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Carbon system parameters in the Baltic Sea from 2003 to 2023 using IOW monitoring data

The saturation status of calcium carbonate forms was calculated as part of the CDRmare RETAKE project effort to assess potentials and impacts for using alkalinity enhancement to enhance the capture of atmospheric carbon dioxide (CO2). Therefore, this data set is a compilation of carbonate system parameters measured during the monitoring cruises of the Leibniz Institute for Baltic Sea Research Warnemünde (IOW) in the Baltic Sea from 2003 to 2023. Ancillary data was retrieved using the IOW's ODIN2 data tool accordingly. The following permanent link allows one to search and extract the data using our settings: https://odin2.io-warnemuende.de/957-0489-676. We paired the carbonate and ancillary (nutrient and hydrogen sulfide, H2S, data) data by selecting the respective cruise, station, timestamp, and depth. Next, we calculated the calcite and aragonite saturation state and other carbonate system parameters using the measured parameters always when two carbonate-system parameters were available. For these calculations, we used CO2SYS v.3.1.2 script for MATLAB (Sharp et al., 2023; van Heuven et al., 2011; Lewis and Wallace, 1998) with the following dissociation constants settings: K1 and K2 of Waters, Millero, & Woosley (2014), KSO4 of Dickson (1990), KF of Perez & Fraga (1987), and TB of Uppström (1979). Propagated uncertainty was calculated using the errors script for MATLAB CO2SYS of Orr et al. (2018) and applying the respective errors: total alkalinity (AT) = 4 µmol/kg, total inorganic dissolved carbon (CT) = 2 µmol/kg, pH = 0.005 (Total), phosphate (PO4) = 3.8%, silicate (SiO4) = 4.6%, and ammonium (NH4) = 9.2%. All carbonate system parameters are presented under 25°C and 0 atm conditions.

Carbonate chemistry speciation of the 2023 KOSMOS Helgoland experiment on the effects of ocean alkalinity enhancement on pelagic foodwebs

This dataset contains carbonate chemistry speciation data of the 2023 KOSMOS mesocosm study on Helgoland, Germany. This study tested the effects of ocean alkalinity enhancement simulating lime additions on pelagic ecosystem functioning during a spring bloom. Carbonate chemistry speciation (fCO2, pHT, calcium carbonate saturation state) was generally calculated from measurements of total alkalinity (TA) and dissolved inorganic carbon (DIC) in depth-integrated water samples. There were 12 mesocosms in total and in 6 of them an alkalinity gradient of up to +1250 umol/kg was established in steps of 250 umol/kg. In the remaining 6 the same amount of alkalinity was added only to the upper portion of the mesocosms, resulting in twice the alkalinity increase there, before being mixed in after 48 hours. The two treatments simulated the immediate dilution of TA after ship deployment as well as a delayed one from a point source.

Charakterisierung und Bewertung von Fließgewässern in Oberfranken

Biologische und morphologische Bewertung von Fließgewässern unter dem besonderen Gesichtspunkt ihres Fischertrages

Gewässergütekarten (StALU MS Neubrandenburg)

Darstellung der Wasserbeschaffenheit an Stand- und Fließgewässern.

Ökologische Durchgängigkeit, Auswirkung verschiedener Wehrtypen auf den Fischabstieg

Das Projekt hat zum Ziel, das Schädigungspotenzial der verschiedenen in der WSV eingesetzten Wehrtypen beim Fischabstieg besser zu verstehen und besser beschreibbar zu machen. Hierzu werden in einem ersten Schritt die für den Fisch relevanten Abflusszustände für verschiedene Wehrtypen systematisch untersucht. Im Fokus stehen hierbei die Wehrtypen, welche im Zuge der Standardisierungsbestrebungen der WSV auch zukünftig zum Einsatz kommen werden.

Der Einfluss der Eutrophierung auf die Wasserqualität und deren Bestimmung - Transformation von algenbürtigem organischem Material in Gewässern

Wasser aus Talsperren ist in vielen Länder eine der wichtigsten Trinkwasserresourcen. Dies gilt besonders für aride Zonen, und/oder in Ländern mit hoher Bevölkerungsdichte. Allerdings sind diese Gewässer oftmals durch einen extrem euthrophen Zustand gekennzeichnet. Das Ziel dieses Projektes ist es, den Gewässergütezustand zu beschreiben, den derzeitigen Zustand der Gewässer in Hinblick auf Nährstoffgehalte und organische algenbürtige Schadstoffe zu erfassen, Ursachen, die zu einer Algenblüte führen zu bestimmen und Verfahren für die Aufbereitung zu Trinkwasser zu entwickeln. Dazu soll der Gütezustand ausgewählter Gewässer in den drei Ländern der Projektpartner (Deutschland, Israel, Jordanien) verglichen werden. Der Einfluss unterschiedlicher klimatischer Bedingungen (Mitteleuropa, Mittlerer Osten) und die unterschiedliche Nutzung der Gewässer auf deren Eutrophierung soll dabei besonders beachtet werden. Die klassischen Aufbereitungsverfahren Filtration, Adsorption, Oxidation und Desinfektion sollen auf die algenspezifische Rohwasserqualität optimiert werden. Die Ergebnisse werden sowohl hinsichtlich ökologischer Gesichtspunkte als auch hinsichtlich der Wassernutzung ausgelegt werden. Die Untersuchungen werden jeweils in Modellsystemen im Labormaßstab und im Technikumsmaßstab mit Realproben durchgeführt. Ein Probenaustausch ermöglicht die Bestimmung der unterschiedlichsten Parameter in den einzelnen Laboratorien der Projektpartner. Dazu gehört auch ein Austausch von Doktoranden, die Schulung von Mitarbeitern und die Durchführung von gemeinsamen Workshops.

Maßnahmen- und Bewirtschaftungsplanung nach Wasserrahmenrichtlinie

Mit diesem Projekt wird die in der Aufstellung sog. Maßnahmenprogramme (Art. 11 WRRL) und Bewirtschaftungspläne (Art. 13 WRRL) liegende dritte Umsetzungsphase der EG-Wasserrahmenrichtlinie aus juristischer und planerischer Sicht beleuchtet und in das System des deutschen Planungsrechts eingeordnet. Mit der Verpflichtung zur Aufstellung entsprechender Pläne schreibt die WRRL den Mitgliedstaaten den Weg zur Verwirklichung der Umweltqualitätsziele des Art. 4 WRRL vor, die einen guten Zustand der Oberflächengewässer und des Grundwassers in den Gewässern der EU fordern. Ziel des Forschungsprojekts ist es, die Steuerungspotenziale des neuen Planungsinstrumentariums der WRRL auszuloten und im Gesamtsystem des Raum- und Fachplanungsrechts zu verorten. Dabei soll es im Besonderen darum gehen, die Handlungsmöglichkeiten in der Fläche, d. h. im gesamten Flusseinzugsgebiet aufzuzeigen und zu den bestehenden Planungsinstrumenten in Beziehung zu setzen, um ein räumlich abgestimmtes Vorgehen im gesamten Flusseinzugsgebiet zu erreichen. Hierzu gehört die Betrachtung der Planungsinstrumente der einzelnen Fachsektoren, der räumlichen Planung und der Umweltfolgeprüfungen. Da es sich im Verhältnis der Maßnahmen- und Bewirtschaftungspläne zu den Fach- und Gesamtplanungen sowie Umweltfolgeprüfungen um Instrumente mit überlappenden Steuerungsaufgaben und -potenzialen handelt, ist die Herausarbeitung von Überschneidungsbereichen sowie von Zielkonflikten von entscheidender Bedeutung. Hierbei gilt es einerseits, Synergieeffekte bei der Formulierung und Umsetzung der Pläne zu erkennen. Andererseits sind aber auch Reibungsflächen innerhalb des Umweltplanungssystems zu identifizieren, um Konflikten frühzeitig gegensteuern zu können. Auf diese Weise sollen die Pläne nach Wasserrahmenrichtlinie mit den bereits etablierten Planungs- und Prüfinstrumenten vernetzt und im Wege einer ganzheitlichen Betrachtungsweise in das deutsche Planungssystem eingebunden werden. Zugleich sind aber auch Vorschläge für die Weiterentwicklung des bestehenden Planungsinstrumentariums - etwa im Rahmen der Erarbeitung des UGB - aufzugreifen. Die gewonnenen Erkenntnisse sind sowohl für die rechts-, planungs- und umweltwissenschaftliche Forschung als auch für den Rechtsanwender, der mit der praktischen Umsetzung der WRRL befasst ist (z. B. in Bundes- und Landesbehörden oder Kommunen), von Bedeutung.

Research group (FOR) 2694: Large-Scale and High-Resolution Mapping of Soil Moisture on Field and Catchment Scales - Boosted by Cosmic-Ray Neutrons

The exchange of water between atmosphere, biosphere, and hydrosphere is a result of complex interactions and feedback mechanisms, where soil moisture acts as the key state variable. Novel approaches are required to handle the related scale dependency of water fluxes. Corresponding state-of-the-art methods for observing soil moisture range from continuous point-scale measurements, via field-scale temporal snapshots to remote sensing products on the basin scale and beyond. Cosmic-ray neutron sensing (CRNS) constitutes a considerable advancement in this context by inferring soil moisture from changes in ambient neutron density above the ground, allowing for the integration across hundreds of meters. In this proposal we report on the activities and achievements of the Cosmic Sense research unit (RU) in its first phase, and give an outline of the objectives and the work program for the second phase. The overarching goal remains the development of a quantitative, adaptable, and transferable approach for observing root-zone soil moisture on the field scale while accounting for other dynamic water pools, such as biomass. New to phase II is the addition of snow water pools and the focus on the regional scale by soil moisture mapping with sensor clusters, mobile detectors, remote sensing, and modeling. Cosmic Sense continues to constitute a driving force in the field of soil moisture measurements via CRNS and will strengthen an engaged and innovative community. Our team will advance the understanding of field-scale and regional water storage and fluxes in the soil-vegetation-atmosphere continuum by bundling the expertise of distinguished partners in complementary research modules and joint activities. Working together towards joint research objectives requires intensive interaction in the team as well as overarching coordination and support. The coordination project “Z” acts as a central nexus for the objectives, resources, and outreach activities that are related to the RU as a whole. The key personal resources required are a position for the coordination of meetings, workshops, and general RU matters, and a field technician to support the joint field- and cross-cutting activities. Furthermore, Z strives to support young researchers – particularly those with children – in their work and career, and to enhance gender equality. Z will also promote the outcomes of the RU in a closing workshop, inviting external keynote speakers and supporting attendance via discounts and scholarships. The current and designated Mercator Fellow, Prof. Marek Zreda, will interact with all research modules, he will actively participate in the cross-cutting activities and promote the achievements of Cosmic Sense to the scientific community worldwide. Accordingly, all of the tasks planned in Z will support and interact with the involved research modules of the RU, thus helping to promote the collaboration within the RU and of the dissemination of its outcomes beyond it.

Berichte zum Wasserhaushalt (StALU MS Neubrandenburg)

Berichte des StALU zum Wasserhaushalt und zur Wasserbeschaffenheit im Amtsbereich.

The scalar organization of environmental governance: an institutionalist perspective on the transformation of water and marine governance in the European Union

The project aims to theorize the scalar organization of natural resource governance in the European Union. This research agenda is inspired by critical geographers' work on the politics of scale. The research will examine an analytical framework derived from theories of institutional change and multi-level govern-ance to fill this theoretical gap. Furthermore, it will review conceptualizations of the state in institutional economics, evaluate their adequacy to capture the role of the state in the dynamics identified, and develop them further. The described processes may imply shifts in administrative levels, shifts in relations between different levels and changes in spatial delimitations of competent jurisdictions that result, for example, from decentralization or the introduction of river basin oriented administrative structures. The research investigates the implications of two European Directives: the Water Framework Directive (WFD) and the Marine Strategy Framework Directive (MSFD). They both have potentially great significance for the organization of marine and water governance at the level of Member States and below, and adhere to similar regulatory ideas for achieving good ecological status of waters. A multiple case study on changes in the scalar reorganization of marine and water governance that result from the implementation of the Directives will be carried out. It will rely on qualitative and quantitative data gathering based on semi-structured interviews and review of secondary and tertiary sources looking at Portugal, Spain, and Germany. It specifically addresses the role of social ecological transactions, the structure of decision making processes and the role of changes in contextual factors (such as ideologies, interdependent institutions and technology).

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