In einem Guidance-Dokument für die Berichterstattung zum Wirkungsmonitoring nach der NEC-Richtlinie wird empfohlen, bei der Erhebung der Wirkungen Gebiete mit hoher Luftschadstoffbelastung aber auch Hintergrundgebiete, die unterschiedliche Empfindlichkeit der Ökosystemtypen und Faktoren, die die Wirkung beeinflussen, wie z. B. Klimazonen, zu berücksichtigen, um die Wirkungen repräsentativ zu erfassen. In dem Vorhaben soll zunächst allein aufgrund wissenschaftlicher Aspekte ein Messnetz für Ozon entwickelt werden, das den Anspruch der räumlichen Repräsentativität in Bezug auf oben genannte Aspekte sehr gut erfüllt. Mit Hilfe geostatistischer Verfahren sollen Raumeinheiten identifiziert werden, die hinsichtlich der Wirkungen bodennahen Ozons auf die Vegetation ähnliche Voraussetzungen bieten und auf dieser Grundlage die erforderliche Mindestprobenzahl bestimmt werden. Im Anschluss soll ein Optimierungsvorschlag, basierend auf dem derzeitigen Messnetz mit Fokus auf die Anforderungen an das Wirkungsmonitoring nach der NEC Richtlinie, erarbeitet werden.
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Das Europäische Klimaforum (European Climate Forum e. V.) ist ein neugegründetes Forum, das verschiedene Akteure im Klima- und Energiebereich zusammenbringt, um einen neuen integrierten Ansatz in der Klimaforschung und -Debatte voranzubringen. Mitglieder sind führende wissenschaftliche Institutionen in Europa, Vertreter der Industrie sowie international aktive Umweltverbände. Die Konferenz in Berlin am 14.-15. Dezember war das Hauptereignis im Jahr 2002 und gehört zu einer Serie von kleineren und größeren ECF-Veranstaltungen. Angesichts der bisherigen Trennung zwischen akademischen Studien im Klimabereich und konkreten Bemühungen der Wirtschaft und der Verbände Lösungen für das Klimaproblem zu finden, ist ein stetiger und strukturierter Dialog wichtig. Die Konferenz hat einen Beitrag zur Zusammenbringung dieser zwei Bereiche geleistet. Fazit: Die Konferenz und die Diskussionen wurde sowohl von den Teilnehmern als auch Veranstalter als höchst interessant und erfolgreich eingestuft. Anregungen zu zukünftigen Forschungsprojekten wurden geliefert. Der Dialogprozess wird weitergeführt. Es wurde deutlich, dass in Zukunft kleinere Studien und Positionspapiere geeignet sind um gezielt bestimmte Klimarelevanten Fragen zwischen Unternehmen, Nichtregierungsorganisationen und Wissenschaftlern zu diskutieren. Die jährlichen ECF Konferenzen werden fortgeführt werden und die nächste wird am 8.-10. September 2003 am Tyndall Centre/UEA (Norwich) stattfinden. Die ECF Konferenz wird als teil der dritten Nachhaltigkeitstage stattfinden.
Zwischenabfluss (ZA) ist ein bedeutender Abflussbildungsprozess in gebirgigen Einzugsgebieten der feucht-gemäßigten Klimazonen. Obwohl ZA bereits seit den 1970er Jahren intensiv untersucht wird, ist es ein noch immer schwer zu erfassender Prozess in der Einzugsgebietshydrologie. Es ist unklar, welche wesentlichen Faktoren dessen räumliche und zeitliche Verteilung steuern und wie dieser Prozess in Niederschlag-Abfluss-Modellen parametrisiert werden kann. Um diese Forschungslücke zu schließen, wird das wissenschaftliche Netzwerk, Zwischenabfluss: Ein anerkannter, aber immer noch schwer zu erfassender Prozess in der Einzugsgebietshydrologie, gegründet, in dem aktuelle Probleme zur1) Identifizierung maßgeblicher Einflussfaktoren des ZA,2) Parametrisierung des ZA in N-A-Modellen sowie3) zu bestehenden Ansätze der Kalibrierung und Validierung des ZA diskutiert werden. Das Netzwerk setzt sich aus den Nachwuchswissenschaftler/innen Sophie Bachmair, Theresa Blume, Katja Heller, Luisa Hopp, Ute Wollschläger, Thomas Graeff, Oliver Gronz, Andreas Hartmann, Bernhard Kohl, Christian Reinhardt-Imjela, Martin Reiss, Michael Rinderer und Peter Chifflard (PI) zusammen. Sie werden die genannten Probleme kritisch reflektieren und Forschungsdefizite als Basis für ein gemeinsames Forschungsprojekt erarbeiten, das als Forschergruppe realisiert und bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft eingereicht wird. Das Arbeitsprogramm des Netzwerkes wird in insgesamt 6 Workshops umgesetzt, die jeweils etwa 3 Tage dauern und als moderierte, problemlösungsorientierte Workshops organisiert sind. Spezifische Fragestellungen werden zuerst in Kleingruppen erörtert und anschließend in der gesamten Gruppe diskutiert und dokumentiert. Das Ziel eines jeden Workshops ist die Erarbeitung von Hypothesen, die die Grundlage des Forschungsantrages darstellen. In den ersten vier Workshops werden die Themen 1) Zwischenabfluss: Warum? Wann? Wo? 2)Identifizierung maßgeblicher Einflussfaktoren, 3) (Boden-) hydrologische Modellkonzepte und 4) Kalibrierungs- und Validierungsansätze bearbeitet. Die international ausgezeichneten Wissenschaftler/innen Nicola Fohrer, Ilja van Meerveld, Doerthe Tetzlaff, Axel Bronstert, Olaf Kolditz, Gunnar Lischeid, Brian McGlynn und Markus Weiler nehmen an den ersten vier Workshops als Gäste teil und tragen zu den Diskussionen und der Hypothesenbildung bei. Im fünften und sechsten Workshop wird eine Projektskizze, die zur Beantragung einer Forschergruppe bei der DFG notwendig ist, verfasst und fertiggestellt. Die insgesamt sechs Workshops werden durch wissenschaftliche Exkursionen in experimentelle Untersuchungsgebiete, in denen der ZA ein maßgebende Prozess ist, ergänzt und an den Instituten der Mitglieder des Netzwerkes durchgeführt: Universitäten Marburg, Trier, Dresden, Durham (USA), UFZ Leipzig und BfW Innsbruck. Dadurch bestehen zusätzliche Kooperationen mit M. Casper, J. Fleckenstein, A. Kleber, G. Markart,F. Reinstorf, H.-J. Vogel, H. Zepp, und E. Zehe.
In naturnahen sibirischen Pinus-sylvestris-Wäldern ca. 40 km südwestlich des Dorfes Zotino am Jenissei werden seit mehreren Jahren auf Dauerflächen umfassende ökologische Untersuchungen im Rahmen des IGBP-Programmes 'Global Change' vorgenommen, u.a. zur Altersstruktur, zur Biomasseentwicklung, zur Bestandesdynamik, zur Rolle der Brände, zur Vegetationsentwicklung, zum Konkurrenzverhalten, zum Nährstoff- und Wasserhaushalt der Bestände und zu verschiedenen physiologischen Leistungen der Kiefern. Während des geplanten Aufenthaltes sollen in Abstimmung mit dem Direktor des Max-Planck-Institutes für Biogeochemie, E.-D. Schulze in bereits gut untersuchten Beständen verschiedenen Alters ergänzende mykologische und lichenologische Daten zur Klärung der Rolle pilzlicher Organismen im brandgeregelten Zyklus der Bestände erhoben werden.
Die meisten Ökosysteme der Erde kommen in der 'tiefen Biosphäre' in permanenter Dunkelheit vor. Die Verwitterungszone - der unterirdische Teil der 'Critical Zone' - bildet einen aktiven Teil dieses Lebensraums. Wir werden die Formung dieser Zone mittels innovativer Isotopen- und geochemischer Methoden erforschen. Dieses Vorhaben ist Teil der 'DeepEarthshape' Projektgruppe, die Geochemie, Mikrobiologie, Geophysik, Geologie und Biogeochemie verbindet. 'DeepEarthshape' beruht auf den Erkenntnissen der ersten EarthShape Phase. An allen vier untersuchten Standorten ist die Verwitterungszone so tief, dass deren Basis in keinem der Bodenprofile angetroffen wurde. Jedoch wurden im gesamten Saprolith beträchtliche Mengen an mikrobieller Biomasse gefunden.Die Frage ist nun: wie trägt Niederschlag und Pflanzenbedeckung entlang des Earthshape-Transekts zur Formung der tiefen Verwitterungszone bei? Folgende Hypothesen werden geprüft: 1) die Verwitterungsfronten an den EarthShape-Standorten sind heute aktiv; 2) die Massenverluste durch Erosion und chemische Verwitterung werden durch die Abtiefung der Verwitterungsfront ausgeglichen; und 3) die Verwitterungszone umfasst eine Reihe von unterscheidbaren, komplexen Fronten, die unterschiedliche biogeochemische Prozesse widerspiegeln (z. B. Wasserinfiltration, Eisenoxidation, mikrobielle Aktivität und organischem Kohlenstoffkreislauf).Im Mittelpunkt aller DeepEarthshape Projekte steht eine Bohrkampagne, die durch geophysikalische Bildgebung der tiefen 'Critical Zone' ergänzt wird. An allen vier Standorten werden wir Bohrkerne entnehmen, die durch Boden und Saprolith hindurch bis in das unverwitterte Ausgangsgestein führen. Durch die innovative Kombination von Methoden der Uran-Zerfallsreihen (Bestimmung der Abtiefunggeschwindigkeit der Verwitterungsfront) mit in situ kosmogenem Beryllium-10 (Bestimmung der Abtragungsrate) werden wir das Gleichgewicht zwischen der Produktion von verwittertem Material in der Tiefe und dessen Verlust an der Oberfläche ermitteln. Zusätzlich werden wir die Tiefenverteilung von meteorischem kosmogenen 10Be als Proxy für die Wasserinfiltration und die des stabilen 9Be als Proxy für die silikatische Verwitterung in der Tiefe verwenden. Wir werden die mineralogische und chemische Zusammensetzung der Kerne beschreiben und Elementabreicherung, Dichte, Porosität, Öberfläche und den Redoxzustand von Eisen messen, um die Verwitterungsfronten zu lokalisieren. Mit den Ergebnissen können wir den Einfluss von Klima und Vegetation auf die Bildungsmechanismen der einzelnen Verwitterungsfronten bestimmen. Der relative Einfluss dieser zwei Faktoren wird anhand eines Massenbilanzmodells ermittelt, welches Verwitterungskinetik und Nährstoffbedarf der nachwachsenden Pflanzenmasse verknüpft. Dieses Vorhaben leitet somit einen Beitrag, mit dem der Einfluss der tiefen Biosphäre und der tiefen 'Critical Zone' auf den CO2-Entzug aus der Atmosphäre und damit das Klima der Erde bilanziert werden kann.
Die Migration von Rentnern aus kühl gemäßigten in subtropisch warme Klimazonen ist aus den USA bekannt. Eine vergleichende Entwicklung zeichnet sich im letzten Drittel des 20. Jh. auch in Europa ab. Im Unterschied zu vielen US-amerikanischen Beispielen ist die europäische Nord-Süd-Wanderung aber küstenorientiert: Ihre Ziele sind weitgehend identisch mit den Zielen des sommerlichen Massentourismus an den europäischen Mittelmeerküsten. Die Ansprüche älterer Menschen an ihr Wohnumfeld decken sich aber keineswegs mit der küstenorientierten touristischen Nachfrage. Darüber hinaus handelt es sich in den USA um eine Binnenwanderung älterer Menschen, die nach dem Ausscheiden aus dem Erwerbsleben eine (meist klimatisch) angenehmere Wohnumgebung suchen. Um das Gleiche zu erreichen, müssen Nord- und Mitteleuropäer hingegen ihren eigenen Sprach- und Kulturraum verlassen. Das Leben im Ausland bringt für ältere Menschen eine Vielzahl spezifischer Probleme für ihre Wohn- und Lebenssituation; bekannt sind u.a.: einseitige soziale Kontakte, eingeschränkte sprachliche Kommunikation und mangelnde Akzeptanz der einheimischen (z.B. medizinischen) Versorgung. Erschwerend für die Wohnsituation ausländischer Rentner in Spanien ist eine Besonderheit der spanischen Fremdenverkehrsgebiete: In den Boom-Zeiten des Tourismus sind hier flächendeckend geplante Fremdenverkehrssiedlungen (die sog. 'Urbanisationen') entstanden, die ausschließlich für eine touristische Nutzung konzipiert wurden, den spezifischen Bedürfnissen älterer Wohnbevölkerung aber in keiner Weise entsprechen. Dies wird besonders deutlich auf den Kanarischen Inseln, wo sich bereits in den 60er Jahren Ausländer aus West-, Mittel- und Nordeuropa in den ersten Urbanisationen einkauften, um hier später ihren Lebensabend zu verbringen. Die Kanaren zählen somit zu den Fremdenverkehrsgebieten mit der längsten Tradition einer spontanen, ungeplanten Entwicklung von Alterswohnsitzen für europäische Ausländer. Ziel des hier skizzierten Forschungsvorhabens ist es zunächst, die gegenwärtige Größenordnung und räumliche Verteilung ausländischer Rentner-Residenten auf den Kanaren abzuschätzen. Zu diesem Zweck soll u.a. auch der regionale Immobilienmarkt analysiert werden. In einem zweiten Schritt sollen die Probleme und Bedürfnisse deutscher Rentner-Residenten untersucht werden, die auf den kanarischen Inseln in sog. 'Urbanisationen' leben. Besondere Aufmerksamkeit soll dabei das Verhältnis zwischen Rentner-Residenten und der einheimischen Gast-Gesellschaft finden, denn das Leben in transnationalen Gemeinschaften erhält im Europa des 21.Jh. zunehmend eine elementare Bedeutung. Die Besonderheit ist darin zu sehen, dass es ausgerechnet das Segment der Ruhestandsbevölkerung ist, die (als Pendant zur Globalisierung) beim Leben in transnationalen Gemeinschaften eine Vorreiterrolle einnimmt.
Auf mehreren Reisen konnte der Antragsteller eine spärliche, aber durchaus vielfältige Vegetation auf den Obermoränen (nicht Toteisfelder) verschiedener Gletscher im Karakorum, westlichen Kunlun, in den südchilenischen Anden und am Mount Rainier feststellen. Über entsprechende Pflanzenvorkommen wurden ihm aus dem nepalesischen Himalaya und vom Gongga Shan in Südchina berichtet. Die vorgesehenen Untersuchungen dienen der Erfassung von Arteninventaren und -mustern sowie der Ermittlung von Überlebensstrategien von Pflanzen und ökologischen Parametern auf den extremen Standorten. Als Arbeitsgebiete sind für mehrmonatige Untersuchungen der Mount Rainier, für einmonatige der Tronador ausgewählt; von beiden Fällen unter ozeanisch-feuchten Klimabedingungen sind recht dichte Pflanzenbestände durch eigene Begehungen bekannt. Für Studien in den monsunal-wechselfeuchten Subtropen bietet sich der Gongga Shan an, wo deutliche Feuchtigkeitskontraste zu verschieden mächtigen Blockauflagen führen. Die Arbeiten sollen im Rahmen kostengünstiger Reisen in getrennten Arbeitsgruppen erfolgen.
Dieses Projekt ist Teil des interdisziplinären DeepEarthshape Verbunds zur Untersuchung der Verwitterungs- bzw. kritischen Zone (CZ) mit Bohrungen und geophysikalischen, geochemischen und mikrobiologischen Untersuchungen. Die CZ ist der oberste Teil der Erdkruste, wo Gesteine durch den Einfluss von Luft, Wasser oder biologischen Organismen mechanisch bzw. chemisch zersetzt werden. Die Mächtigkeit hängt vom Gleichgewicht zwischen Erosion und tiefen Verwitterungsprozessen ab. Die geochemische Charakterisierung der CZ hat gezeigt, dass sie viel tiefer ist als erwartet (ca. 30m). Obwohl in geringen Tiefen (1-2m) beachtliche Mengen an mikrobieller Biomasse und DNA gefunden wurden, die mit der Verwitterung zusammenhängen könnten, ist unser Verständnis der CZ und ihrer Prozesse immer noch begrenzt. Unklar sind die Tiefe der Verwitterung, die Prozesse und ihre jeweiligen Verursacher. Da die Eigenschaften der CZ mit dem Klima in Verbindung zu stehen scheinen, werden im Rahmen der DFG SPP 1803 vier Untersuchungsgebiete vorgeschlagen, die verschiedenen Klimazonen mit unterschiedlicher Vegetation, Niederschlagsmengen und Erosion angehören. Die langgestreckte Küste Chiles ist ein idealer Ort, um klimatische Abhängigkeiten im gleichen geologischen Komplex, der Küstenkordillere, zu untersuchen. Durch den Vergleich der Ergebnisse aus diesen vier Untersuchungsgebieten sollen schließlich Hypothesen für die CZ getestet werden, wie z.B. eine mögliche Verknüpfung der Verwitterungsfront mit rezenten klimagetriebenen Prozessen und der Erosion an der Oberfläche durch eine biogeochemische Rückkopplung oder mikrobielle Aktivität im tiefen Regolith durch organische Substanzen, die die Verwitterung vorantreiben. Die oberflächennahe Geophysik entwickelt sich zu einem wesentlichen Bestandteil der CZ-Untersuchungen, um hydro-geomorphologische und Verwitterungsfront-Modelle zu testen. Hier schlagen wir kombinierte geophysikalische Experimente mit P- und S-Wellen Seismik und flachen elektromagnetischen (Radiomagnetotellurischen) Messungen entlang von ca. 500m langen Profilen an allen vier Standorten vor. Die Hauptziele dieser geophysikalischen Experiment, sind a) die Abbildung der Tiefe der CZ und ihrer räumlichen Variation; b) der Zusammenhang von physikalischen Parametern mit denen, die in den Bohrkernen gefunden wurden; c) die Beurteilung, ob Bohrlochergebnisse für einen größeren Raum repräsentativ sind; d) der Vergleich von geophysikalischen Abbildern der CZ mit denen der hydro-geomorphologischen Modelle; e) das Bestimmen der Tiefe des Grundwasserspiegels und der Einfluss von Störungssystemen, die Wegsamkeiten für meteorische Wässer darstellen; f) die Kopplung seismischer Geschwindigkeiten mit elektrischen Leitfähigkeiten, um zuverlässige Schätzungen der Porosität zu erhalten und g) eine konsistente geologische Interpretation verschiedener geophysikalischer, geochemischer und mikrobiologischer Beobachtungen abzuleiten.
Im Rahmen des hier vorgeschlagenen Kooperationsprojektes werden unsere chinesischen Partner Feldversuche in drei verschiedenen Klimazonen Chinas (Peking, Nanking und Kanton (Guangzhou)) durchführen. Diese sollen durch die National Nature Science Foundation of China (NSFC) gefördert werden. Die Feldversuchsanlage wird an allen Orten identisch sein. Zusätzlich führt jede Gruppe Ergänzungsstudien gemäß der jeweiligen Arbeitsrichtung durch. Unser gemeinsames Projekt soll die relative Vorzüglichkeit von GCRPS gegenüber dem traditionellen Nassreis- bzw. Trockenreisanbau in der zweiten Reisanbausaison in der Region von Guangzhou (South China Agricultural University) untersuchen. Der Schwerpunkt wird auf den Wasserbedarf, die Stickstoffnutzungseffizienz (15N-Methode und Bilanzmethode) sowie auf N2O-, CH4 und NH3-Emissionen gelegt werden. Die Felduntersuchungen in Südchina werden durch Versuche unter kontrollierten Umweltbedingungen in Kiel unterstützt. Mit diesen Experimenten soll der Effekt von Stickstoffform und Stickstoffdüngungsrate auf die Fe-, Mn- und P-Aufnahme von Reis studiert werden. Diese Frage hat hohe Priorität, denn Ernährungsstörungen aufgrund Veränderungen des Bewässerungsmanagements wurden in verschiedenen chinesischen Provinzen im Nassreisanbau beobachtet. Weiterhin sollen die physiologische Wassernutzungseffizienz und der Effekt der Stickstoffform auf die CH4-Emissionen geprüft werden. Die kooperierenden vier chinesischen Arbeitsgruppen haben ihre jeweiligen Forschungsanträge an die NSFC eingereicht.
Die Reaktion von Böden auf erosionsbedingte Störungen ist eine der großen Unsicherheiten bei der Vorhersage von zukünftigen Treibhausgasflüssen von Böden zur Atmosphäre in Erdsystemmodellen. Das tropische Afrika ist dabei ein wichtiger globaler Hotspot von Klima- und Landnutzungswandel. Schnell wachsende Bevölkerung, Abholzung der Primärwälder zur Schaffung von Ackerflächen sowie die damit einhergehende Bodendegradation stellen die Region vor große Herausforderungen. Es wird erwartet, dass dort noch in diesem Jahrhundert bedeutende Änderungen sowohl in Bezug auf biogeochemische Kreisläufe in Böden, als auch den Fluss von Kohlenstoff (C) zwischen Boden, Vegetation und der Atmosphäre auftreten werden. Da sich der Großteil unseres Prozessverständnisses des Kohlenstoffzyklus aus den Klimazonen der mittleren Breiten ableitet, ist unklar wie sich die Kohlenstoffdynamik in den Tropen entwickeln wird. Es ist wichtig, diese Wissenslücke zu füllen, da tropische Ökosysteme Dienstleistungen von globaler Bedeutung übernehmen, wie zum Beispiel der Kohlenstoffspeicherung in Pflanzen und Böden, Biomasseproduktion und letztlich Lebensmittelversorgung der Region. Ziel des vorgeschlagenen Projektes TROPSOC ist es daher ein mechanistisches Verständnis der Kohlenstoffsequestrierung und -mineralisierung in Böden des tropischen Afrikas zu entwickeln. Die Studienflächen im östlichen Bereich des Kongo-Einzugsgebietes bieten eine einzigartige Kombination aus geologisch unterschiedlichem Ausgangsmaterial für die Bodenbildung und verschiedenen Ebenen der Störung durch den Menschen, welche unter tropisch-feuchtem Klima stattfindet. TROPSOC wird wesentlich dazu beitragen, die folgenden Fragen zu beantworten: 1. Wie werden sich Kohlenstoffflüsse und -speicherung in tropischen Systemen zwischen Böden, Pflanzen und der Atmosphäre entwickeln und unterscheiden mit Bezug auf die Steuerungsfaktoren: Geologie, Boden, Störungen durch den Menschen und Topographie? 2. Wie beeinflusst die Biogeochemie von tropischen Böden die Schwere der erosiven Störung des tropischen Kohlenstoffzyklus? 3. Wie kann man die Kontrollmechanismen der Bodenkohlenstoffdynamik in einer räumlich expliziten Weise modellieren? TROPSOC wird maßgeblich zum besseren Verständnis der Faktoren beitragen, welche die räumliche Verteilung und zeitliche Dynamik von organischen Kohlenstoff in tropischen Böden steuern. TROPSOC wird Daten und Modelle erzeugen welche die Lücke zwischen lokalem Prozessverständnis und großräumlicher Modellierung des Kohlenstoffzyklus in tropischen Böden schließt. Dies wird letztlich dazu beitragen, die Unsicherheit im Zusammenhang mit terrestrischen Kohlenstoffflüssen und der Reaktion von Böden auf Störungen zu reduzieren, was eines der größten Probleme in aktuellen Erdsystemmodellen und bei der Beurteilung von Ökosystemdienstleistungen darstellt.
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