In bog ecosystems, vegetation controls key processes such as the retention of carbon, water and nutrients. In northern hemispherical bogs, a shift from Sphagnum- to vascular plant-dominated vegetation is often traced back to Climate Change and increased anthropogenic nitrogen deposition and coincides with substantially reduced capacities in carbon, water and nutrient retention. In southern Patagonia, bogs dominated by Sphagnum and vascular plants coexist since millennia under similar environmental settings. Thus, South Patagonian bogs may serve as ideal examples for the long-term effect of vascular plant invasion on carbon, water and nutrient balances of bog ecosystems. The contemporary balances of carbon and water of both a bog dominated by Sphagnum and vascular plants are determined by CO2- H2O and CH4 flux measurements and an estimation of lateral water losses as well as losses via dissolved organic and inorganic carbon compounds. The high time resolution of simultaneous eddy covariance measurements of CO2 and H2O in both bog types and the strong interaction between climatic variables and the physiology of bog plants allow for direct comparisons of carbon and water fluxes during cold, warm, dry, wet, cloudy or sunny periods. By the combination with leaf-scale measurements of gas exchange and fluorescence, plant-physiological controls of photosynthesis and transpiration can be identified. Long-term peat accumulation rates will be determined by carbon density and age-depth profiles including a characterization of peat humification characteristics. A reciprocal transplantation experiment with incorporated shading, liming and labeled N addition treatments is conducted to explore driving factors affecting competition between Sphagnum and vascular plants as well as the interactions between CO2-, CH4-, and water fluxes and decisive plant functional traits affecting key processes for carbon sequestration and nutrient cycling. Decomposition rates and driving below ground processes are analyzed with a litter bag field experiment and an incubation experiment in the laboratory.
Responding to the twin crises of global warming and biodiversity loss requires a deep understanding of how climate affects the processes that generate and destroy biodiversity, primarily through its effects on the ecology and distribution of species. Recent improvements in our ability to reconstruct the history of biodiversity through timed phylogenies, estimate changes in genetic diversity, and predict the potential distribution of selected species with ecological niche models (ENMs) now allow us to infer the evolution of ecological preferences and distributional ranges at different temporal scales. Our two case studies focus on alpine/arctic regions, because they are among those most endangered by global warming. The first study will use, for the first time, a combination of ENM and phylogeny to test the model of hybrid, polyploid speciation by secondary contact in arctic/alpine plants. We selected Primula sect. Aleuritia (simply Aleuritia, from here on), because our previous phylogenetic work provided clear hypotheses for the parental origins of polyploids, yet the distributions of the inferred progenitors do not currently overlap. Did the ranges of the proposed parents overlap at the time of allopolyploid origins, as predicted by the secondary contact model? To answer this question, we will produce a high-resolution, dated phylogeny of Aleuritia, optimize the ecological preferences of the hypothesized progenitors onto the dated phylogeny, and project their past distributional ranges onto the fine-resolution climatic scenarios recently developed for the Pleistocene. In the second case study, we will try to explain how small populations persisted on summits in the past and how they are affected by current and future climate change. Here we selected Saxifraga florulenta, a rare, endemic species of the Maritime Alps, because hypotheses of its phylogenetic relationships are available from our previous work, it occurs exclusively above 2000 m, and has very narrow ecological requirements. Consequently, if current trends of global warming continue, the strict ecological adaptation of S. florulenta to siliceous substrates at the highest altitudes of the Maritime Alps may represent a serious extinction risk. We will investigate whether the phylogeographic history, genetic diversity, climatic niche and dispersal mode of S. florulenta can explain its long persistence in the Maritime Alps, a hot spot of biodiversity, and predict its future survival or extinction on mountain tops. We will use a combination of genetic analysis and niche modeling to reconstruct changes in the niche, geographic distribution, and genetic diversity of this cold-adapted species.
Recent progress in the operation of CO2 gas ion sources for accelerator mass spectrometer (AMS) 14C analysis on microgram-size samples opens a wide range of new applications in dating studies, e.g. for environmental and archeological applications. This proposal aims at implementing a gas ion source at the AMS system MICADAS at the Klaus-Tschira Laboratory of the Curt-Engelhorn-Zentrum für Archäometrie (CEZA) in Mannheim and to use this new capability for cutting-edge applications in environmental studies, namely the dating of small amounts of organic carbon contained in glacier ice and of specific organic compounds in ground water. Cold glaciers hold unique records on past climate and atmospheric composition. Mid-latitude ice cores furthermore enable reconstructions of recent ice chemistry changes, but cannot be dated by stratigraphic methods. For such ice bodies, only radiometric dating based on 14C analysis of organic matter contained in the ice matrix presently offers a reasonable dating potential in the late Holocene and beyond. The challenge of this approach lies in the very restricted availability of this matter, but the ability to analyse microgram samples of organic carbon from ice via a gas ion source should now enable reliable 14C dating of ice. Ground water constitutes an important water resource worldwide, especially in semi-arid regions, and in addition constitutes a useful climate archive. Dating of ground water by 14C in the dissolved inorganic carbon (DIC) is standard but problematic due to the complex carbonate geochemistry. Dating of ground water based on dissolved organic carbon (DOC) has been attempted with mixed success, but now the new analytical developments enable compound-specific 14C analyses of the various DOC components, offering the chance to identify compounds suitable for dating. This project is based on the extensive experience of the collaborating scientists in 14C analytics and applications as well as in the use of glacier ice and ground water as archives, including the development and application of 14C dating methods for these systems. It will establish 14C-measurements at the MICADAS AMS of the CEZA via a gas ion source on a routine base to analyse CO2-samples in the range of 5 to 40 microgram C at a precision down to 0,5 Prozent. By improving existing sample preparation techniques for glacier ice samples, reliable 14C values of the particulate and dissolved organic fractions from small (some 100 g) ice samples shall be obtained. This capability will be applied to constrain ages of cold, sedimentary glaciers as well as of small scale, cold Alpine congelation ice bodies. The project will further develop and test the tools required for micro-scale, compound-specific radiocarbon dating of ground water via its organic fraction. For this purpose, ground water samples from the Upper Rhine Graben area will be analysed, where extensive isotopic data, including DIC 14C values, are available for comparison.
Derzeit werden verschmutzte Fassaden meist mit Strahlverfahren gereinigt, bei denen entweder Wasser oder Gemische aus Wasser, Luft und festen Strahlmitteln eingesetzt werden. In Spezialfällen (z.B. bei der Graffitientfernung) werden auch toxikologisch und ökologisch nachteilige organische Lösemittel eingesetzt, wobei aufwändige Zusatzmaßnahmen des Arbeits- und Umweltschutzes erforderlich sind. Ein Nachteil der praxisüblichen wässrigen Strahlverfahren sind die hohen Personal- und Betriebskosten. Derartige Verfahren erfordern hohe Wassermengen, so dass in großem Umfang schadstoffbelastete Abwässer resultieren. Diese dürfen aufgrund der umweltrechtlichen Vorschriften nicht unaufbereitet in die Kanalisation bzw. in die Oberflächengewässer geleitet werden, sondern müssen je nach Schadstoffbelastung zusammen mit den eingesetzten Strahlmitteln aufwändig und zu hohen Kosten aufgefangen und aufbereitet bzw. entsorgt werden. Ferner führt der Einsatz wasserintensiver Fassaden-Reinigungs-verfahren je nach Porosität der Materialien zu starker Durchfeuchtung mit entsprechenden Folgeschäden. Darüber hinaus kann trotz der möglichen Anpassung der Strahlwirkung an Untergrund und Anschmutzung eine Materialschädigung der zu reinigenden Oberfläche durch Abrasion nicht vollständig verhindert werden. Eine Alternative zu den genannten Reinigungsverfahren bietet die Plasmatechnologie. Wie im abgeschlossenen Forschungsprojekt gezeigt, können typische Fassadenmaterialien, wie Klinker, Sandstein, Feinsteinzeug, Marmor, Granit, Eloxal und Edelstahl mit kaltem Atmosphärendruckplasma gereinigt werden. Ein mobiles Abwasser- und chemikalienfreies Reinigungsverfahren, das zugleich materialschonend ist, wurde hiermit entwickelt. Als typische Anschmutzungen wurden Graffitianschmutzungen (Acryl- und Kunstharzlacke) und künstliche Atmosphärenschmutze eingesetzt. Die angeschmutzten Proben wurden einer definierten Bewitterung (abwechselnde UV- Bestrahlung und Betauung) für 30 Tage ausgesetzt. Zur Erzielung einer guten Reinigungswirkung mittels Plasma wurden verschiedene Prozessgase (Druckluft, Argon, Stickstoff) eingesetzt und Prozessparameter variiert, darunter Düsengeometrie, Abstand Düse-Substrat, Vorschubgeschwindigkeit und Anzahl der Überfahrten. Bei Anwendung von Druckluft als Prozessgas wurde unter Einsatz eines hochenergetischen Druckluft-Plasmastrahls unter bestimmten Verfahrensbedingungen ein effektiver Abtrag von schwarzem, grünem und rotem Acryl- und Kunstharzlack, aber auch von Algen und Pilzen von bis zu 100% erreicht. Weißer und silbernen Acryllack konnten hingegen nur zu maximal 70% entfernt werden. Die untersuchten Materialien wurde dabei sowohl mechanisch als auch thermisch nicht geschädigt. Während der Plasmabehandlung wurden relativ niedrige Oberflächentemperaturen von 60 bis 80°C für mineralische bzw. 70° bis 115°C für metallische Substrate gemessen usw
Cold-water coral reefs thriving on carbonate mounds have been discovered in the late 90-s off western Ireland and recently off Morocco. Mound building seems to be a fundamental but still enigmatic strategy of Life, developed since Precambrian times onwards. Various arguments suggest that microorganisms are playing a major role in reef development and biodiversity. Mounds may find their origin at the confluence of fluxes from external (oceanic) and internal origin (geofluids). Long cores taken in 2004 showed that the 'Pen Duick- mounds off Morocco, in which microbial action was demonstrated by an strong emission of hydrogen sulfide, may be considered as giant biogeochemical reactors. MiCROSYSTEMS proposes to turn the Pen Duick mounds into a natural laboratory through the following actions and experiments:- Biotope exploration and characterization of biodiversity through geophysical and video imaging, targeted microbiological profiling, evaluation of present and past oceanic conditions,- Microbial diversity census and evaluation of the functional link microbes-metazoans through metazoan species analysis, biogeochemical and molecular fingerprinting, laboratory culturing, fauna-microbe interactions analysis, evaluation of microbially mediated processes of carbonate precipitation,- Assessment of the impact of biodiversity changes through the development of a reactor technology to simulate and assess the functionality of the micro-ecological niches and the impact of environmental changes.The MiCROSYSTEMS project closely dovetails with European projects on deep-water coral ecosystem conservation and with IODP Expedition 307. The project will foster a Europe-Maghreb cooperation on the Moroccan margin and contribute to the ICoMM initiative within the Census of Marine Life Programme.
Die Modellerweiterung betrifft sowohl die Bilanzierungsgrenzen als auch die Detaillierungstiefe. Mit der Modellerweiterung einhergehend soll explizit auch die Datengrundlage, insbesondere für Kälteanwendungen und Einspeisezeitreihen für fluktuierende erneuerbare Energien, verbessert werden. Die Datengrundlage zur Gebäudeklimatisierung wird durch eine empirische Erhebung und sozialwissenschaftliche Auswertung aktualisiert. In einer auf die Kopplung des Strom-, Wärme- und Kältesektors zugeschnittenen Szenarienanalyse werden die sektorübergreifenden Effekte, wie z.B. Brennstoffmix, CO2-Emissionen und EE-Anteile in den verschiedenen Sektoren, berechnet. Basierend auf diesen quantitativen Ergebnissen und einer vorangegangenen Analyse der Rahmenbedingungen werden Handlungsempfehlungen für die Weiterentwicklung von Rahmenbedingungen für sektorübergreifende Flexibilität, der marktorientierten EE-Integration sowie die Entwicklung im Bereich der Infrastruktur für Wärme- und Kälteanwendungen hinsichtlich Klimaschutz und EE-Integration abgeleitet. Das Projekt gliedert sich in 4 inhaltliche Arbeitspakete (AP), wobei jedes Arbeitspaket aus mehreren Arbeitsschritten (AS) besteht. Während die Arbeitspakete 1 bis 3 den Wärmesektor (AP 1), den Sektor Klimatisierung (AP 2) sowie die Ableitung von Windstrom- und PV-Zeitreihen (AP 3) zum Inhalt haben, wird in AP 4 das bestehende Strommarktmodell PowerFlex zu einem sektorübergreifenden Strommarktmodell PowerFlex-Heat&Cold weiterentwickelt und im Rahmen einer Szenarienanalyse angewendet. AP 1 und AP 2 schaffen dabei die methodische und datentechnische Grundlage für die gekoppelte Modellierung des Strom-Wärme-Kälte-Sektors und liefern einen zentralen Dateninput für die Szenarienanalyse in AP 4. Die in AP 3 abgeleiteten Wind- und PV-Zeitreihen spiegeln aufgrund der Fluktuation des dargebotsabhängigen Stromangebots näherungsweise auch den Bedarf an Flexibilität wider. Die Arbeiten für Projektleitung und Koordination sind AP 5 zugeordnet.
The species Beta vulgaris includes annual, biennial, and perennial accessions. Annual beets germinate, bolt, and flower within one season. Biennial beets such as sugar beets need prolonged exposure to cold temperatures to acquire floral competence. After seed production, annual and biennial beets senesce and die. By contrast, perennial beets live several years and repeat flower onset each year or bolt earliest in the third season. We hypothesize that there is at least one common flowering time gene which is responsible for bolting induction in annual, biennial, and perennial beets and that the different regulation of this gene (these genes) distinguishes between annual and perennial growth. Allelic variants of this gene (genes) may also be responsible for bolting failure in non-bolting Beta plants. Using genome-wide transcriptome and quantitative real-time PCR analyses, we will identify floral transition genes that induce bolting and floral competence in beets with different phenology. In order to detect loci that are responsible for perennial growth, a QTL analysis will be performed using Beta populations segregating for annual and iteroparous perennial growth. Subsequently, candidate genes determined by the transcriptome analysis will be mapped and tested for co-localization with detected QTLs to identify the common bolting inducing gene as well as genes responsible for longevity and repeated flowering. Additionally, we will clone genes that are responsible for bolting failure in perennials by a bulked segregant sequencing approach using a Beta population that segregate for biennial and non-bolting perennial plants. The identification of bolting control and bolting failure genes will allow to control the timeing of flowering and to create a genetic tool for targeted manipulation of bolting and flowering time in sugar beet.
Dieses Projekt verfolgt das Ziel neue, optimierte Partikelsysteme für die additive Fertigung in der Flüssigphase zu erzeugen. Für die Herstellung der Ausgangsstoffe werden zwei alternative Prozessrouten untersucht. Über die Nassmahlung sowie die Schmelzemulgierung mit jeweils integrierter Oberflächenfunktionalisierung werden Partikelsysteme zwischen etwa 2 und 50 Mykrometer mit optimalen Fließ- und Packungseigenschaften hergestellt und damit die Voraussetzungen geschaffen, die verarbeitbaren Partikelgrößen in der additiven Fertigung deutlich abzusenken. Im ersten Projektteil werden Polymermaterialien unterhalb ihrer Glastemperatur in einer Rührwerkskugelmühle zerkleinert. Die Verwendung von Alkoholen erlaubt ein Kaltmahlen im Temperaturbereich bis herunter zu minus 80 Grad C. Beim Schmelzemulgierverfahren wird der Polymerausgangsstoff in einem flüssigen Medium, in dem er schlecht löslich ist, geschmolzen. Die Schmelze wird infolge hoher Scher- und Dehnbeanspruchung unter Zusatz entsprechender Hilfsstoffe zur Tropfenstabilisierung emulgiert. Nach Abkühlung der Emulsion, Erstarren des Polymers und Abtrennung der flüssigen Phase stehen pulverförmige Ausgangswerkstoffe zur Verfügung. Besonderer Vorteil der Schmelzemulgierung ist es, dass sphärische Partikeln hergestellt werden können. Die erzeugten Partikelgrößenverteilungen hängen in beiden Herstellungsverfahren von der Beanspruchungsintensität und von der Verweilzeitverteilung des Produktes ab. In beiden Fällen geht es darum optimal auf die additive Fertigung hin zugeschnittene Partikelgrößenverteilungen zu erzeugen. Erfolgt die Stabilisierung und Oberflächenfunktionalisierung über Nanopartikel, die an der Oberfläche der festen oder flüssigen Polymerpartikel angelagert werden, können zusätzlich die Haftkräfte durch Steuerung der Oberflächenrauheit maßgeblich reduziert werden und damit optimale Fließeigenschaften eingestellt werden. Beide Prozesse werden im Hinblick auf die nötige massespezifische Zerkleinerungsenergie, um die bestimmte Produktpartikelgrößenverteilung zu erhalten, optimiert.
The main objectives of this study are the evaluation and quantification of the inorganic and organic mercury (methylmercury) levels in water, fish and fish-eating predators tissues, especially in the Giant Otter (Pteronura brasiliensis), of distinct areas of the Tambopata National Reserve (TNR) in the region Madre de Dios (Mother of God) region - Peru, which presents high levels of mercury contamination as a consequence of small-scale gold mining activities. An evaluation of how the South Interoceanic Highway, built only 25 km away from the legal limits of the TNR, could influence the increment of mining activities in the surroundings of the study area, and further threatening the living conditions of the aforementioned species, will also be performed. The techniques proposed for the chemical analysis of the sample are cold vapor atomic absorption spectrometry (CVAAS) and inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES), for total mercury determination; and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) and gas chromatography with electron capture detection (GC-ECD), for organic mercury determination (methylmercury).
Warm conveyor belts (WCBs) are coherent airstreams that typically develop along cold fronts associated with extratropical cyclones. These airstreams originate in the moist subtropical marine boundary layer and ascend within 1-2 days to the upper troposphere whilst moving more than 2000 km towards the pole. They occur most frequently during winter in the western North Pacific and North Atlantic where they are responsible for the major part of precipitation. The key role of WCBs for the dynamics of the synoptic and large-scale atmospheric flow stems from their profound impact upon the tropospheric distribution of potential vorticity (PV). The coherent ascent of WCBs leads to the diabatic production of a positive PV anomaly in the lower troposphere and of a negative PV anomaly in upper-level ridges just below the tropopause. When interacting with the extratropical waveguide, these negative PV anomalies can exert a profound impact upon the downstream flow evolution. Hence a WCB can be the trigger for the amplification and breaking of an upper-level Rossby wave, which is particularly relevant in situations where Rossby wave breaking events act as precursors of high-impact weather systems (e.g., heavy precipitation in the western Mediterranean, Saharan dust storms, cold air outbreaks). Recent studies indicate that errors in medium-range numerical weather predictions might be related to the inaccurate representation of WCBs and their effect on upper-level PV. In order to advance the basic understanding of these complex, non-linear and highly important dynamical processes, this project will (i) investigate the parameters and processes that determine the intensity of a WCB, its associated PV evolution and downstream effects, (ii) assess the errors in global models' analyses and forecasts associated with the different stages of a WCB life cycle, (iii) quantify the climatological frequency of the triggering and intensification of upper-level Rossby waves by WCBs, and (iv) provide clear guidance for investigating the dynamics of WCBs within the framework of THORPEX field experiments. In three subprojects, complementary techniques will be applied in order to reach these objectives, including idealized simulations of moist baroclinic waves, real case sensitivity experiments, diagnostic investigations based upon (re-)analysis and forecast data, and a feature-based verification of WCBs in global models using independent observational datasets. In this way this project will contribute to an improved basic understanding of the dynamical effects of WCBs on the downstream evolution of upper-level Rossby waves and (high-impact) surface weather events.
| Origin | Count |
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| Bund | 17 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 17 |
| License | Count |
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| offen | 17 |
| Language | Count |
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| Deutsch | 3 |
| Englisch | 16 |
| Resource type | Count |
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| Keine | 13 |
| Webseite | 4 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 17 |
| Lebewesen & Lebensräume | 17 |
| Luft | 16 |
| Mensch & Umwelt | 17 |
| Wasser | 15 |
| Weitere | 17 |