche, Linde, Mehlbeere, Platane, Robinie, Rosskastanie, Rotbuche und Vogelkirsche. Zur Identifikation von Nadelbäumen wurden ergänzend Landbedeckungsinformationen aus Cop4ALL NRW genutzt. Alle Bäume, die dort als Nadelbäume klassifiziert wurden, erhielten entsprechend diese Klasse. Der Datensatz umfasst somit insgesamt 14 Baumartenklassen (13 Laubbaumarten und eine Nadelbaumklasse). Der Datensatz ist im GeoPackage-Format unter der Open-Data-Lizenz CC BY 4.0 verfügbar. Wichtige Hinweise: (1) In dichten Baumbeständen ist die Identifikation einzelner Bäume aufgrund von zusammenwachsenden Baumkronen ("Kronenschluss") erschwert. Auch sogenannte "beherrscht stehende Individuen" unterhalb der aus der Luft sichtbaren Baumkronen lassen sich mit dem twin4tree-Verfahren nicht eindeutig erkennen. Daher unterschätzt das Verfahren die Anzahl von Bäumen in diesen Bereichen deutlich. Aus stichprobenhaften Zählungen in einigen Waldbereichen wurde ein durchschnittlicher Korrekturfaktor von 1,6 abgeleitet. (2) Die genauen Stammpositionen können aus optischen Fernerkundungsdaten nicht bestimmt werden. Die als Stammpositionen angegebenen Schwerpunkte der Baumkronenpolygone sind Näherungswerte.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1788: Study of Earth system dynamics with a constellation of potential field missions, Untersuchungen zum Einfluss von geomagnetischer Aktivität auf Zusammensetzung und Zirkulation der Thermosphäre und deren Kopplung in die mittlere und obere Atmosphäre

Neuere Forschungsergebnisse legen nahe, dass Ozon in der mittleren Atmosphäre (10 bis 90 km) von der oberen Atmosphäre beeinflusst werden kann, durch Absinken von NOx (N, NO, NO2) aus Quellregionen in der unteren Thermosphäre (90 bis 120 km) im polaren Winter. Da Ozon eine der wesentlichen strahlungsaktiven Substanzen in der mittleren Atmosphäre ist, können Änderungen im Ozonbudget Temperaturen und Zirkulation der Atmosphäre bis zum Erdboden herunter beeinflussen. Da die Stärke dieser thermosphärischen Einträge mit der geomagnetischen Aktivität variiert, stellen diese winterlichen NOx-Zunahmen einen möglichen Mechanismus der Sonne-Klimakopplung dar. Derzeit sind gängige Chemie-Klimamodelle aber nicht in der Lage, die Quellregion des NOx in der unteren Thermosphäre und den Transport in die mittlere Atmosphäre im polaren Winter realistisch zu simulieren. Um diese Kopplung von der oberen Atmosphäre in die mittlere und untere Atmosphäre in den Modellen realistisch darzustellen, ist eine gute Darstellung der primären Prozesse notwendig: Änderungen der chemischen Zusammensetzung durch präzipitierende Elektronen aus der Aurora, Joule-Heizen, und das daraus folgende Kühlen im infraroten Spektralbereich sowie die Anregung von Schwerewellen. Da in der unteren Thermosphäre angeregte Schwerewellen sich nach oben ausbreiten, kann der letztgenannte Prozess auch einen Einfluss auf die Umgebung von Satelliten in niedrigen Orbits haben. In dem hier vorgeschlagenen Projekt werden wir das gekoppelte Chemie-Klimamodell xEMAC verwenden, welches in seiner derzeitigen Konfiguration bis in die untere Thermosphäre (170 km) reicht, um den Einfluss der verschiedenen mit geomagnetischer Aktivität verbundenen Prozesse auf den Zustand der unteren Thermosphäre, und deren Darstellung in Chemie-Klimamodellen, zu untersuchen. Dazu wollen wir in Zusammenarbeit mit unserem Kooperationspartner an der Jacobs-Universität Bremen die zeitliche und räumliche Variation von Joule-Heizen und Teilchenniederschlag im Modell durch Beobachtungen des Swarm-Instrumentes vorgeben. Sowohl geomagnetisch ruhige als auch sehr aktive Zeiten sollen untersucht werden. Das Modell wird im Rahmen dieses Projektes weiter nach oben erweitert werden, um voraussichtlich in der zweiten Phase des SPPs auch den Einfluss auf die Umgebung von Satelliten zu untersuchen. Der modellierte Einfluss von geomagnetischer Aktivität soll durch adäquate Beobachtungen validiert werden, und Modellergebnisse werden analysiert, um den Einfluss von Joule-Heizen und Teilchenniederschlag auf die chemische Zusammensetzung, Temperatur, und Zirkulation der unteren Thermosphäre sowie deren Kopplung einerseits in die untere und mittlere Atmosphäre, andererseits in die obere Atmosphäre, zu untersuchen. Ziel dieses Projektes ist es, das Verständnis von Sonne-Klimakopplung und die Darstellung der beteiligten Prozesse in Chemie-Klimamodellen zu verbessern, sowie geomagnetische Einflüsse auf die Umgebung von Satelliten zu untersuchen.

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