Recent discussions on the path eco-hydromorphic research has followed in the past decades highlight the need for greater ecological input into this field. Traditional approaches have been criticized for being largely correlation-based (Vaughan et al., 2009) ecological black boxes (Leclerc, 2005) and strongly relying on weak, disproven and/or outdated assumptions about the dynamics of stream biota (Lancaster & Downes, 2010). In recognition of this, process-oriented research aiming at elucidating and quantifying causal mechanisms has been proposed as a promising approach, though challenging, to study the relations between flow, morphodynamics and biological populations in running waters. In terms of levels of biological organization, it has been recognized that processes determining the response of aquatic biota to hydromorphological alteration occur mainly at the population level. In this sense, relating demographic rates to flow and morphology seems to offer great potential for progress (Lancaster & Downes, 2010). Thus, tapping into existing ecological knowledge (e.g., key patch approach for habitat networks, Verboom et al. 2001; metapopulation theory, Levins 1970; Hanski & Gaggiotti 2004, landscape-scale estimations of habitat suitability and carrying capacity, Reijnen et al. 1995; Duel et al. 1995 2003; population-level viability estimations; Akçakaya 2001; resource utilization scales, ONeill et al. 1988; habitat-use patterns, Milne et al. 1989) in order to link ecology to hydromorphology at a more fundamental level constitutes an important path towards better science and management.
Das Hauptziel des ComparCE Projekts ist eine umfassende Einschätzung verschiedener Climate Engineering (CE) Maßnahmen gegeneinander und gegenüber Mitigationsbemühungen. Dabei sollen insbesondere Modelunsicherheiten berücksichtigt werden, da eine solche Einschätzung im CE Fall ausschließlich auf Modellsimulationen beruht. In diesem Projekt wollen wir darüber hinaus Fragen beantworten, die unserer Meinung bislang im CE Zusammenhang nicht bearbeitet wurden. Als ersten und zentralen Schritt wollen wir untersuchen welche Metriken und Indikatoren für die Beurteilung von CE Methoden, und somit für das gesamte Schwerpunkt Programm, wichtig sind und wie diese sich von den Metriken im Kontext von Klimawandel unterscheiden. Diese Art der Forschung gab es im Kontext Klimawandel bereits, sie fehlt bislang aber für CE. Durch Austausch mit internationalen Forschergruppen wurde klar, dass eine die wahrscheinlichste Implementierung von CE Maßnahmen aus einer Kombination der verschiedenen Technologien besteht. Daher wollen wir in diesem Projekt untersuchen wie das Erdsystem auf eine Kombination verschiedener CE Maßnahmen reagiert, und ob es möglich ist die Signale der einzelnen Methoden jeweils zuzuordnen. In diesem Zusammenhang werden wir ebenfalls untersuchen ob und wie die Effektivität der CE Maßnahmen vom Hintergrund-Klimazustand abhängt und ob z.B. der Zeitpunkt der Umsetzung von CE eine Rolle spielt. Darüber hinaus wollen wir robuste, regionale CE Muster untersuchen um ebenfalls auf die regionalen Auswirkungen von CE eingehen zu können. Das ist besonders wichtig, weil für die lokale Öffentlichkeit regionale Klimaextreme mehr Bedeutung haben als globale Mittelwerte. Diese Analysen werden ebenfalls den Findungsprozess der Metriken informieren. Zusätzlich wird die plötzliche Terminierung von CE Maßnahmen im Kontext der Geschwindigkeit des Terminations-Schocks untersucht. Schlussendlich basiert die gesamte Beurteilung von CE Maßnahmen auf Modellergebnissen, daher finden wir, dass ein wichtiger Beitrag für die CE Debatte eine Beurteilung der model-internen Unsicherheiten ist. Diese werden mit Anhang von Änderungen der Wahrscheinlichkeitsverteilung von Metriken quantifiziert, so können zum Beispiel aussagen über die Wahrscheinlichkeit einer Richtwert-Überschreitung der gegebenen Zukunftsszenarien getroffen werden. Die Ergebnisse diese Projekts erlauben eine umfassende Einschätzung der untersuchten CE Maßnahmen gegenüber Migration, unter Berücksichtigung von Unsicherheiten in Modellen, den Zukunftsszenarien und Metriken, welche im Laufe des Projekts iterative mit anderen Teilprojekten diskutiert werden.
Das vom Bereich Spezielle Botanik koordinierte interdisziplinäre Langzeitprojekt stellt ein Gemeinschaftsvorhaben der Universität Leipzig, des Umweltforschungszentrums Leipzig-Halle und der Stadt Leipzig dar. Am Projekt sind Biologen unterschiedlicher Fachrichtungen sowie Forstwissenschaftler und Meteorologen beteiligt. Das Themenspektrum reicht von strukturellen, funktionellen, genetischen und ökosystemaren Aspekten, über Fragestellungen zur Biodiversität und Verbreitung bis hin zur angewendeten Forschung auf den Gebieten Bioindikation, Forstbotanik und Umweltschutz.
Schiffsemissionen gehören zu den wichtigsten Quellen von Luftschadstoffen in Hafenstädten und daran angrenzenden Küstenregionen. Um den daraus resultierenden Gesundheitsgefahren und Umweltbelastungen entgegenzuwirken, werden in nationalen und internationalen Gremien sowie in Politik und Behörden Maßnahmen zur Emissionsminderung diskutiert. Hierzu gehören neuartige Schiffstreibstoffe (wie Flüssiggas, LNG), Abgasreinigungstechnologien (wie Katalysatoren) und Landstromanlagen. Um den anstehenden Entscheidungen eine solide Grundlage zu bieten, wird dringend mehr Forschung über den Einfluss von Schiffsemissionen auf die lokale Umwelt - abhängig von der jeweiligen chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre sowie der geographischen und klimatischen Situation des betroffenen Ortes - benötigt. Ein geeigneter Forschungsansatz umfasst die Bestimmung von Emissionsfaktoren unter Außenbedingungen, die Messung der chemischen Zusammensetzung von Schiffsabgasfahnen im Nahbereich der Schornsteine, die Ermittlung und Bereitstellung lokaler Schiffsemissionsinventare, sowie die Verbesserung und Anwendung von Chemietransportmodellen für Hafengebiete. Infolgedessen hat ShipCHEM folgende Ziele formuliert: (1) Durchführung von Emissionsmessungen auf repräsentativen Schiffen in Megaports des Yangtse-River-Deltas in China (Shanghai und Ningbo-Zhoushan) inklusive der Bestimmung von gasförmigen und partikelgebundenen Komponenten. Die Auswertung der Messungen wird verbesserte Datensätze lastabhängiger Emissionsfunktionen und Emissionsfaktoren für alle relevanten Schadstoffe liefern. Die Ergebnisse werden im Kontext vorhandener Emissionsfaktoren aus der Literatur und verfügbarer Beobachtungsdaten aus den europäischen Megaports Hamburg und Rotterdam interpretiert. (2) Erstellung eines hochaufgelösten, direkt in Chemietransport-Modellsystemen verwendbaren Schiffsemissionsinventars, basierend auf Schiffsaktivitätsdaten mit allen relevanten Schadstoffen. (3) Verbesserung der Ausbreitungs- und Chemiemodelle für Abgasfahnen von Schiffen durch Auswertung und Vergleich von Modellergebnissen mit Beobachtungsdaten in Hafengebieten. (4) Bestimmung des Einflusses der Schifffahrt auf die Luftqualität in Megaport-Regionen auf unterschiedlichen räumlichen Skalen durch Anwendung regionaler (COSMO-CLM/CMAQ) und darin genesteter urbaner Modellsysteme (CityChem). (5) Analyse der Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen den Häfen in Shanghai und Hamburg in Bezug auf die Rolle der Häfen für die jeweilige Luftqualität in der Stadt und deren Umgebung. Dies beinhaltet die Bewertung neuer Emissionsstandards in beiden Häfen, die es ermöglicht den Erfolg verschiedener Emissionsminderungsmaßnahmen zu beurteilen.
In the Alps, Ailanthus is an invasive species from China. In an international project led by the BFH-HAFL, ailanthus invaded forests are being investigated in Ticino and in China to quantify their protective effect against rockfall. Collect forest ecological data on Ailanthus altissima; develop a mechanical model of Ailanthus altissima subjected to rock impacts; Identify determinants of invasion success of Ailanthus altissima and develop scenarios of the development of Ailanthus invaded protection forests; Development of tools for quantifying the protective function of Ailanthus invaded protection forests; Validation of results; disseminate project outcomes. Projektziel: The main goal is to assess the development of forest stands that are invaded by ailanthus altissima trees and to develop methods that allow to quantify the protective effect of such forests against rockfalls over time. Kernkompetenzen: Ecological field research; mechanical testing and modelling of dynamic impacts on trees: forest stand development modelling: modelling rockfall - forest interactions; dendrogeomorphology
Within this project, the complex interplay of source and sink processes of nitrous acid (HONO) will be studied in a disturbed forest ecosystem. In previous field experiments, a tight correlation of the atmospheric mixing ratios of HONO and NO2, the most probable precursor, was not observed, while the interaction of heterogeneous chemistry (with a strong dependence on humidity conditions) and turbulent transport was found to play a significant role. The proposed measurements extend the previous field measurements of HONO within the forest to a second contrasting site in a forest clear cut. New near-surface profile measurements of HONO, NO, NO2 and O3 within the lowest two meters above the ground both in the trunk space and the clear cut will contribute to an advanced assessment of the temporal evolution and spatial distribution of relevant HONO sources and sinks. The proposed research tasks are designed to fill the scientific gaps that became evident from analyzing HONO field data from our forest ecosystem research site. In particular, we aim at untangling interactions of heterogeneous chemistry (influenced by radiation and humidity conditions) and turbulent transport under different atmospheric coupling regimes. This project will also contribute to the fundamental understanding of turbulent transport in a disturbed forest ecosystem, and provide basic observational data to evaluate and enhance reactive trace gas modeling on the canopy scale.
This project was part of the HaloProc research unit on natural halogenation processes, and explored the impact of reactive halogen species on aerosol formation in field and laboratory experiments. Field studies were focused on the Lake King salt lake area in Western Australia. New particle formation events were frequently observed and characterized by measuring the temporal evolution of the submicron aerosol size distributions, and collecting aerosol samples for subsequent chemical analysis. 9 out of 11 measurement days in 2013 showed secondary aerosol formation with particle growth rates from 2.9 to 25.4 nm h^-1. Raman spectroscopy and ultrahigh resolution mass spectrometry revealed a contribution of organohalogen compounds (mostly organochlorine) to the secondary organic aerosol, however, organosulfate and organonitrate formation seemed to play a larger role in the studied environment. Nevertheless, a new experimental approach that made use of a mobile Teflon chamber set up above the salt crust and the organic-rich mud layer of various salt lakes directly linked new particle formation to the hypersaline environment of Western Australia. For more detailed process studies, these field results provided realistic scenarios and constraints for simulation experiments in the laboratory. Salt lake conditions were successfully simulated in aerosol chamber experiments and showed secondary aerosol formation in the presence of light and organic precursor compounds. The particle formation dynamics and the chemical speciation of aerosol samples, which were collected from the chamber experiments and analyzed by Raman spectroscopy and mass spectrometry, indicated a coupling of aqueous phase chemistry and secondary aerosol formation. In particular, the Fe(II) concentrations of the simulated salt lakes were a key control for the intensity of new particle formation. In saline environments with low pH values and high solar radiation, Fe(II) might be converted to Fe(III) in the presence of organic matter in a Fenton-like reaction, which can act as a major source for highly reactive OH radicals in the aqueous phase. On the one hand, this expands the potential oxidation pathways for organic compounds, which led to a larger chemical diversity. On the other hand, Fe(II)-controlled aqueous phase chemistry competes with secondary aerosol formation in the gas phase, which led to reduced particle formation in our experiments. While it is premature to fully incorporate these findings in chemistry box models, additional laboratory studies provided experimental data that will guide the development of model parameterizations, e.g., for the organic aerosol yield from the oxidation of organic compounds by chlorine and bromine, or for reactive bromine loss due to uptake in secondary organic aerosol. In conclusion, this project bridged gaps between field studies of halogen-influenced new particle formation in the real world and laboratory experiments within the HaloProc research u
Die Küsten- und Schelfmeerregionen unserer Erde unterliegen einem ständigen globalen Wandel. Die zunehmende wirtschaftliche Nutzung dieser Regionen in Verbindung mit Veränderungen der natürlichen Umwelt, beispielsweise dem globalen Meeresspiegelanstieg, stellt unsere Gesellschaft vor neue Herausforderungen. Dies bedarf neuer Strategien zur nachhaltigen Nutzung und Entwicklung der Küsten- und Schelfmeerregionen. Entsprechende Planungen erfordern eine interdisziplinäre und internationale Zusammenarbeit in den verschiedensten betroffenen Wissenschaftsfeldern, um die Veränderungen in der natürlichen Umwelt und in der Gesellschaft der Küstenregionen zu analysieren, zu verstehen, vorherzusagen und - wenn nötig - abzumildern. Das deutsch-neuseeländische Graduiertenkolleg wird zu dieser Aufgabe beitragen, indem es junge Graduierte zu fachlich qualifizierten, selbstständig und interdisziplinär denkenden sowie in die internationale Forschung eingebundenen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern ausbildet. Neben Schwerpunkten aus den Naturwissenschaften sollen auch assoziierte Fragestellungen aus dem Bereich der Sozial- und Rechtswissenschaften bearbeitet werden. Neben dem fachspezifischen Wissen werden diesen jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern zusätzliche Fachkenntnisse und Erfahrungen im Projektmanagement zur weiteren Berufsqualifikation vermittelt. Im internationalen Graduiertenkolleg arbeiten 13 junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an verschiedensten Themen aus dem Bereich der Meereswissenschaften an der Universität Bremen. Diese Doktorandinnen und Doktoranden werden aber auch ca. ein Drittel ihrer dreijährigen Promotionszeit an der Universität Waikato in Neuseeland verbringen. Dies ermöglicht es ihnen, mit einigen der besten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf ihrem Arbeitsgebiet zu arbeiten, zu lernen und zu publizieren. Im Austausch werden die neuseeländischen Doktorandinnen und Doktoranden für ca. ein Jahr an der Universität Bremen forschen. Ziel des Graduiertenkollegs ist es, eine neue Generation international ausgerichteter junger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auszubilden, die über ihre eigene Disziplin hinausblickend für die Herausforderungen der Zukunft und den Arbeitsmarkt vorbereitet sind.
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