Das Projekt "Sub project B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Angewandte Geowissenschaften, Abteilung Geochemie und Lagerstättenkunde durchgeführt. Der Taihu See bei Shanghai ist Trinkwasserreservoir für rund 10 Millionen Menschen und, wie zahlreiche andere chinesische aber auch asiatische Seen, intensiv von Eutrophierung und Schadstoffbelastung betroffen. Das Projekt DYNAQUA hat sich zum Ziel gesetzt, innovative, Sensoren gestützte wissenschaftlich-technische Methoden für ein effektives und ein neuartiges Wissen generierendes Gewässermonitoring zu entwickeln und anzupassen. In Kombination mit konventionellen Analysen der Gewässer- und Sedimentqualität sollen Beiträge zur Risikoabschätzung und Frühwarnung der Gewässerbelastung geleistet und Empfehlungen für eine verbesserte Rohwasser-Qualität erarbeitet werden. Hierzu werden raum-zeitliche Kartierungen und geostatistische Modellierungen der Gewässerqualität mittels eines Unterwassersensorschleppsystems (BIOFISH) durchgeführt und eine Tiefenprofilmessboje entwickelt. Das BIOFISH wird für die Untersuchung von Algenblüten durch die erstmalige Integration eines Cyanobakteriensensors optimiert. Die Tiefenprofilmessboje soll die Stratifikation des Sees mit einer an einem Aufzugssystem gekoppelten Sensorplattform untersuchen. Auf dieser Sensorplattform werden erstmals konventionelle Sensoren u.a. für pH, T, elektr. Leitfähigkeit und gelösten Sauerstoff mit einem fernbedienbaren und programmierbaren Probenahmesystem sowie einer Weiterentwicklung des Algensensors FluoroProbe der Firma bbe Moldaenke ausgerüstet. Zudem wird diese Boje direkt mit einer Wetterstation ausgestattet.
Das Projekt "Geostatistische Auswertung der Daten aus dem Moosmessnetz Bayern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Landesamt für Umweltschutz durchgeführt. Auf der Basis des vorliegenden Datenmaterials soll ein neues Messnetz mit Hilfe geostatistischer Methoden konzipiert werden. Dieses Messnetz soll sich an der bisher bestimmten Verteilung der Elemente Cd, Cr, As, Hg und Pb und den meteorologischen und geologischen Gegebenheiten orientieren und wo moeglich an bestehende Untersuchungsorte (zB LUEB-Messstationen, Dauerbeobachtungsflaechen, MAB und ARGE ALP-Forschungsraeume) anlehnen. Es soll ausserdem ein PC-taugliches Software-Paket zur geostatistischen Auswertung der Daten und Qualitaetsueberpruefung des neuen Messnetzes entwickelt werden.
Das Projekt "Estimating and modeling interception in a gradient of forest complexity" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Potsdam, Institut für Geowissenschaften durchgeführt. Many hydrological applications require accurate and precise estimates of throughfall (net precipitation), a necessity which is rarely achieved. Thus, estimates of interception are usually associated with a substantial uncertainty which propagates into interception modeling too. As a result, differences of interception loss among forests may not be detected. This situation is not only disappointing from an academic perspective, but can also result in the mismanagement of water resources. The uncertainty of interception estimates reflects the implementation of sampling schemes that do not acknowledge the large variability of net precipitation. It is the aim of the proposed research to develop appropriate sampling procedures for throughfall adapted to forests of varying complexity. Given that forest structure determines throughfall variability, there cannot be a unique sampling scheme. Instead a set of guidelines is required. We will develop these guidelines by state of the art geostatistics and subsequently implement them in the field. Applying the optimum sampling strategies will reveal the detectability of differences of interception loss among forests as well as minimum sampling requirements. As to interception modeling, we propose to use data assimilation to identify the relative contribution of uncertain throughfall data to the overall uncertainty of predicted interception. The outcome of the proposed research will provide guidance for designing new throughfall studies and contributes to the discussion on the reliability of observed and modeled interception.
Das Projekt "Einfluss von Landnutzungsintensität auf die räumliche Verteilung und Funktion von Bodenmikroorganismen (SCALEMIC)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Bodenkunde und Standortslehre, Fachgebiet Bodenbiologie durchgeführt. Ziel des Projektes ist, den Einfluss der Grünlandlandnutzung auf die funktionelle Diversität von Bodenmikroorganismen in den drei Exploratorien zu untersuchen. Der C- und N-Kreislauf als Schlüsselprozesse terrestrischer Ökosysteme steht hierbei im Vordergrund. Unsere Hypothese ist, dass Grünland unterschiedlicher Nutzungsintensität anhand von generellen mikrobiellen Parametern klassifiziert werden kann. Hierfür wird ein Fuzzy Modell eingesetzt, das auf 1200 Referenzdaten basiert, welche innerhalb der letzten 20 Jahre in ganz Europa erhoben wurden. Anschließend soll die Enzymaktivität als Maß mikrobieller Aktivität im C- und N-Kreislauf mittels Geostatistik intensiver untersucht werden. Wir vermuten, dass eine abnehmende Diversität von Bodenmikrohabitaten und Pflanzen bei intensivierter Landnutzung die räumliche Heterogenität von mikrobiellen Prozessen reduziert. Gleichzeitig erwarten wir, dass die Landnutzung spezifische Funktionen der mikrobiellen Gemeinschaft beeinflusst. Dies soll beispielhaft an der bakteriellen Denitrifizierung durch die Analyse von Funktionsgenen (narG, nirK, nirS, nosZ) gezeigt werden. Die Verknüpfung von Abundanz und Gemeinschaftsstruktur der Denitrifizierer mit der Nitratreduktaseaktivität wird das Verständnis der Regulation des N-Kreislaufs in terrestrischen Ökosystemen verbessern. Die Ergebnisse werden mit der oberirdischen Biodiversität in Verbindung gebracht, um den Zusammenhang zwischen ökosystemarer Funktion und biotischer Diversität zu klären. Dies wird zur Erklärung des räumlichen Auftretens von Pflanzenarten in unterschiedlich genutztem Grünland beitragen.
Das Projekt "Zusammenhaenge zwischen Baumernaehrung und Kronenzustand der Hauptbaumarten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft, Institut für Forstökologie und Walderfassung durchgeführt. Im Rahmen eines von der EU gefoerderten Projektes 'Integrierende Auswertung bundesweiter Waldzustandsdaten' wurden Zusammenhaenge zwischen Baumernaehrung und Kronenzustand fuer die Baumarten Fichte, Kiefer und Buche untersucht. Als Datenbasis dienten Nadel-/ Blattspiegelwerte und Kronenzustandsdaten von 607 Fichten-, 350 Kiefern- und 75 Buchenstichprobepunkten aus der Bundesweiten Bodenzustandserhebung im Wald (BZE). Bei der statistischen Auswertung dieser Daten kamen multivariate Ordinations- und Klassifikationsverfahren sowie geostatistische Methoden zum Einsatz. Es wurden Waldzustandstypen mit charakteristischen Ernaehrungssituationen ermittelt. Fuer diese Typen lassen sich plausible Unterschiede im Grad der Kronenverlichtung nachweisen. Demnach korrespondieren gleichzeitig hohe Ca-, K-, N- und S- Gehalte mit einem erhoehten Anteil deutlich geschaedigter Baeume. Bei den betroffenen Standorten sind hohe atmogene Eintragsraten an Schwefel, Stickstoff sowie basisch wirkenden Staeuben wahrscheinlich. Geringe Nadel-/ Blattgehalte der Elemente Phosphor (v.a. bei Buche und Kiefer), Magnesium (bei allen Hauptbaumarten) und Mangan (v.a. bei Fichte und Kiefer) gehen ebenfalls einher mit erhoehten Kronenverlichtungen. Naehrstoffungleichgewichte - bedingt durch N-Ueberschuss - koennten fuer die Schadensauspraegung bei Buchen und Kiefern von Bedeutung sein. Ergebnis: Die gefundenen Zusammenhaenge sollten jedoch nicht (mono-)kausal interpretiert werden. Die ermittelten Ernaehrungskennwerte stellen vielmehr Indikatoren dar, welche die Standortseigenschaften in Bezug auf potentielle Stressfaktoren charakterisieren. So ist beispielsweise der Schwefelgehalt in Nadeln ein Hinweis auf die Saeureeintragssituation an einem Standort. Die Saeureeintraege koennen u.a. im Boden zur Auswaschung von Naehrelementen und zur Mobilisierung potentiell toxischer Stoffe (z.B. Aluminium, Schwermetalle) fuehren, welche als Schadursachen in Frage kommen. Durch die Einbeziehung von bodenchemischen und klimatischen Daten sowie Depositionsmesswerten werden daher in den bevorstehenden Untersuchungen weitere Einflussfaktoren und deren Synergismen mitberuecksichtigt. Die bislang durchgefuehrten Arbeiten sind in einem Zwischenbericht dokumentiert.
Das Projekt "Geostatistische Verfahren zur optimalen Allokation im Zusammenhang mit der Umweltvertraeglichkeitspruefung fuer bergbauliche Betriebe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin, Institut für Geologie, Geophysik und Geoinformatik durchgeführt. Ein zentraler Punkt bei der UPV fuer bergbauliche Betriebe ist die Abschaetzung von moeglichen Absenkungsrisiken an der Erdoberflaeche, die durch den Abbau der Kohlefloeze verursacht wird. Die Grundlage dafuer bilden Daten aus Bohrungen, die in der Erkundungsphase meist sehr weitstaendig sind, so dass flaechendeckende Abschaetzungen der moeglichen Absenkungsbetraege nur mit Vorbehalt moeglich sind. Hier die Geostatistik an, die neben dem Schaetzwert einer regionalisierten Variablen auch eine Abschaet zung des Schaetzfehlers liefert. Da die geringe Zahl der Bohrungen den Einsatz von komplexen Schaetzverfahren verbietet, wird vorgeschlagen, auf das wohlbekannte Konzept des 'Ausdehnungsfehlers' zurueckzugreifen. Hierzu wird eine Zerlegung des Untersuchungsgebietes durch Voronoi-Polygone vorgenommen und jede Bohrung auf das zugehoerige Polygon 'ausgedehnt'. Es lassen sich eine Reihe von Parametem ableiten, die es erlauben, die Guete der Beprobung zu beurteilen und bei Bedarf Entscheidun gen ueber die optimale Allokation von zusaetzlichen Bohrungen zu gewinnen.
Das Projekt "Berechnung der raeumlichen Niederschlagsverteilung im Oberrheingraben, den Vogesen und Schwarzwald sowie der Nord-West-Schweiz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Umweltsozialwissenschaften und Geographie, Professur für Physische Geographie durchgeführt. Aufbereitung der in der Regio vorhandenen Niederschlagsdaten und Ableitung mesoskaliger Niederschlagskarten (Mittelwerte, Extrema, Schneedecke). Die berechneten Datensaetze werden ueber ein Geographisches Informationssystem (Arc/Info zugaenglich gemacht.
Das Projekt "Regionalisierung von Stichproben- und Kleinflaechendaten als Entscheidungshilfe im Rahmen forstlicher Planung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Fachrichtung Forstwissenschaften, Institut für Forstökonomie und Forsteinrichtung durchgeführt. Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Hilfsinstruments zur Verbesserung der flaechenbezogenen Informationsausstattung fuer die Forstplanung und den Betriebsvollzug. Dabei kommen vorrangig Regionalisierungsverfahren zur Uebertragung der Informationen von Intensivmessflaechen auf die gesamte Forstbetriebsflaeche zur Anwendung. Anhand konkreter Aufgaben aus dem Bereich der kurz-, mittel- und langfristigen Planung sollen praxisorientierte Verfahren entwickelt und durch den Einsatz in Saechsischen Forstaemtern erprobt werden. Zum Zweck der Regionalisierung ist u.a. die Nutzung von Verfahren der Geostatistik sowie der Luftbild- und Satellitenfernerkundung vorgesehen. Das Management aller flaechenbezogenen Informationen erfolgt mit Hilfe eines Geographischen Informationssystems, die entsprechende Datenanalyse mit geeigneten Anwendungsprogrammen.
Das Projekt "Profildifferenzierte Variabilitaet von Schwermetallgehalten in ausgewaehlten Bodenformen Baden-Wuerttemberg" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe, Geographisches Institut durchgeführt. Neben grossraeumigen Untersuchungen zur lateralen Variabilitaet von Schwermetallgehalten in landwirtschaftlich genutzten Boeden gibt es nur wenige Untersuchungen in forstwirtschaftlich genutzten Gebieten. Untersuchungen zur vertikalen Variabilitaet von Schwermetallgehalten in beiden Nutzungsformen sind selten. Untersuchungen zur kleinraeumigen lateralen und vertikalen, d.h. horizontspezifischen, Variabilitaet fehlen bisher voellig und sind deshalb Gegenstand dieser z.T. bereits durchgefuehrten Arbeiten. In einer Parabraunerde aus Loess im Kriachgau wurde zur Gewinnung von Informationen ueber Auswirkungen differierender Nutzungsarten auf die Schwermetallverteilung jeweils eine Testparzelle unter forstlicher und unter landwirtschaftlicher Nutzung angelegt. Beprobt wurden jeweils die Haupthorizonte und auf ihren durch Koenigswasser extrahierbaren Gehalt an Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Pb sowie auf ihren pH-Wert und den Gesamt-C-Gehalt untersucht. Zur statistischen Auswertung wurden neben den konventionellen statistischen Verfahren auch die Moeglichkeiten der Geostatistik eingesetzt. Es zeigte sich, dass Variabilitaeten sowohl horizont- als auch metallspezifisch erheblich differieren. Durch die Untersuchungen wurden Angaben fuer die zur Mittelwertsfindung notwendigen Stichprobenzahlen bei definierten Sicherheitsgrenzen moeglich. Ausserdem wurde deutlich, dass Einzelproben grossteils nur von geringer Repraesentativitaet sind und oft nur tendenzielle Aussagen liefern koennen. Neben diesen Aussagen wird die Prognose der Auswirkungen von Bodenerosion auf das Verteilungsmuster von Schwermetallgehalten an der Oberflaeche moeglich.
Das Projekt "Flaechenhafte Darstellung der Grundwasserbeschaffenheit in Baden-Wuerttemberg" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Wasserbau durchgeführt. Aufgabe: Regionalisierung von punktweise gewonnenen Daten (Grundwasserbeschaffenheitsmessnetz mit ueber 2700 Messstellen) zwecks lueckenloser flaechenhafter Darstellung der Grundwasserbeschaffenheit, exemplarisch durchgefuehrt anhand der Jahresmittelwerte (1994), der Parameter Nitrat, pH-Wert, Gesamthaerte, Atrazin und Tetrachlorethen. Ziel: Anwendung moderner geostatistischer Verfahren, die lokale Zusatzinformationen (z.B. Landnutzung, Geologie) fuer eine optimale raeumliche Interpolation mit einzubeziehen vermoegen. Weiterhin Testen von Verfahren, die fuer die Interpolation eine Verwendung von Werten unterhalb der Bestimmungsgrenze, eine Beruecksichtigung unterschiedlicher Messgenauigkeiten sowie eine geeignete Behandlung lokaler Extremwerte erlauben. Ergebnis: Alle 5 Parameter besitzen eine raeumliche Kontinuitaet und koennen vorteilhaft mit Hilfe der angewandten geostatistischen Verfahren behandelt werden.
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