Das Hauptziel der in 2018 durchgeführten IODP Expedition 376 war die Untersuchung magmatisch-hydrothermaler Systeme und damit assoziierter Erzmetallablagerungen (von z.B. Cu und Au) in intraozeanischen Vulkanbögen. Die Expedition konzentrierte sich auf die Erkundung des Brothers Unterwasservulkans, der, im Gegensatz zu einigen anderen Vulkansystemen entlang des Kermadec-Bogens, dazitische bis rhyolitische Schmelzen fördert. Besonders am Brothers Vulkan ist neben der extremen Anreicherung an Cl die große Bandbreite an unterschiedlichen Zusammensetzungen (z.B. im Alkali- und Aluminiumoxidgehalt und in Mg). Ziel des Vorhabens ist deshalb, die Natur und Zusammensetzung der freigesetzten volatilen Phasen (u.a. ob es sich um einphasige oder zweiphasige Fluide handelt) zu untersuchen, sowie deren Einfluss auf Fraktionierungstrends und auf die Anreicherung von Metallen während der Differenzierung.Um dies zu erreichen, werden komplementäre analytische und experimentelle Untersuchungen durchgeführt: 1) Hauptelementanalysen von Matrixgläsern und Glaseinschlüssen sollen Aufschluss über die Herkunft der felsischen Magmen sowie die Fraktionierungs- und Differenzierungsprozesse geben; 2) Hochdruck-Kristallisationsexperimente sollen die Bedingungen in der Magmakammer und die Rolle der volatilen Komponenten, insbesondere von Cl und H2O, bei der Fraktionierung von Magmen beleuchten; 3) Spurenelementanalysen von Glaseinschlüssen in Plagioklas und Klinopyroxen liefern Informationen über den Einfluss volatiler Komponenten und der Sauerstofffugazität auf die Anreicherung von Erzmetallen (z.B. Fe, Cu, Zn, W, Au). Da die meisten Glaseinschlüsse Quench-Kristalle und Blasen enthalten, müssen sie zunächst bei hohen Drücken wieder homogenisiert werden. Die Kombination der drei geplanten Arbeitspakete wird einen wichtigen Beitrag dazu leisten, die Entwicklung der Metallanreicherung in Cl-reichen magmatischen Systemen während der Differenzierung und im magmatisch-hydrothermalen Stadium nachvollziehen zu können.
Die primäre Quelle for Phosphor in allen Ökosystemen ist dessen Freisetzung durch die Gesteinsverwitterung. Diese Freisetzungsrate ist stets langsam. Gemeinsam mit dem Grad der Immobilisierung des Phosphors in sekundären Bodenmineralen bestimmt sie die Verfügbarkeit des Phosphors für Ökosysteme. Auf geringe Phosphorverfügbarkeit reagieren Ökosysteme mit einer Erhöhung der Phosphor-Rezyklierungsrate. Um diese Systeme voll zu beschreiben, werden in einem Einzelantrag zum SPP 'Ecosystem Nutrition: forest strategies for limited phosphorus resources' Phosphor- Freisetzungsraten aus der Gesteinsverwitterung an vier Waldschadens 'Level 2' Standorten in Deutschland mittels kosmogener Nuklide und geochemischer Massenbilanzen ermittelt. Dabei wird an Böden über Quarz-haltigen Substraten das in situproduzierte kosmogene Nuklid 10Be, angewendet, und an zwei Standorten mit Böden über vulkanischen Substrat das neue 10Be(meteorisch)/9Be System. Mit radiogenen Sr Isotopen werden zudem die Phosphorquellen für das Waldökosystem ermittelt. Schliesslich werden die ermittelten Freisetzungsraten mit gelöstem Phosphor-Abfluss und Phosphor-Rezyklierungsraten verglichen. Dabei wird die Hypothese getestet, dass die langsame Freisetzungsrate von Phosphor aus der Gesteinsverwitterung letztendlich limitierend für die Ökosysteme wirkt, und damit bestimmt, ob die Waldökosysteme Phosphor-aquirierend oder -rezyklierend sind.
Risiken bezueglich der Gesundheits- und Umweltvertraeglichkeit muessen in allen Industrielaendern vor der Freisetzung von gentechnisch veraenderten Organismen und dem Inverkehrbringen entsprechender Waren abgeschaetzt werden, Methoden hierfuer sind grossteils etabliert. Nach dem oesterreichischen Gentechnikgesetz duerfen solche Waren darueber hinaus nicht zu einer 'sozialen Unvertraeglichkeit' fuehren. Wege, diese Bestimmung umzusetzen waren zu untersuchen. Die oesterreichische Rechtsordnung ergibt keine einschlaegigen Hinweise, die vage Formulierung fuehrt aber zu einem Spannungsverhaeltnis mit Grundrechten der Verfassung. Da auch keine Verfahrensvorschriften angegeben werden, erscheint die direkte Umsetzung der Bestimmung rechtlich problematisch. Die entsprechende EU-Richtlinie verbietet zwar Pruefungen anderer Aspekte als des Gesundheits- und Umweltschutzes nicht, allerdings waeren Verbote auf dieser Grundlage als Handelshemmnis wohl unzulaessig. Um die Inhalte der Bestimmung zu konkretisieren, werden mit 'Akzeptanz', 'Akzeptabilitaet' und 'Partizipation' unterschiedliche Konzepte der Sozialvertraeglichkeit untersucht, ebenso wie deren Beziehung zur Risikodiskussion und zu diskursiven Konfliktloesungsstrategien unter Hinweis auf andere Felder der Technikregelung. Hierfuer wurde u.a. ein Symposium zum Thema 'Sozialvertraegliche Technikgestaltung' an der OEAW abgehalten. Verlaessliche Daten ueber die Akzeptanz gentechnischer Anwendungen in Oesterreich liefert eine repraesentative Umfrage mit dem Wortlaut des Eurobarometer von 1993. Neben ersten Erfahrungen mit dem norwegischen Gesetz, das ebenfalls 'transscientifische' Kriterien fuer die Akzeptabilitaet enthaelt, werden drei Beispiele partizipationsorientierter Konfliktloesungsmethoden bei landwirtschaftlichen Anwendungen der Gentechnik aus Deutschland, Grossbritannien und den Niederlanden diskutiert. Schliesslich werden Moeglichkeiten und Grenzen fuer die Stimulierung gesellschaftlicher Diskurse einerseits und fuer die amtliche Bestimmung sozialer Unvertraeglichkeit andererseits eroertert.
Halogenradikale spielen eine Schlüsselrolle in der Chemie der polaren Grenzschicht. Alljährlich im Frühjahr beobachtet man riesige Flächen von mehreren Millionen Quadratkilometern mit stark erhöhten Konzentrationen von reaktivem Brom, welches von salzhaltigen Oberflächen in der Arktis und Antarktis emittiert werden. Dieses Phänomen ist auch als Bromexplosion bekannt. Des Weiteren detektieren sowohl boden- als auch satellitengestützte Messungen signifikante Mengen von Jodoxid über der Antarktis, jedoch nicht in der Arktis. Die Gründe für diese Asymmetrie sind nach wie vor unbekannt, aber das Vorhandensein von nur wenigen ppt reaktiven Jods in der antarktischen Grenzschicht sollte einen signifikanten Einfluss auf das chemische Gleichgewicht der Atmosphäre haben und zu einer Verstärkung des durch Brom katalysierten Ozonabbaus im polaren Frühjahr haben. Der Schwerpunkt der Aktivitäten im Rahmen von HALOPOLE III wird auf der Untersuchung von wichtigen Fragestellungen liegen, die im Rahmen der Vorgängerprojekte HALOPOLE I und II im Bezug auf die Quellen, Senken und Transformationsprozesse von reaktiven Halogenverbindungen in Polarregionen aufgetreten sind. Basierend sowohl auf der synergistischen Untersuchung der bislang gewonnen Daten aus Langzeit - und Feldmessungen sowie auf neuartigen Messungen in der Antarktis sind die wesentlichen Schwerpunkte: (1) Die Untersuchung einer im Rahmen von HALOPOLE II aufgetretenen eklatanten Diskrepanz zwischen aktiven und passiven Messungen DOAS Messungen von IO. (2) Eine eingehende Analyse der DOAS Langzeitmessungen von der Neumayer Station und Arrival Heights (Antarktis) sowie Alert (Kanada) bezüglich Meteorologie, Ursprung der Luftmassen, Vertikalverteilung, sowie des Einflusses von Schnee, Meereis und Eisblumen auf die Freisetzung von reaktiven Halogenverbindungen. (3) Die Untersuchung der kleinskaligen räumlicher und zeitlichen Variation von BrO auf der Basis einer detaillierten Analyse der flugzeuggebundenen MAX-DOAS Messungen während der BROMEX 2012 Kampagne in Barrow/Alaska. (4) Die Analyse der kürzlich in der marginalen Eiszone der Antarktis auf dem Forschungsschiff Polarstern durchgeführten Messungen im Hinblick auf die horizontale und vertikale Verteilung von BrO und IO, sowie den Einfluss der Halogenchemie auf den Ozon- und Quecksilberhaushalt. (5) Weitere detaillierte Untersuchungen des Einflusses von Halogenradikalen, insbesondere Chlor und Jod, auf das chemische Gleichgewicht der polaren Grenzschicht auf der Basis einer Messkampagne in Halley Bay, Antarktis. (6) Detailliertere Langzeit-Messungen von Halogenradikalen und weiteren Substanzen auf der Neumayer Station mittels eines neuen Langpfad-DOAS Instruments welches im Rahmen dieses Projektes entwickelt wird. Zusätzlich zu den bereits existierenden MAX-DOAS Messungen werden diese eine ganzjährige Messungen des vollen Tagesganges sowie die Untersuchung nicht nur der Brom- und Jodchemie, sondern auch der Chlorchemie ermöglichen.
Entwicklung eines netzunabhaengigen tragbaren Geraetes zur nuklidspezifischen Messung der Radioaktivitaet in der Umwelt bei Freisetzung radioaktiver Spaltprodukte bei unvorhersehbaren Ereignissen.
Die Vorhersage der Kohlenstoff(C)bilanz von Wäldern bei geänderten Klimabedingungen ist eine komplexe Aufgabe. Es bedarf des Verständnisses des Abbaus der organischen Substanz (SOM) im Boden wie etwa der Temperatur- und Feuchtigkeitsempfindlichkeit und der Substratqualität für Bodenmikroorganismen. Für eine Abschätzung der künftigen C-Speicherung in Waldökosystemen ist die Kenntnis der langfristigen Entwicklung des organischen Boden-Kohlenstoffvorrats entscheidend. Erhöhte Bodentemperaturen ermöglichen den Bodenmikroorganismen die organische Substanz schneller abzubauen. Das führt zu einer erhöhten Freisetzung von Bodenkohlenstoff in Form von CO2 (Bodenatmung). Sobald der leicht abbaubare Bodenkohlenstoff verbraucht ist, kann sich der temperaturbedingte Anstieg der Bodenatmung längerfristig wieder abschwächen. Die Rolle der Bodenmikroorganismen in diesem Zusammenhang ist noch nicht geklärt. So würde eine Verschiebung von einer bakterien-dominierten Gemeinschaft zu einer pilz-dominierten Gemeinschaft den Umsatz schwer abbaubaren organischen Materials fördern und den Effekt einer Erwärmung auf die CO2-Emission verstärken. Andererseits kann die physiologische Anpassung von Mikroorganismen an geänderte Umweltbedingungen den Temperatureffekt abschwächen. Eine weitere Unsicherheit ist die mikrobielle Aktivität im Winter und die damit verbundene CO2-Ausgasung aus dem Boden. Gerade in wenig produktiven Bergwäldern stellt die winterliche CO2-Emission einen beträchtlichen Teil des C-Flusses des ganzen Jahres dar. Neben der Bodentemperatur wirken sich auch Veränderungen der Niederschlagsmenge bzw. der zeitlichen Verteilung des Niederschlags unmittelbar auf den Bodenkohlenstoff-Umsatz aus. Klimasimulationen sagen für das Untersuchungsgebiet trockenere Sommer, mehr Niederschlag im Winter und eine Verlängerung der Schneedeckendauer vorher. Diese Effekte könnten den stimulierenden Effekt des Temperaturanstieges auf die Bodenatmung abschwächen. In unserer Studie soll ein bereits bestehendes Bodenerwärmungsexperiment adaptiert werden um die CO2-Emissionen aus dem Boden unter verschiedenen Niederschlagsszenarien auf Kontrollflächen und Erwärmungsflächen zu messen. Während der Vegetationsperiode beträgt die Temperaturerhöhung auf den Erwärmungsflächen konstante 3 C. Mit einer Dachkonstruktion soll im Sommer temporär eine Dürreperiode erzeugt werden. Erhöhter Niederschlag im Spätwinter wird durch Schneezugabe auf die Versuchsflächen simuliert. Die bestehende Versuchsanordnung ermöglicht die Unterscheidung zwischen autotropher und heterotropher Bodenatmung. Die Organismen, die für die heterotrophe Atmung zuständig sind, werden mit molekularen Methoden der Mikrobiologie untersucht. Die Ergebnisse des Experiments werden zeigen, ob die Böden von Bergwäldern in einer wärmeren Umwelt eine potentielle Quelle oder doch eine Senke von C sind. usw.
Denitrifikation ist der bedeutendste Transformationsprozess, der reaktiven Stickstoff (N) im Boden in atmosphärisches N2 überführt. In Böden befinden sich räumlich sehr heterogene Mikrosites mit sehr unterschiedlichem Potential für Denitrifikation und N Transformationen. Der Beitrag der einzelnen Mikrosites an der Gesamtdenitrifikation ist bisher nur sehr unzureichend verstanden. In dieser Studie soll der Beitrag von hot spots (hoch aktive Mikrosites) in homogenen, (gesiebten) Böden und intakten Bodenkernen untersucht werden. Basierend auf Untersuchungen mit homogenen (gesiebten) Böden wird ein Verfahren entwickelt, um die N Transformationen und die gasförmigen N Freisetzungen der verschiedenen Bodenvolumina auf die N Dynamik des Gesamtbodens zu beziehen. Diese Methode wird angewandt, um den Beitrag der hot spots an der Gesamtdenitrifikation in gesiebten und intakten Böden zu quantifizieren. Um verschiedene Wege der N2O und N2 Freisetzungen zu identifizieren, werden eine Reihe von Isotopenmethoden (dual 15N / 18O-Markierung, 15N Tracing, Isotopomere) eingesetzt und kreuz-kalibriert. Ein neues 15N-Tracing Modell wird entwickelt, um die Gesamt N Dynamik auf die N Dynamik in verschiedenen Bodenvolumina in Beziehung zu setzen. Wir erwarten, dass durch Berücksichtigung der Bodenheterogenität die Unsicherheiten der verschiedenen Isotopentechniken erheblich reduziert werden können. Die Experimente werden unter kontrollierten Bedingungen durchgeführt und sind eng mit den anderen DASIM Projekten verknüpft. In diesem Projekt werden Daten zu Brutto N Transformationen und gasförmigen N Dynamiken erhoben, die für die Validierung und Entwicklung von Denitrifikationsmodellen eingesetzt werden.
Es ist unklar, wie lange hydrothermale Systeme aktiv sein können, die in Verbindung mit flachen Sill-Intrusionen stehen. Ein besseres Verständnis dieser Systeme ist jedoch wichtig, um die Rolle von Riftmagmatismus im globalen Kohlenstoffkreislauf, den die potenzielle Bedeutung für die Tiefe Biosphäre eruieren zu können. Von entschiedender Relevanz ist dabei die Vermengung von Magma und nassem Sediment and der Schnittstelle der Intrusion. In den vorgeschlagenen Arbeiten sollen neue petrophysikalische Daten von IODP Expedition 385 herangezogen werden, um die Konsequenzen dieser Wechselwirkungen für den Wärmetransport mit Hilfe von Modellrechnungen erstmals zu quantifizieren. Der Antragsteller hat neuartige Computerprogramme entwickelt, mit denen die hydrothermale Zirkulation in Verbindung mit Sill-Intrusionen unter Berücksichtigung der daran gekoppelten Änderungen von Permeabilität und Porosität in den intrudierten Sedimente simuliert werden önnen. Durch seine Funktion als Leiter der 'physical properties' Gruppe bei IODP Expedition 385 ist er herausragend gut positioniert, die Kerndaten in die vorgeschlagenen Modellierungen einfließen zu lassen. The beantragten Arbeiten werden neuartige Einblicke in die physikalischen und thermischen Auswirkungen von Sill-Intrusionen in die nassen und unverfestigten Sedimente des Guaymas-Beckens liefern. Im Gegensatz zu anderen Sedimentbecken, in denen tiefe Intrusionen von großen Magmenmengen die Freisetzung großer Gasmengen ausgelöst hat, wird erwartet, dass die flachen Intrusionen des Guaymas-Beckens ganz andere Auswirkungen auf die Reaktionen am Intrusionskontakt und der Flußdynamik des Kohlenstoffs haben wird. Geochemische Analysen an den IODP-Kernen werden Basisdaten für die thermische Entwicklung in den Sedimenten liefern, gegen die die Modelle kalibriert werden können. Durch die Kopplung dieser Messwerte mit einem durch die Modellierung gesteigerten Prozessverständnis werden plausible Szenarien für den Ablauf und die Zeitdauer der hydrothermalen Veränderungen entwickelt werden können. Die Untersuchungen sollen sich auf Bohrsites konzentrieren, die auf unterschiedliche Intrusions- und Versenkungsgeschichten hinweisen, und das aktive Hydrothermalfeld an der Ostflanke des nördlichen Trogs des Guaymas-Beckens einschließen. Das eigens entwickelte thermo-mechanische Computerprogramm erlaubt die Berechnung von 2D-Zeitreihen der Temperaturverteilung in den Sedimenten. Diese Ergebnisse sind von entscheidender Wichtigkeit für Untersuchungen der Tiefen Bioshäre - ein wesentliches Ziel der Expedition. Damit kommt dem vorgeschlagenen Projekt eine zentrale Rolle für die erfolgreiche Durchführung einer Vielzahl anderer Postcruise-Arbeiten zu. Die extreme Bandbreite potenzieller Wechselwirkungen zwischen magmatischen Intrusionen, hydrothermaler Zirkulation und biologischen Vorgängen und deren Konsequenzen für das Cycling von Kohlenstoff in diesen Systemen lassen sich nur durch fundierte Modellrechungen eruieren.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 681 |
| Kommune | 3 |
| Land | 46 |
| Weitere | 1 |
| Wirtschaft | 2 |
| Wissenschaft | 266 |
| Zivilgesellschaft | 37 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 1 |
| Ereignis | 1 |
| Förderprogramm | 665 |
| Hochwertiger Datensatz | 9 |
| Text | 6 |
| unbekannt | 1 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 6 |
| Offen | 676 |
| Unbekannt | 1 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 661 |
| Englisch | 107 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 2 |
| Datei | 7 |
| Dokument | 11 |
| Keine | 438 |
| Webseite | 230 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 683 |
| Lebewesen und Lebensräume | 683 |
| Luft | 683 |
| Mensch und Umwelt | 683 |
| Wasser | 683 |
| Weitere | 680 |