Das Projekt ReconFan basiert auf meinen vorangegangenen Arbeiten und Veröffentlichungen zu den verschiedenen Ablagerungsräumen des Bengal Fächers und den Wissenslücken, die sich daraus ergeben. Der Fokus liegt bei den während der IODP Expedition 354 gewonnenen sedimentphysikalischen und optischen Daten. Die generellen Ziele sind (i) die Geschichte der Wechsellagerungen von turbiditischen und hemipelagischen Sedimenten des Bengal Fächers als Ergebnis der Interaktion von Erosion des Himalaya und der Entwicklung des Asiatischen Monsuns zu entschlüsseln, (ii) eine hochauflösende Alterskontrolle mittels orbitalem Tuning, Biomagnetostratigraphie und der Identifizierung von Aschelagen zur Verfügung zu stellen, und (iii) die Resonanz auf die Klima- und Monsunsteuerung in unterschiedlichen Zeitskalen zu studieren. Die Ziele wurden bereits teilweise erreicht innerhalb der derzeitigen Finanzierung. Es wurden drei Manuskripte erstellt: eines davon befindet sich in der Begutachtung, ein weiteres ist bereit zur Einreichung und ein drittes ist fast fertig. Während der Verlängerungsphase sollen laufende Untersuchungen abgeschlossen und bisher noch nicht eingesetzte, neue Methoden verwendet werden. Es sollen so mindestens zwei neue Publikationen als Erstautor entstehen. Für die Pleistozänen Abschnitte wurden Altersmodelle, basierend auf orbitalem Tuning und Spektralanalysen, für alle Bohrkerne der IODP-Expedition 354 unter Zuhilfenahme von Paläomagnetik und Biostratigraphie erstellt. Weiterhin wurde die Fourier-transformierte Infrarotspektroskopie eingesetzt, um die Gesamtgeochemie zu bestimmen. Diese Arbeiten sollen nun auf Plio-Miozäne Kernabschnitte ausgedehnt werden. Vor allem sollen sedimentphysikalische (Feuchtraumdichte, Kompressionsschallwellen-Geschwindigkeit und magnetische Suszeptibilität) und sedimentoptische (LaCie-Farben L*, a*, b*) Eigenschaften genutzt werden, um eine Fazieszuordnung treffen zu können, d. h. mittels geochemischer Kalibrierung die relativen Anteile der drei Hauptsedimentkomponenten Detritus, biogenes Karbonat und biogener Opal, zu bestimmen. Weiterhin soll eine neue Methode, der sogenannten Q4/7 Analyse, genutzt werden, um zu testen, ob die Faziesvariationen mittels geochemischer Eigenschaften unterschieden werden können. Weiterhin werden, basierend auf Korngrößenanalysen, die relativen Anteile von Sand, Silt und Ton für die detritische Fraktion bestimmt, um hochauflösende Sedimentbudgets für Turbidite erstellen zu können. Die ultimativen Ziele der Untersuchungen liegen darin, wichtige Informationen zur Entschlüsselung der Erosionsgeschichte, den damit verbundenen fluviatilen Transport entlang des Ganges-Brahmaputra Flusssystems, die Verlagerung der Depocenter relativ zur Meeresspiegelschwankungen, und die langzeitliche Monsun- und Klimaentwicklung zu erhalten, die auf dem unteren Bengal-Fächer dokumentiert sind.
Durch die Anpassung der Fließgewässer an die Ansprüche von Nutzung und Hochwasserschutz ist es zu einer Verarmung an Lebensräumen und in weiterer Folge an Biodiversität gekommen. Um den von der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie geforderten guten ökologischen Zustand zu erreichen, ist es notwendig, dass die flusstypischen, morphologischen Prozesse wie Erosion, Sedimentation, Umlagerung des Flussbettes etc. die Gestaltung der Flusslandschaft übernehmen können. Ziel dieser Arbeit ist, ein tieferes Verständnis für die Zusammenhänge zwischen hydromorphologischen Prozessen und der Dynamik der Habitatgestaltung zu schaffen. Der Freie Pendelraum beschreibt ein Konzept, das als Ansatz für eine Wiederherstellung der morphologischen Funktionalität dient. Es beschreibt einen Korridor entlang des Flusses, in dem sich der Fluss 'frei' entfalten kann. Grundsätzlich lässt es in folgende Schritte einteilen: 1. Abgrenzung morphologische Aue als maximaler Korridor 2. Bestimmung des historischen Verlagerungsraumes 3. Ermittlung der Breite des theoretischen Gleichgewichtskorridors (ca. 10xBoardvoll) 4. Überlagerung von Punkt 2 und 3 für den funktionalen Raum 5. Abzüglich der Bereiche von infrastrukturell oder wirtschaftlich intensiv genutzter Bereichen ergibt sich der Funktionale Korridor des Flusses.
Die hydro-thermalen Transporteigenschaften des Untergrundes sind für viele Grundwasseruntersuchungen, jedoch insbesondere für die Erfassung geothermischer Reservoire entscheidend. Gegenstand dieses Forschungsvorhabens ist die Schätzung dieser Eigenschaften aus Beobachtungszeitreihen mit dem Ensemble Kalman Filter (EnKF). Das physikalische Transportmodell wird dabei durch den eigens entwickelten Simulator SHEMAT-Suite bereitgestellt. Der EnKF in seiner ursprünglichen Form beruht, wie die meisten Inversionsverfahren auf einer gaußschen Verteilung der zu schätzenden Parameter. Die für die Fluidströmung entscheidende Permeabilität ist aber oft bi-modal verteilt, z. B. bedingt durch einen porositätsinduzierten und einen (natürlich vorhandenen oder technisch erzeugten) Kluft-induzierten Anteil oder durch fluviale Ablagerungen in sedimentären Reservoiren. Ähnliche bi-modale Verteilungen bestehen z. B. auch für die Wärmeleitfähigkeit in lithologisch heterogenen Reservoiren. Der Vorteil des EnKF besteht auch darin, dass zu der Schätzung auch ein Maß für deren Fehler (Varianz) berechnet wird, wobei jedoch insbesondere bei kleinen Ensembles eine Tendenz zur Unterschätzung der Varianz besteht. Zur Verbesserung des EnKF Verfahrens für hydrodynamische Parameterschätzung sollen deswegen in dem vorliegenden Projekt verschiedene neue Methoden implementiert und in ihrem Zusammenwirken untersucht werden: (1) ein Verfahren (Normal Score EnKF) zur Transformation zwischen gaußschen und bi-modalen Verteilungen, (2) Methoden zur Lokalisierung, d. h. zur Wichtung der Filterfunktion in Abhängigkeit von der Entfernung zu den Messpunkten und (3) eine Methode zur Konditionierung der Kovarianzmatrix (covariance inflation) zur Reduktion der Unterschätzung der Varianz im EnKF. Hierzu werden bestehende Verfahren auf die Parameterschätzung erweitert, bzw. insbesondere für die Lokalisierung völlig neu entwickelt werden. Nach der numerischen Implementation sollen diese Methoden (1) an synthetischen Modellen für ein kristallines EGS Reservoir und ein durch fluviale Ablagerungen geprägtes Sedimentreservoir und (2) für das geothermische Reservoir Soultz-sous-Forets an Zeitreihen von chemischen Markierungsversuchen getestet werden.
Selbst nach einem halben Jahrhundert intensiver Forschungen bleiben die Prozesse, die die kurzfristige und langfristige Variabilität der monusalen Regenfälle im stärksten hydrologischen System der Erde antreiben Gegenstand heftiger Debatten. Eines der Hauptziele der IODP Expedition 353 (iMonsoon) war es deshalb, das Niederschlags-Signal des indischen Monsuns in seiner Kern-Region, den Kontinentalrändern des Golf von Bengalen, während des Miozän und Pliozän zu rekonstruieren. Die neuen Sedimentkerne, die nun aus dieser kritischen Region vorliegen werden es ermöglichen, die Sensitivität des indischen Monsuns gegenüber Insolations-Antrieb und klimatischen Randbedingungen wie Umfang und Verteilung des globalen Eisvolumens sowie Treibhausgas-Konzentrationen auch über längere Zeiträume besser zu verstehen. Es wird ebenfalls möglich sein zu rekonstruieren, wann und unter welchen Randbedingungen die heutige Monsunzirkulation ursprünglich einsetzte und wie sie sich über die letzten 16 Millionen Jahre entwickelte. Die neuen Daten werden außerdem erlauben, die Hypothese einer engen Verbindung zwischen der Klimaentwicklung Südasiens und der tektonischen Entwicklung des Himalaya und dem Aufstieg des Tibet-Plateaus zu testen. In diesem Projekt schlagen wir vor, hochauflösende Temperatur- und Salinitätsrekonstruktionen (aus parallel gemessenen stabilen Isotopen und Mg/Ca-Verhältnissen in planktonischen Foraminiferen) und Abschätzungen des fluviatilen Sedimenteintrags aus XRF-Scanner generierten Elementverteilungsdaten für die Zeitfenster vor 16-14, 10-7 und 5-3 Millionen Jahren zu generieren. Der Vergleich dieser kritischen Zeitfenster erlaubt Einblick in den Zusammenhang zwischen monsunalen Niederschlägen und Klimaänderungen in hohen Breiten während wärmeren Epochen der Erdgeschichte unter sehr unterschiedlichen Randbedingungen: (1) während des mittelmiozänen Klimaoptimums (16-14.5 Ma), als sich die antarktischen Eisschilde noch sehr dynamisch verhielten und die Haupt-Aufstiegs- und Expansionsphase des Tibet-Plateaus noch nicht stattgefunden hatte, (2) zwischen 10 und 7 Millionen Jahren vor heute, als die Erde noch weitgehend unipolar vereist war und das Tibet Plateau aufstieg und (3) zwischen 5 und 3 Millionen Jahren vor heute als die ersten bedeutenderen Vereisungsphasen in der Nordhemisphäre begannen.
Ziel des Vorhabens ist es, die Auswirkungen natürlicher Klimaschwankungen (ENSO-Ereignisse) auf die biogene Partikelproduktion und die terrigenen (fluviatilen und äolischen) Einträge in der nördlichen Südchina See mittels Sedimentfallen in hoher Auflösung zu erfassen. In Kombination mit Untersuchungen in der oligotrophen zentralen Südchina See und in den Auftriebsgebieten vor Luzon, Vietnam und dem Sunda-Schelf wird es damit erstmals möglich, ein räumlich und zeitlich umfassendes Bild des Sedimentationsgeschehens und seiner Steuerungsfaktoren für dieses größte Randmeer des Pazifiks zu entwerfen. Die Untersuchungen werden in enger Zusammenarbeit mit dem Second Institute of Oceanography (Hangzhou, VR China) und der Tongji University (Shanghai). Die Beprobung der Sinkstoffe soll mittels Sedimentfallen - ausgerüstet mit Strömungsmessern sowie Temperatur- und Neigungssensoren erfolgen. Für die Sedimenfallenoperationen werden von chinesischer Seite aus für die gesamte Projektlaufzeit Forschungsschiffe zur Verfügung gestellt. Die Sinkstoffproben werde auf ihre biogenen und lithogenen Komponenten analysiert (Elementaranalyse, Massenspektrometrie, HPLC, Mikroskopie, Laserdiffraktometrie, Planktonzählungen, Haupt - und Spurenelemente, Tonminerale) und hydrographischen und klimatischen Fernerkundungsdaten gegenübergestellt.
Die Analyse von Hochwasserquellen in vier Einzugsgebieten der Region Trier mit unterschiedlicher Größe und heterogener Ausprägung offenbart bezüglich des Transportes partikelgebundener PAKs wiederkehrende Reaktionsmuster. So beobachten wir eine zeitliche Abfolge von den niederkondensierten Polyzyklen zu Beginn der Ereignisse bis zum Auftreten höhermolekularer Kohlenwasserstoffe am Schwebstoff im Wellenauslauf, unabhängig von Jahreszeit oder Stärke der Niederschlagsereignisse. Diese Muster sind sehr stabil und können ausnahmslos in allen Untersuchungsgewässern nachgewiesen werden. Eine Beprobung der Schadstoffquellen in unseren Untersuchungsgebieten spiegelt diese charakteristischen Muster nicht wider. Einzelne Quellen wie Luftstaub, Straßenstaub, Sedimente oder Oberbodenmaterial haben ihre eigenen PAK Profile, die dem Responsprofil im Wellenablauf nicht zugeordnet werden können, obwohl sich der Schwebstoff überwiegend aus diesen Quellen rekrutiert. Es gibt daher scheinbar eine Materialsortierung und damit verbunden auch eine Veränderung der Schadstoffzusammensetzung entlang den Transportbahnen der Polyzyklen. Da das Transportmedium Wasser in Form von Niederschlag und Abfluss von unterschiedlichen Flächen Haupttransportfaktor der überwiegend partikelgebundenen Schadstoffgruppe ist, soll die Stoffgruppe auf Veränderungen während ihres Transportes von den Quellen und der Atmosphäre bis in die Gewässer betrachtet werden. Diese Fließwege der Schadstoffgruppe sollen abschließend mit einem Modell simuliert werden, dabei geht es weniger um den Versuch einer Quantifizierung - eine Aufgabe, die beispielsweise durch die Zersetzung der PAKs nicht zu leisten ist - als vielmehr um die Abschätzung der Konzentrationen sowie die Deutung der PAK Profile in den verschiedenen Kompartimenten der Region.
Ziel des Vorhabens ist es, die Auswirkungen natürlicher KLimaschwankungen (ENSO-Ereignisse) auf die biogene Partikelproduktion und die terrigenen (fluviatilen und äolischen) Einträge in der nördlichen SüdchinaSee mittels Sedimentfallen in hoher Auflösung zu erfassen. In Kombination mit Untersuchungen in der oligotrophen zentralen Südchina See und in den Auftriebsgebieten vor Luzon, Vietnam und dem Sunda-Schelf wird es damit erstmals möglich, ein räumlich und zeitlich umfassendes Bild des Sedimentationsgeschehens und seiner Steuerungsfaktoren für dieses größte Randmeer des Pazifiks zu entwerfen. Die Untersuchungen werden in enger Zusammenarbeit mit dem Second Institute of Oceanography (Hangzhou, VR China) und dem National Institute of Geological Sciences (Quezon City, Philippinen) durchgeführt. Die Beprobung der Sinkstoffe soll mittels Sedimentfallen - ausgerüstete mit Strömungsmessern sowie Temeratur- und Neigungssensoren) erfolgen. Für die Sedimentfallenoperationen werden von chinesischer Seite aus für die gesamte Projektlaufzeit Forschungsschiffe zur Verfügung gestellt. Die Sinkstoffproben werde auf ihre biogenen und lithogenen Komponenten analysiert (Elementaranalyse, Massenspektrometrie, HPLC, Mikroskopie, Laserdiffraktometrie, Planktonzählungen, Haupt - und Spurenelemente, Tonminerale) und hydrographischen und klimatischen Fernerkundungsdaten gegenübergestellt.
Die Geophysica wird in diesem Projekt die Erfassung und Auswertung von geologischen und petrophysikalischen Daten an den ausgewählten Standorten übernehmen und die im Vorgängerprojekt MeProRisk entwickelten Methoden zur Ableitung geothermisch relevanter Eingangsparameter einsetzen. Weiterhin soll in Kombination mit der Charakterisierung der petrophysikalischen Eigenschaften ein modellhafter Ansatz hinsichtlich der Abbildung von geologisch bedingten Heterogenitäten im Reservoir entwickelt werden. (1) Zusammenstellung und Bewertung der Basisdaten durch Auswertung von sämtlich zur Verfügung stehenden Informationsquellen. (2) Zusammenführung der thermophysikalisch relevanten Daten aus den beteiligten Projekten (Pawsey: Australien, Murci und Guardia Lombardei: Italien) als Basis für die Machbarkeitsstudie. (3) Systematische Anwendung der in MeProRisk I erarbeiteten Methoden zur Ableitung relevanter Parameter und deren Statistik. (4) Untersuchung der Veränderung von thermischen und hydraulischen Eigenschaften in Hinblick auf verschiedene Fazien, wie z.B. fluviatile Systeme. Dazu soll ein Modellansatz zur räumlichen Abbildung von Geometrien (z.B. Flusssysteme, Deltastrukturen, Kluftsysteme) entwickelt werden, welcher in den Simulationscode implementiert werden kann. (5) Tests und Sensitivitätsstudien mit den im vorangegangenen Projekt und hier weiter zu entwickelnden Programmwerkzeugen unter Einbeziehung aller vorhandenen Daten.
Hauptziel des Vorhabens ist es unser Verständnis der Prozesse partikulärer Stoffkreisläufe, am Beispiel der Ostsee, grundlegend zu verbessern. Dazu gehört die qualitative und quantitative Beschreibung der geogenen und biogenen partikulären Substanzen von der Bildung (Eintrag, Neubildung) über den Weg durch die Wassersäule bis hin zur Ablagerung und der Diagenese. Zum einen sollen Schwebstoffproben aus der zentralen Ostsee zur Identifikation der fluviatilen und atmosphärisch (z.B. Flugaschen) eingetragenen Bestandteile und der in der Wassersäule neu gebildeten mineralischen und partikulären organischen Phasen mikroanalytisch untersucht und quantifiziert werden. Zum anderen sollen Probenserien aus Sinkstofffallen der zentralen und nördlichen Ostsee und Oberflächensedimente die zeitintegrierten vertikalen Partikelflüsse dokumentieren. Diese Ergebnisse werden über die ausgeweitete Analyse feinst-geschichteter Sedimente Aufschluss über die langfristigen Sedimentationsprozesse und deren zeitliche Variation geben. In ihrer Gesamtheit werden die Ergebnisse die Grundlage prognostischer Ökosystemmodelle verbessern. Den REM-Mikroanalytischen Untersuchungen der morphologischen und chemischen Eigenschaften mariner Partikel ist eine umfängliche Methodenentwicklung vorangestellt. In drei Arbeitspaketen werden die laminierten Sedimente (AP1, AP2) und die Probenserien von Schwebfrachten, von Sinkstofffallen und von Oberflächensedimenten (AP2, AP3) untersucht. Zwischen- und Endergebnisse der einzelnen Arbeitspakete werden auf nationalen und internationalen Tagungen vorgestellt und in Fachzeitschriften publiziert.
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| Bund | 21 |
| Wissenschaft | 1 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 21 |
| License | Count |
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| offen | 21 |
| Language | Count |
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| Deutsch | 20 |
| Englisch | 5 |
| Resource type | Count |
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| Keine | 4 |
| Webseite | 17 |
| Topic | Count |
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| Boden | 21 |
| Lebewesen & Lebensräume | 20 |
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| Wasser | 19 |
| Weitere | 21 |