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Das aktuelle Klima der Erde verändert sich schneller, als von den meisten wissenschaftlichen Prognosen vorhergesagt wurde. Dabei erwärmen sich die Polargebiete schnellsten von allen Regionen der Erde. Die Polargebiete haben auch starke globale Auswirkungen auf das Erdklima und beeinflussen daher das Leben und die Lebensgrundlagen auf der ganzen Welt. Trotz der großen Fortschritte der Polarforschung der letzten Jahre gibt es nach wie vor schlecht verstandene Prozesse; einer davon ist die Aerosol-Wolke-Klima-Wechselwirkung, die daher auch nicht zufriedenstellend modelliert werden können. Wolken und deren Wechselwirkungen im Klimasystem sind eine der schwierigsten Komponenten bei der Modellierung, insbesondere in den Polarregionen, da es dort besonders schwierig ist, qualitativ hochwertige Messungen zu erhalten. Die Verfügbarkeit hochwertiger Messungen ist daher von entscheidender Bedeutung, um die zugrunde liegenden Prozesse zu verstehen und in Modelle integrieren zu können. Im ersten Teil des hier vorgeschlagenen Projekts schlagen wir, d.h. TROPOS, vor, die bestehenden Aerosolmessungen an der Neumayer III-Station um in-situ Wolkenkondensationskern- (CCN) und Eiskeim- (INP) Messungen zu erweitern für einen Zeitraum von fast zwei Jahren. Die erfassten Daten wie Anzahl der Konzentrationen, Hygroskopizität, INP-Gefrierspektren usw. werden mit meteorologischen Informationen (z.B. Rückwärtstrajektorien) und Informationen über die chemische Zusammensetzung der vorherrschenden Aerosolpartikel verknüpft, um Quellen für INP und CCN über den gesamten Jahreszyklus zu identifizieren. In einem optionalen dritten Jahr wollen wir die Ergebnisse der südlichen Hemisphäre mit den TROPOS-Langzeitmessungen des CCN und INP aus der Arktis (Villum Research Station) vergleichen, welche uns im Rahmen dieses Projekts von DFG-finanzierten TR 172, AC3, Projekt B04 zur Verfügung stehen werden. Ein Ergebnis des beantragten Projekts wird ein tieferes Verständnis dafür sein, welche Prozesse die CCN- und INP-Population in hohen Breiten dominieren. Die im Rahmen des vorliegenden Projekts gesammelten quantitativen Informationen über CCN und INP in hohen Breiten werden öffentlich zugänglich veröffentlicht, z.B. für die Evaluierung globaler Modelle und Satellitenretrievals.
In diesem Projekt sollen zeitlich hoch aufgelöste Spurengasmessungen und Messungen der Größenspektren der Aerosolpartikel an einem Verkehrsstandort zu einer deutlichen Weiterentwicklung unseres Verständnisses der Dynamik der Konzentrationen von Luftschadstoffen im städtischen Umfeld sowie der Emissionen aus dem Straßenverkehr beitragen. Neue, schnelle Techniken sollen das bereits gut entwickelte Grundlagenwissen zu Emissionsverhältnissen NO / NO2 / NOx einzelner Fahrzeuge und Fahrzeuggruppen entwickeln, den Einfluss auf die Ozonchemie und die Interaktion mit dem vorhandenen Ozon studieren, Emissionsverhältnisse NH3 / CO2 und NOx / CO2 unter realen Bedingungen quantifizieren, und vor allem die Emissionen der Aerosopartikel in einem weiten Größenspektrum (einige nm bis über 1 mym Durchmesser) detailliert quantifizieren. Dies bedeutet und ermöglicht eine neuartige Analyse der Emissionen von Partikeln im echten Straßenverkehr. Die vorgeschlagenen Konzepte und Messungen ergänzen sich mit anderen modernen Konzepten der Analyse von Luftverschmutzung und Emissionen wie z.B. multi-Sensoren-Anwendungen, Einsatz mobiler Plattformen, oder Eddy-Kovarianz. Hier wird Grundlagenforschung vorgeschlagen, die in Ergänzung mit anderen Anwendungen und Konzepten einschließlich Modellierung zu einer deutlichen Verbesserung unseres Verständnisses der städtischen Umwelt führen wird. Das Herzstück der experimentellen Forschung ist eine 18-monatige Messreihe am Straßenrand, die allerdings von zwei Intensivmesskampagnen (IOPs) um Kenntnisse zur räumlichen Representativität und zur chemischen Zusammensetzung der Partikel im Größenspektrum ergänzt werden.
Der vorliegende Antrag ist der HALO Mission WISE zuzuordnen. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Bildung der Tropopauseninversionsschicht (TIL) und deren Einfluss auf Stratosphären-Troposphären Austausch (STE) auf der Mesoskala. Diesem Projekt dienen idealisierte Studien der TIL in baroklinen Lebenszyklen als Grundlage. Die Hauptziele sind dabei die Überprüfung der Ergebnisse der idealisierten Studien zur TIL Bildung genauso wie ein erweitertes Verständnis der Prozesse, die zum STE auf der Mesoskala beitragen. Dabei soll auf drei wissenschaftliche Fragestellungen genauer eingegangen werden: (1) Wie stark schwankt die TIL in ihrem Auftreten über dem Nordatlantik, vor allem im Bereich barokliner Lebenszyklen und im Bereich von STE? (2) Welche Prozesse liefern den größten Beitrag zur TIL auf der Mesoskala und welchen Einfluss hat dies auf STE? (3) Wie groß ist der Beitrag von klein-skaligen Wellen in der unteren Stratosphäre auf die TIL Bildung und die Ausdehnung der extratropischen Mischungsschicht? Eine Kombination von Methoden wird verwendet werden um diese Fragen zu beantworten. Analysedaten des EZMW werden zusammen mit Lagrangeschen Methoden benutzt, um die TIL und STE über dem Nordatlantik zu untersuchen. Der Nordatlantik ist das Gebiet, das auch während WISE untersucht werden soll. Darüber hinaus sollen für WISE hoch aufgelöste Modellsimulationen mit dem neuen numerischen Wettervorhersagemodell ICON durchgeführt werden. Dabei sollen zum einen die Beiträge diverser Prozesse auf die Bildung der TIL am Beispiel von realen Zyklonen und Antizyklonen untersucht werden. Des Weiteren sollen die Modelldaten zusammen mit Beobachtungsdaten verwendet werden um den Einfluss der TIL und von klein-skaligen Wellen auf die vertikale Ausdehnung der extratropischen Mischungsschicht zu bestimmen.
Langzeitstudien legen nahe, dass erhöhte atmosphärische CO2 Konzentration und anhaltende Stickstoffdeposition zu einem erhöhten Maß der Phosphorlimitierung von Waldökosystemen führen könnte. Die Prozesse, die die biologische Verfügbarkeit beeinflussen, und ihre Abhängigkeit von der Bodenentwicklung und Verwitterung sind aber nur unzureichend verstanden. In der ersten Phase des SPP 1685 wurde ein einzigartiger Datensatz zum P-Kreislauf in akquirierenden (gekennzeichnet durch hauptsächlich verwitterungsbasierte P Verfügbarkeit) und rezyklierende (P Verfügbarkeit hauptsächlich durch organischen Umsatz) Ökosysteme gesammelt. In unserem Antrag möchten wir ein neues, prozess-basiertes Bodenmodell der biogeochemischen Kohlenstoff- (C), Stickstoff- (N), und P-Kreisläufe entwickeln, um diese Daten mittels numerischer Modellierung der wichtigsten biogeochemischen Prozesse in ein konsistentes Gesamtgefüge einzuordnen. Unsere Grundannahme ist, dass der Umsatz der organischen Substanz im Boden eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der P Verfügbarkeit entlang des Gradienten der geologischen P-Verfügbarkeit spielt. Daher werden wir auch neue Messungen des Kohlenstoffumsatzes mittels der 14C Methode an ausgewählten SPP 1685 Standorten vornehmen, um den Zusammenhang zwischen P-Verfügbarkeit und C-Umsatz besser zu verstehen. Die Prozessbeschreibung des organischen und anorganischen N und P Kreislaufes und der unterschiedlichen Nährstoffaufnahmekapazität von Pflanzen und Mikroorganismen für das neue Modell, wird auf einem existierenden, von uns entwickelten Bodenkohlenstoffmodell aufbauen. Dieses beschreibt Umsätze, Stabilisierung und Transport der organischen Substanz innerhalb des Bodenprofils. Mit diesem neuen Modell werden wir die Auswirkung unterschiedlicher verwitterungsbedingter P Verfügbarkeit auf die biologische P Verfügbarkeit insbesondere unter Berücksichtigung der Rolle des organischen Umsatzes untersuchen. Trotz unseres Bestrebens, das Modell einfach zu halten, sollte es in der Lage sein, die Ökosystemantwort auf die Düngeexperimente des SPP 1685 Phase II korrekt wiederzugeben. Die Modellentwicklung wird zu einem besseren Verständnis der Ursachen für den Übergang von akquirierenden zu rezyklierenden Ökosystemen beitragen. Die Modellentwicklung gibt darüber hinaus die Möglichkeit, die empirisch gewonnenen Erkenntnisse des SPP 1685 zu regionalisieren und auf Studien der Auswirkung von erhöhtem atmosphärischem CO2 und Stickstoffdeposition auf Waldökosysteme anzuwenden.
Das übergeordnete Ziel des geplanten Projektes besteht darin, vom Menschen verursachte Luftverschmutzung in Ballungsräumen besser zu verstehen. Die Untersuchung von Stickstoffdioxid (NO2) und Aerosolen wird sich dabei auf spektrale Messungen mit zwei MAX-DOAS (Multi-Axiale Differentielle Optische Absorptionsspektroskopie) Instrumenten an zwei verschiedenen Standorten in Wien stützen. Die MAX-DOAS Methode wird zur Messung von Streulicht in verschiedenen Blickrichtungen verwendet, aus denen die horizontale und vertikale Verteilung von Spurengasen und Aerosolen in der Troposphäre abgeleitet werden kann. Die Datenauswertung wird sich auf eine schnelle geometrische Annäherung sowie die exaktere Methode der Optimal Estimation stützen und troposphärische Säulen und Vertikalprofile von NO2 und Aerosolen ergeben. Die Vertikalprofile liefern eine wichtige Datengrundlage, die für den Vergleich mit bestehenden in-situ Messungen verwendet werden kann. Die aus den MAX-DOAS Messungen abgeleiteten troposphärischen Vertikalsäulen ermöglichen zusammen mit meteorologischen Messungen (z.B. Windgeschwindigkeit, Windrichtung) die Überwachung von Luftschadstoffen über städtischem Hintergrund, stark befahrenen Straßen, und industriellen Punktquellen auf horizontaler Ebene. Die geplanten Langzeitmessungen (über zwei Jahre) liefern einen wertvollen Datensatz für die Analyse der zeitlichen Variabilität von Luftschadstoffen (NO2 und Aerosole) über Wien. Ein Vergleich der in Wien erhobenen Daten mit vergleichbaren MAX-DOAS Messungen in Athen, Griechenland, oder Bremen, Deutschland, wird Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen den verschmutzten Standorten mit andersartigen meteorologischen und photochemischen Bedingungen aufzeigen. Die troposphärischen NO2-Säulen ermöglichen die Validierung von Satellitenmessungen der OMI, GOME-2, und TROPOMI Instrumente sowie den Vergleich mit Modellsimulationen (z.B. aus dem COPERNICUS Atmosphärenbeobachtungsdienst). Da sich bei den beiden Messgeräten Blickfelder einzelner azimutaler Richtungen teilweise überschneiden und die ergänzenden Messungen von in-situ Instrumenten eine Vielzahl an Information zur räumlichen Ausbreitung von NO2 bieten, soll versucht werden, ein räumlich aufgelöstes Bild der Luftverschmutzung über Wien mit Hilfe der tomographischen Darstellung zu entwickeln. Die Ergebnisse des Projektes werden wichtige Erkenntnisse zur horizontalen und vertikalen Ausbreitung von NO2 und Aerosolen liefern. Neben der Verbesserung der troposphärischen NO2 Auswertung werden die Ergebnisse wichtige Daten für Atmosphärenmodelle bereitstellen, da die Vertikalprofile von NO2 und Aerosolen eine nützliche Ergänzung zu den Punktmessungen von in-situ Messgeräten darstellen.
Extreme Änderungen im System der Erde zeigen sich durch das Zusammentreffen von Massensterben mit tiefgreifenden Störungen im globalen Kohlenstoffzyklus. Solche Ereignisse werden häufig durch drastische Veränderungen im Klima oder in der Chemie der Meere verursacht, d.h. durch eine schnelle Erderwärmung, die Ausbreitung anoxischer Bedingungen auf die Schelfmeere und die Versauerung der Ozeane. Diese Prozesse haben eine katastrophale Auswirkung auf die Ökosysteme aller trophischen Ebenen und bilden wichtige Rückkopplungsmechanismen für die Funktionsweise des globalen Kohlenstoffkreislaufes ab. Um die Rolle der Ozeanversauerung für das Massensterben zu dokumentieren, sollen hochauflösende Bor-Isotopenprofile von umfassend charakterisierten marinen Karbonatgesteinen erstellt werden, welche exemplarisch die Biogeochemie zum Zeitpunkt bedeutender Ereignisse dokumentieren. Gegenstand der angestrebten Untersuchungen sind das größte Massensterben im Phanerozoikum, das Permisch-Triassische Ereignis und das Massensterben 2. Ordnung zum Zeitpunkt des bedeutenden ozeanisch anoxischen Ereignisses im Mesozoikum, im Unteren Jura (Pliensbachium/Toarcium). Dieses ermöglicht uns den pH-Wert des Meerwassers zu Beginn und während eines Massensterbens zu rekonstruieren, dessen Ursache vermutlich auch Ozeanversauerung war. Parallel dazu werden diese Proben von unseren Kollegen hinsichtlich ergänzender Proxydaten und biologischer Auswirkungen untersucht, um biogeochemische Schlüsselinformationen zu generieren, die es uns ermöglichen Hypothesen zu testen, die Massensterben mit drastischen Änderungen im pH-Wert des Meerwassers und einer Versauerung der Ozeane verbinden.
Dieses Teilprojekt ist begründet durch den Bedarf die Änderungen in der Reflektanz am Oberrand der Atmosphäre (TOA: top-of-atmsophere) und optische Wolkeneigenschaften über die letzten Jahrzehnte, sowie deren Rolle bei der arktischen Verstärkung zu verstehen und zu quantifizieren. Optimierte Ableitungsalgorithmen der TOA Reflektanz und Wolkeneigenschaften werden entwickelt und für den Gebrauch von Beobachtungen von satellitengestützten hyper- /multispektralen Fernerkundungsspektrometern und -radiometern angepasst. Langzeittrends von Wolkenparametern werden analysiert und interpretiert, die aus Messungen der satellitengetragenen spektral aufgelösten Spektrometer und Radiometer abgeleitet werden und seit 1995 vorhanden sind.
Das Südchinesische Meer ist das größte Randmeer der Erde und ausschließlich von stark besiedelten Ländern wie China, Indonesien, Philippinen oder Vietnam umgeben. Klimaänderung und menschliche Einflüsse im Einzugsgebiet des Mekong (18 geplante Stauseen zu Stromgewinnung und Intensivierung der Aquakultur) werden die Flusseinträge drastisch verändern und in der Folge die Biogeochemie der Küstengewässer. Die Geschwindigkeit und Größenordnung dieser Veränderungen lassen es wahrscheinlich erscheinen, dass das hier geplante Feldprogramm eine der wenigen Gelegenheiten sein wird, dieses Meeresgebiet zu erfassen, bevor es sich grundlegend verändert hat. Die gegenwärtige Rolle der Nährstoffeinträge des Mekong für die Produktivität des Südchinesischen Meeres soll im Vergleich zu den Nährstoffeinträgen durch den Auftrieb während des SW Monsuns untersucht werden. Ergebnisse früherer Arbeiten von uns lassen vermuten, dass die Stickstofffixierung von Cyanobakterien, die in Symbiose mit Diatomeen vorkommen, eine zentrale Rolle spielt. Zudem gibt es einzellige und koloniebildende N-Fixierer wie Trichodesmium in der Flussfahne. Die Interaktion von stickstofffixierenden Organismen, die von den Einträgen des Mekong abzuhängen scheinen, ist bislang nicht verstanden und steht im Fokus dieses Projektes. Die Nährstoffzusammensetzung in Wasser und die Aufnahme von markierten Kohlenstoff und Stickstoffverbindungen wird in der Flussfahne und im Auftriebsgebiet quantifiziert. Zudem wird auf Zellebene der Austausch von Stickstoff und Kohlenstoff zwischen Diatomeen und ihren stickstofffixierenden Symbionten mittels NanoSIMS analysiert. Zeitgleich wird die Gemeinschaft der Stickstofffixierer entlang der Flussfahne und im offenen südchinesischen Meer von amerikanischen und vietnamesischen Kollegen durch genomische, molekularbiologische und taxonomische Methoden erfasst. In der Synthesephase des Projektes soll durch die Zusammenführung aller Ergebnisse ein tiefgreifendes Verständnis des menschlichen Einflusses auf die Biogeochemie des Küstenmeeres vor Vietnam erreicht werden. Zwei Expeditionen in das Gebiet des Mekongausstroms sind bereits durch einen genehmigten Antrag des Schmidts Oceanographic Institute aus den USA abgesichert, so dass Probennahmen und Experimente an Board geplant werden können. Aufgrund des früheren, sehr erfolgreichen DFG finanzierten Vorhabens bestehen enge Kontakte zum Institute of Oceanography in Nha Trang, Vietnam, auf die hier aufgebaut wird.
Das Thema 'Environmental health' erfordert die enge Zusammenarbeit zwischen Verantwortlichen des Gesundheits- und des Umweltsektors. Um diesen Querschnittsbereich auch mit begrenzten Ressourcen erfolgreich zu bearbeiten, besteht - wie inzwischen weithin anerkannt - ein hoher Bedarf an neuen Formen des Informationsaustausches, der Abstimmung und Kooperation. Die sich entwickelnden Strukturen und Abläufe müssen evaluiert und optimiert werden. Vor diesem Hintergrund entstand auf europäischer Ebene eine Serie ministerieller Konferenzen 'Umwelt und Gesundheit'. Zur zweiten Europäischen Ministerkonferenz in Helsinki (1994) legte die Weltgesundheitsorganisation (WHO) den europäischen Aktionsplan Umwelt und Gesundheit (EHAPE) vor. Auf der Konferenz verpflichteten sich die teilnehmenden Mitgliedsstaaten, bis 1997 sogenannte Nationale Aktionspläne Umwelt und Gesundheit (National Environmental Health Action Plans, NEHAPs) zu erarbeiten. Im Jahre 1999 waren 40 der 51 Staaten dieser Verpflichtung nachgekommen. Das deutsche Aktionsprogramm - zu dem auch eine umfangreiche Dokumentation gehört - wurde unmittelbar vor der dritten Europakonferenz in London (1999) vom Bundesministerium für Umwelt und vom Bundesministerium für Gesundheit veröffentlicht. Gemäß NRW-Koalitionsvereinbarung 'Eine Allianz für Nordrhein-Westfalen' (Abschnitt I.3.11) vom Sommer 2000 wird nunmehr auch für NRW ein Aktionsprogramm Umwelt und Gesundheit entwickelt. Zur Unterstützung bei der Entwicklung und Umsetzung des Programms auf Landesebene fördert das Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (MUNLV) des Landes Nordrhein-Westfalen seit dem 1.10.2000 das Kooperationsprojekt 'Aktionsprogramm Umwelt und Gesundheit NRW', an dem die Universität Bielefeld und das Landesinstitut für den Öffentlichen Gesundheitsdienst beteiligt sind. Projektaufgabe ist es, bei der Vorbereitung und Betreuung des Aktionsprogramms mitzuwirken und als wissenschaftliche Geschäftsstelle für das Aktionsprogramm zu fungieren. Das 'Aktionsprogramm Umwelt und Gesundheit NRW' soll sich an den WHO-Vorgaben, an bereits vorliegenden NEHAPs und am bundesdeutschen Aktionsprogramm orientieren. In Anlehnung an Modalitäten der Gesundheitsberichterstattung ist geplant, Teilaufträge vergeben werden, die der Erstellung schriftlicher Beiträge für das Aktionsprogramm dienen oder auf andere Weise die Erarbeitung der Aktionsprogrammes unterstützen. Es ist vorgesehen, daß das 'Aktionsprogramm Umwelt und Gesundheit NRW' in einem breit angelegten Informations- und Diskussionsprozeß - z.B. in einem zu schaffenden Forum - erarbeitet und unter den Beteiligten mit dem Ziel weitgehender Konsensbildung abgestimmt wird. Eine Evaluation des Vorhabens ist ebenfalls geplant.
m Rahmen des Kooperationsprojekts zwischen dem Institut für Waldwachstum und der Forstlichen Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg (FVA) Freiburg werden Bohrkerne von Fichten und Buchen zellstrukturanalytisch untersucht und im Hinblick auf Trockenstressreaktionen in den Jahren 1976 und 2003 ausgewertet. Die Untersuchungsbäume wurden an den Standorten der Bodenzustandserfassung (BZE) in Baden-Württemberg ausgewählt. Die Auswertungen stellen eine wesentliche empirische Grundlage für die Validierung von Geländewassermodellen dar, die im Zusammenhang eines fachübergreifenden Forschungsprojektes zur Klimafolgenforschung an der FVA stehen und zur Quantifizierung von Trockenstress-Intensitäten dienen.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 3517 |
| Europa | 14 |
| Global | 5 |
| Kommune | 11 |
| Land | 208 |
| Schutzgebiete | 2 |
| Weitere | 4 |
| Wirtschaft | 5 |
| Wissenschaft | 963 |
| Zivilgesellschaft | 246 |
| Type | Count |
|---|---|
| Ereignis | 1 |
| Förderprogramm | 3249 |
| Gesetzestext | 1 |
| Text | 274 |
| unbekannt | 4 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 269 |
| Offen | 3259 |
| Unbekannt | 1 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 3200 |
| Englisch | 664 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Bild | 1 |
| Datei | 1 |
| Dokument | 175 |
| Keine | 2149 |
| Webseite | 1229 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 2148 |
| Lebewesen und Lebensräume | 2833 |
| Luft | 1702 |
| Mensch und Umwelt | 3529 |
| Wasser | 1532 |
| Weitere | 3477 |