Das Verhalten anthropogener Schadstoffe im Landschaftsmaßstab stellt eine der größten Herausforderungen heutiger Umweltwissenschaften dar. Forschungsergebnisse der letzten zehn Jahre haben wiederholt gezeigt, dass Umsatzraten von Schadstoffen, die im Labor ermittelt wurden, im Widerspruch zu Feldbeobachtungen stehen. Dies weist darauf hin, dass wir die relevanten Prozesse, die den Schadstoffumsatz in der Natur bestimmen, nur unvollständig verstehen. Entsprechend sind wir nicht in der Lage, zukünftige Entwicklungen der Wasser- und Bodenqualität in Folge des Klima- und Landnutzungswandels zuverlässig vorherzusagen. Der SFB CAMPOS beruht auf der Hypothese, dass auf der Feldskala Prozesse maßgeblich sind, die in Laborexperimenten nur schwer zu erfassen sind. Viele Schadstoffe, die unter Laborbedingungen vergleichsweise schnell abgebaut werden, zeigen eine unerwartete Langlebigkeit im Feld; sie werden in Böden und Grundwasserleitern über lange Zeiträume gespeichert und können noch Jahre, nachdem der anthropogene Eintrag aufgehört hat, nachgewiesen werden. Während wichtige, aber langsame Prozesse in Laborstudien möglicherweise übersehen werden, erschwert die ausgeprägte hydrologische und biogeochemische Dynamik die Interpretation konventioneller Beobachtungskampagnen im Feld. CAMPOS zielt darauf ab, reaktive Landschaftselemente zu identifizieren und ihre Prozessdynamik mit ausführlichen Feldstudien zu biogeochemischen Umsätzen von Schadstoffen in einer beispiellosen Auflösung zu quantifizieren. Derartige Studien sind erst durch den enormen Fortschritt in der Analytik und Messtechnik der letzten Jahre (z.B. substanzspezifische Isotopen- und Enantiomeranalytik, 'non-target screening', Bioanalytik, insitu Sensoren, molekularbiologische Techniken inklusive omics) ermöglicht worden, die bislang noch nicht in gezielten Felduntersuchungen kombiniert wurden. Jedes im SFB vorgesehene Projekt vereinigt Expertise aus unterschiedlichen Disziplinen, die notwendig sind, um den Verbleib von Schadstoffen in der Natur zu verstehen. Die untersuchten Landschaftselemente umfassen Fließgewässer, den Übergang zwischen Gerinnen und dem Untergrund, Transekten im Grundwasser sowie verschiedene Bodenkompartimente. Ein neuer stochastischer Modellieransatz ermöglicht es, den reaktiven Stofftransport im Landschaftsmaßstab prozessbasiert zu modellieren und die damit verbundene Unsicherheit zu quantifizieren. Unser neuartiger multidisziplinärer Ansatz quantifiziert das langfristige Verhalten anthropogener Schadstoffe in der Umwelt, indem Einzugsgebiete als biogeochemische Reaktoren betrachtet werde. CAMPOS trägt somit zum Fortschritt der Umweltwissenschaften bei und schafft die Grundlage für realistischere Projektionen der zukünftigen Boden- und Wasserqualität unter den Bedingungen des Klima- und Landnutzungswandels.
Die landschaftsweite Modellierung des reaktiven Stofftransports beinhaltet eine nichteindeutige Auswahl von Teilmodellen (konzeptionelle Unsicherheit). Die vorliegende Komplexität der Landschaft macht den Einsatz komplexer Modelle erforderlich, wobei eine zu große Komplexität problematisch ist: solche Modelle lassen sich an eine Vielzahl von Datensätzen anpassen, besitzen aber nur begrenzte Vorhersagekraft. Das Projekt wird die konzeptionelle Unsicherheit des genutzten Modells untersuchen und quantifizieren, und prüfen, ob das Modell zulässig im Sinne der verfügbaren Daten ist. Das Modell wird dann genutzt, um Monitoringstrategien und die damit verbundene Modellierungs- und Feldaktivitäten des gesamten Konsortiums zu optimieren.
Als Subrosion wird die unterirdische Auslaugung und Verfrachtung von meist leichtlöslichem Gestein bezeichnet. Subrodierbar sind chemische Sedimente, wie die leichtlöslichen Chloride Steinsalz und Kalisalz, Sulfatgesteine wie Gips und Anhydrit (Sulfatkarst) und auch die schwerer löslichen Karbonatgesteine z.B. Kalkstein (Karbonatkarst). Die meisten Schäden in Niedersachsen sind auf die Auslaugung von Sulfatgesteinen zurückzuführen. Bei der Subrosion ist zwischen regulärer und irregulärer Auslaugung zu unterscheiden. Eine reguläre Auslaugung findet flächenhaft an der Oberfläche des subrodierbaren Gesteins statt und führt zu weitspannigen, meist geringen Senkungen des Geländes. Eine irreguläre Auslaugung konzentriert sich auf einen kleinräumigen, eng begrenzten Bereich und kann zur Entstehung von Höhlen, Schlotten oder Gerinnen führen. Sie schreitet im Festgestein vor allem entlang von Klüften oder Fugen im Gestein voran. Daher sind aufgelockerte Gebirgsbereiche in tektonischen Störungszonen auch meist Bereiche intensiver Subrosion. Wird die Grenztragfähigkeit des über einem Hohlraum liegenden Gebirges überschritten, kann dieser Hohlraum verstürzen und bis zur Erdoberfläche durchbrechen (Erdfall). Die Schichtmächtigkeit des löslichen Gesteines und damit die mögliche Größe eines Hohlraumes sind maßgeblich für die Größe des Einbruchs an der Geländeoberfläche. Etwa 50 Prozent der Erdfälle haben in Niedersachsen einen Durchmesser bis zwei Meter und bei ungefähr 40 Prozent liegt der Durchmesser zwischen zwei und fünf Metern. Obwohl diese Durchmesser recht klein erscheinen, können die Auswirkungen auf Bauwerke sehr groß sein. In der Karte ISH50 wurde auf Basis des Geotektonischen Atlas von Nordwestdeutschland 1:100.000 Salzstockhochlagen gekennzeichnet, in denen Salzgesteine oberhalb von -200 m NN – in wenigen Ausnahme oberhalb von -300 m NN – auftreten und von Grundwasser führenden Schichten umgeben sind. Hier können durch Auslaugung im Bereich des Salzspiegels flächenhafte Senkungen und durch Auslaugung im Bereich des Gipshutes Erdfälle entstehen. Die in der Karte dargestellten Informationen ersetzen keine Baugrunduntersuchung gemäß DIN EN 1997-2 (DIN 4020).
Die Geomorphographische Karte stellt eine rein morphometrische Segmentierung des Reliefs in Form von Reliefeinheiten dar. Bei der Ableitung finden viele, z.T. sehr komplex zu berechnende Reliefparameter Eingang. Im Ergebnis werden in Anlehnung an die 5. Auflage der bodenkundlichen Kartieranleitung (Ad hoc AG Boden 2005) 6 Hauptklassen (Scheitelbereiche, Hänge, Konvergenz- und Divergenzbereiche, Verebnungen und Senkenbereiche) ausgewiesen, die jeweils nochmals untersetzt werden. Diese Feingliederung ermöglicht es innerhalb der Senkenbereiche kleinere Gerinne und Hochlagen abzugrenzen, Hänge mit unterschiedlichen prozesssteuernden Hangneigungen sowie Kulminationsbereiche in Hochlagen räumlich zu identifizieren und abzugrenzen. Die Geomorphographische Karte veranschaulicht die landschaftliche Gliederung eines Raumes und lässt Rückschlüsse auf das prozessuale Geschehen im Landschaftsraum zu. Sie ist damit eine wertvolle Grundlage zum Verständnis der Landschaftsgenese sowie für die Kartierung von Geologie und Boden. Scilands GmbH (2021): Dokumentation zur Reliefanalyse in Niedersachsen auf der Basis digitaler Höhenmodelle. – Erstellt im Auftrag des LBEG; Göttingen [Unveröff.].
Der Reliefklassifikationsindex (Terrain Classification Index for Lowlands, TCIlow) ist ein dimensionsloser auf 0-2 normierter Index, der auf Grundlage des Reliefparameters Höhe über Tiefenlinie und dem Bodenfeuchte-Index abgeleitet wird. Er überhöht lokal geringste Höhendifferenzen, insbesondere in Tiefenbereichen und stellt eine Fülle von Reliefdetails heraus. Auch bei wenig ausgeprägten Reliefunterschieden innerhalb von Tieflagen werden hierin befindliche Gerinne und flache Senken erkennbar. Der TCILow ist im Tiefland einerseits sehr gut für die Segmentierung der Landschaft (z.B. flache und kuppige Geestplatten, Urstromtäler, Flugsanddecken und- Dühnen, flach liegende Marschen), andererseits für die Differenzierung lokaler Höhenunterschiede und relative Lage zum Grundwasser (z.B. Abgrenzung äolische/fluviatile Sedimente und Talungen, Abtorfungs- und Eschkanten) geeignet. Im stärker reliefierten Bergland hingegen ist die Ausprägung des Index weniger differenziert und daher weniger gut für Auswertungen verwendbar. BOCK, M., BÖHNER, J., CONRAD, O., KÖTHE, R. & RINGELER, A. (2007): Methods for creating Functional Soil Databases and applying Digital Soil Mapping with SAGA GIS. Scilands GmbH (2009): Kurzdokumentation morphometrischer Reliefparameter – Erstellt im Auftrag des LBEG; Göttingen [Unveröff.].
Der Reliefklassifikationsindex (Terrain Classification Index for Lowlands, TCIlow) ist ein dimensionsloser auf 0-2 normierter Index, der auf Grundlage des Reliefparameters Höhe über Tiefenlinie und dem Bodenfeuchte-Index abgeleitet wird. Er überhöht lokal geringste Höhendifferenzen, insbesondere in Tiefenbereichen und stellt eine Fülle von Reliefdetails heraus. Auch bei wenig ausgeprägten Reliefunterschieden innerhalb von Tieflagen werden hierin befindliche Gerinne und flache Senken erkennbar. Der TCILow ist im Tiefland einerseits sehr gut für die Segmentierung der Landschaft (z.B. flache und kuppige Geestplatten, Urstromtäler, Flugsanddecken und- Dühnen, flach liegende Marschen), andererseits für die Differenzierung lokaler Höhenunterschiede und relative Lage zum Grundwasser (z.B. Abgrenzung äolische/fluviatile Sedimente und Talungen, Abtorfungs- und Eschkanten) geeignet. Im stärker reliefierten Bergland hingegen ist die Ausprägung des Index weniger differenziert und daher weniger gut für Auswertungen verwendbar. BOCK, M., BÖHNER, J., CONRAD, O., KÖTHE, R. & RINGELER, A. (2007): Methods for creating Functional Soil Databases and applying Digital Soil Mapping with SAGA GIS. Scilands GmbH (2009): Kurzdokumentation morphometrischer Reliefparameter – Erstellt im Auftrag des LBEG; Göttingen [Unveröff.].
Die aktuellen Katastrophenhochwässer in Mitteleuropa lassen die Frage der zu erwarten-den Größenordnung von Hochwässern insbesondere auch vor dem rezenten Klimawandel laut werden. Aus historischer Zeit bieten die überlieferten Hochwasserstände u.a. von Rhein und Main einen bislang unzureichenden Informationsschatz. Hier besteht jedoch das Problem, dass die historischen Hochwasserstände wegen des Ausbaus der Flüsse zu Schifffahrtsstraßen und der Einengung der Auen durch Bebauung nicht direkt in heutige Zeit übertragen werden können. Die Rekonstruktion der Scheitelabflüsse der Hochwasser in historischer Zeit steht vor methodischen Schwierigkeiten, die bearbeitet werden sollen, um durch die Übertrag des Abflusses adäquate heutige Wasserstände bestimmen und so das aus dem historischen Erfahrungsschatz überlieferte Wissen heute besser nutzen zu können. Der Hochwasserscheitelabfluss in historischer Zeit wird durch Analyse der hydraulischen Verhältnisse der ursprünglichen Flussbetten und -auen rekonstruiert. Dabei werden die aus der Flächennutzung bzw. Gerinnebeschaffenheit resultierende hydraulische Rauigkeit, die darauf basierende jeweilige Fließgeschwindigkeit und schließlich der resultierende Abflussanteil bestimmt. Eine analoge Vorgehensweise für rezente, gemessene Hochwasser dient der Kalibrierung. Abschließend werden die Untersuchungsmethoden mit den Ergebnissen methodisch anderer Ansätze verglichen und zu rezenten Extremhochwässern in Beziehung gesetzt.
Excessive nutrient input largely impacts community structure and functioning of stream ecosystems in Central Europe (eutrophication). Within this project, we aim to evaluate the eutrophication potential of stream ecosystems. As a first step to achieve this aim, main control mechanisms influencing stream eutrophication have to be identified. We will analyze the impact of soil nutritional status (especially phosphorus), soil storage capacity, and soil nutrient release as well as land use on periphyton-grazer interaction. Therefore, we will study the periphyton-grazer interaction in the running water of 4 small catchments that differ with respect to their nutritional status, speciation and release at a forest site and an pasture site. In the field survey we will study (1) The input of macro nutrients (P and N), (2) community structure and biomass of periphyton and grazers, (3) emergence and (4) complexity of the food web and compare the results among the catchments. The periphyton-grazer interaction along nutrient gradients will be studied in more detail using laboratory flumes. By the use of geostatistical and remote sensing techniques we will interpolate macro nutrient input, -speciation and seasonality for the different catchments and link this information to periphyton quantity and quality as well as to periphyton-grazer interaction.
Wechselwirkungen zwischen dem Ozean und der Troposphäre sind für viele Prozesse in beiden Systemen wichtig. Ein Schlüsselprozess stellt der Austausch von Spurengasen zwischen der Atmosphäre und dem Ozean dar. Die Emission von Dimethylsulfid (DMS) stellt die größte natürliche Quelle für reduzierten Schwefel in die Atmosphäre dar. Dort kann DMS zu Schwefeldioxid, Schwefelsäure oder Methansulfonsäure oxidiert werden. Diese Verbindungen sind wichtige Vorläufersubstanzen für sekundäre Aerosole, die den natürlichen Strahlungshaushalt und die Wolkenbildung beeinflussen können. Die chemische Prozessierung, d.h. die sekundäre Bildung und Oxidation von DMS-Oxidationsprodukten, ist jedoch noch immer schlecht verstanden. Daher ist die Implementierung in aktuelle Multiphasenchemiemechanismen und Klimamodellen begrenzt, wodurch die aktuellen Vorhersagen noch sehr unsicher sind. Um die bestehenden Lücken in unserem Verständnis der DMS-Multiphasenchemie weiter zu schließen, zielt das Projekt ADOniS darauf ab, (i) fortgeschrittene Laboruntersuchungen zur Gas- und Flüssigphasenchemie von DMS-Oxidationsprodukten durchzuführen, (ii) ein fortgeschrittenes Multiphasen-DMS-Chemiemodul zu entwickeln und (iii) Prozess- und 3D-Modelluntersuchungen durchzuführen. Die vorgeschlagenen detaillierten Laboruntersuchungen konzentrieren sich auf die OH-Oxidation von Gasphasenprodukten der ersten Generation, Hydroperoxymethylthioformat (HPMTF) und Dimethylsulfoxid (DMSO), sowie auf die Bildung von DMS-Oxidationsprodukten der zweiten Generation. Die detaillierten mechanistischen Untersuchungen werden mit einem Freistrahl-Strömungsreaktor durchgeführt. Weitere kinetische und mechanistische Untersuchungen werden sich auf die Chemie von DMS-Oxidationsprodukten in der wässrigen Phase konzentrieren. OH Radikalreaktionen von HPMTF-Surrogaten werden mit Hilfe eines Laser Flash Photolysis - Long Path Absorption (LFP-LPA) Systems untersucht. Weiterhin wird die Oxidation von MSA/MS- durch OH(aq) und die Oxidation von MSIA/MSI- durch O3(aq) in wässriger Phase untersucht. Ferner soll die Aufnahme von wichtigen DMS-Oxidationsprodukten an verschiedenen Aerosolpartikeln durch Kammerstudien untersucht werden. Die Bildung von DMS-Oxidationsprodukten in der Gasphase und deren Aufnahme auf injizierten Aerosolpartikeln wird mit einem CI-APi-TOF Massenspektrometer gemessen. Basierend auf den Ergebnissen der Laborstudien wird ein fortschrittliches DMS-Reaktionsmodul entwickelt und anschließend im Multiphasenchemiemodell SPACCIM für detaillierte Prozessstudien eingesetzt. Die gewonnenen Erkenntnisse über die wichtigsten DMS-Oxidationswege werden dann die Grundlage für eine aktualisierte Behandlung DMS in globalen Klimachemiemodellen (CCMs), hier ECHAM-HAMMOZ, bilden. Schließlich werden Simulationen mit ECHAM-HAMMOZ die Auswirkungen des verbesserten DMS-Mechanismus auf die globale atmosphärische DMS-Chemie untersuchen und die Auswirkungen auf das Klima und die zukünftige Sensitivität bewerten.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 303 |
| Europa | 1 |
| Kommune | 8 |
| Land | 298 |
| Weitere | 24 |
| Wirtschaft | 1 |
| Wissenschaft | 145 |
| Zivilgesellschaft | 9 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 4 |
| Ereignis | 2 |
| Förderprogramm | 263 |
| Hochwertiger Datensatz | 7 |
| Kartendienst | 1 |
| Taxon | 9 |
| Text | 130 |
| Umweltprüfung | 168 |
| unbekannt | 23 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 282 |
| Offen | 291 |
| Unbekannt | 14 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 574 |
| Englisch | 54 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 39 |
| Bild | 33 |
| Datei | 19 |
| Dokument | 179 |
| Keine | 278 |
| Unbekannt | 1 |
| Webdienst | 1 |
| Webseite | 109 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 379 |
| Lebewesen und Lebensräume | 510 |
| Luft | 252 |
| Mensch und Umwelt | 581 |
| Wasser | 587 |
| Weitere | 569 |