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Bodenfunktionen

<p> <p>Der Boden erfüllt zahlreiche Funktionen. Diese Dienstleistungen sind frei Haus, sehr leistungsstark und machen den eigentlichen Wert des Bodens aus. Neben den Pflanzen und Tieren profitiert in erster Linie der Mensch davon. Sauberes Wasser und gesunde Lebensmittel sind nur mit gut funktionierenden Böden zu haben. Böden sind zwar wahre Multitalente, wollen aber gepflegt sein.</p> </p><p>Der Boden erfüllt zahlreiche Funktionen. Diese Dienstleistungen sind frei Haus, sehr leistungsstark und machen den eigentlichen Wert des Bodens aus. Neben den Pflanzen und Tieren profitiert in erster Linie der Mensch davon. Sauberes Wasser und gesunde Lebensmittel sind nur mit gut funktionierenden Böden zu haben. Böden sind zwar wahre Multitalente, wollen aber gepflegt sein.</p><p> Neuer Bericht zur Bewertung der Bodenfunktionen veröffentlicht <p>Die <a href="https://www.labo-deutschland.de/">Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Bodenschutz (LABO)</a> zeigt in einem Bericht zur bundesweiten, länderübergreifenden Bodenfunktionsbewertung eine Möglichkeit zur zusammenfassenden Bewertungsmethodik für den Bodenschutz auf. Der Bericht richtet sich primär an die Planung, um damit Entscheidungen zu harmonisieren. Bei Planungen und anderen die Bodenfunktionen beeinträchtigenden Vorhaben lassen sich nun mit einer mathematischen Formel mit einem verallgemeinernden Mittelwert auf Grundlage der blattschnittfreien <a href="https://www.bgr.bund.de/DE/Themen/Boden/Projekte/Flaechen_Rauminformationen_Boden/BUEK250/BUEK250.html">Bodenübersichtskarte 1:250.000 (BÜK 250)</a> Bewertungskonzepte bundeseinheitlich festlegen und definieren. Auch das Erweitern durch zusätzliche Kriterien oder ein Anpassen an neue Fragestellungen ist bei der neu vorgeschlagenen Methodik möglich.&nbsp;</p> Gezieltes <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/monitoring">Monitoring</a> einzelner Bodenfunktionen <p>Dr. Florian Stange von der <a href="https://www.bgr.bund.de/DE/Home/homepage_node.html">Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR)</a>, der die Arbeitsgruppe geleitet hat, sieht darin auch die Möglichkeit für „ein gezieltes Monitoring einzelner Bodenfunktionen, um zu erkennen, wie gut ein Boden seine vielfältigen Aufgaben erfüllt und wo er geschützt oder verbessert werden muss“. Gerade beim Leitungsbau von Erdkabeln und anderen länderübergreifenden Planungen hatten sich Defizite gezeigt. Bodeninformationen und Bewertungsverfahren werden auf unterschiedlichen Ebenen benötigt, doch enden bodenkundliche Datengrundlagen und Bewertungen derzeit meist an Landesgrenzen. Um eine einheitliche Bewertungsgrundlage der natürlichen Bodenfunktionen und der Archivfunktion nach Bundes-Bodenschutzgesetz (BBodSchG) zu erhalten, erfordert dies eine Methodenanpassung.&nbsp;</p> Bericht der LABO/BLA-GEO Arbeitsgruppe ist online abrufbar <p>Der Bericht vom 27. August 2025, den die von der LABO und dem <a href="https://www.infogeo.de/Infogeo/DE/Gremien/BLA_GEO/bla_geo_node.html">Bund/Länder-Ausschuss Bodenforschung (BLA-GEO)</a> eingesetzten Arbeitsgruppe zuvor erarbeitet hatte, ist nach Billigung durch die <a href="https://www.umweltministerkonferenz.de/">Umweltministerkonferenz (UMK)</a> seit Ende Dezember 2025 online abrufbar. Neben der Ausweisung einheitlicher Bewertungsmethoden für Bodenfunktionen empfiehlt er für die zusammenfassende Bewertung eine Mittelwertbildung mithilfe des sogenannten Hölder-Mittels. Dieses transparente Verfahren kommt den vielfach in den Bundesländern verwendeten Entscheidungsbäumen nahe – hierbei kommt eine 5-stufige Klassifizierung und die Verwendung eines p-Wert von 4 infrage. Zu den Herausforderungen bei der Erarbeitung des Berichts zählten die Suche nach einem Vereinheitlichungsverfahren zu den positiven Entwicklungen in den unterschiedlichen Ländern, die bereits im Vollzug etablierten landesweiten Bewertungen sowie unterschiedliche Datenbestände und verwendete Zusatzdaten. Thematisch komplex zeigte sich auch das länderübergreifende Prüfen der Empfindlichkeit von Böden und die Empfindlichkeit der Bodenfunktionen. Die Kenntnis der Bodenempfindlichkeit ist schließlich entscheidend für eine nachhaltige Bodennutzung und den Schutz vor Degradation, also der Verschlechterung der Bodenqualität.&nbsp;</p> Aspekte für eine Weiterbearbeitung verbleiben <p>Der Bericht zeigt auch auf, dass weitere Arbeiten nötig sein werden: Einerseits das Erweitern um die Klimafunktion des Bodens inklusive einer stärkeren Berücksichtigung von Klimadaten, Geländemodellen und Nutzungsdaten. Andererseits ein stärkeres Berücksichtigen der Funktion des Bodens als Lebensgrundlage und Lebensraum für Tiere und Bodenorganismen. Diese Aspekte zu integrieren, wird die Aufgabe einer neu zu konstituierenden Arbeitsgruppe sein. Doch zunächst sollen auf der Basis des Berichts in Kürze nun auch kartenbasierte Anwendungen für das neue Bewertungsverfahren entwickelt und in einem Geoportal wie infogeo.de oder geoportal.de allgemein verfügbar werden.</p> <p>Näheres: <a href="https://www.labo-deutschland.de/Veroeffentlichungen-Vorsorgender-Bodenschutz.html">https://www.labo-deutschland.de/Veroeffentlichungen-Vorsorgender-Bodenschutz.html</a> ; <a href="https://www.bgr.bund.de/SharedDocs/Meldungen/DE/Allgemeines/2026/2026-01-08_bodenfunktionen.html">https://www.bgr.bund.de/SharedDocs/Meldungen/DE/Allgemeines/2026/2026-01-08_bodenfunktionen.html</a></p> </p><p> Böden sichern unsere Ernährung <p>Unser täglich Brot und ein reichhaltiges Angebot an gesunden Lebensmitteln sind für mitteleuropäische Verbraucher selbstverständlich. Garant dafür sind intakte Böden. Etwa die Hälfte der Fläche Deutschlands wird landwirtschaftlich genutzt. Sei es für den Anbau von Pflanzen und den direkten Verzehr oder für die Tiermast. Im Schnitt werden in Deutschland je nach <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/witterung">Witterung</a> mehr als 40 Millionen Tonnen Getreide oder zehn Millionen Tonnen Kartoffeln geerntet. In jüngster Zeit werden auf immer mehr Ackerflächen Energiepflanzen angebaut, die national und international in Konkurrenz zum Anbau von Lebensmitteln treten.</p> <p>Ackerbaulich genutzte Böden existieren vor allem dort, wo die Böden von Natur aus sehr ertragreich sind. Die weniger guten Böden befinden sich unter Wald oder sind Wiesen und Weiden. In der Nähe guter Böden und bevorzugter Landwirtschaftsflächen haben sich in historischer Zeit Siedlungen und Städte entwickelt. Diese Aufteilung der Landschaft ist bis heute noch gut zu erkennen. Dennoch haben sich im Zuge der wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Veränderungen die Nutzung sowie die Wertschätzung des Bodens gewandelt. Bebaute Flächen und sich vergrößernde Städte und Gemeinden nehmen in den meisten Regionen zu. Wertvolle und ertragreiche Böden werden zu Gunsten anderer Nutzungen aufgegeben.</p> <p>Die zentralen Bodeneigenschaften Humusgehalt, <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/korngroesse">Korngröße</a> und die Bodenstruktur prägen neben dem herrschenden <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klima">Klima</a> die Bodenfruchtbarkeit. Im Zusammenspiel mit der Bewirtschaftung und Bestellweise resultieren daraus gute oder weniger gute Wachstumsbedingungen auf einem Boden. In der modernen Landwirtschaft werden diese Wachstumsbedingungen künstlich beeinflusst und so Erträge gesteigert. Dies verändert aber die natürlichen Bodeneigenschaften nicht immer positiv. Böden können aus verschiedenen Gründen langfristig ihre natürliche Ertragsfähigkeit verlieren: wegen der gezielten Zufuhr von Nährstoffen in Form von mineralischen Düngemitteln, der maschinellen Bodenbearbeitung, dem Einsatz von Pflanzenschutzmitteln und mancherorts, weil die dreigliedrige Fruchtfolge aufgegeben wurde. Im Gesetz zum Schutz der Böden ist deswegen die Vorsorge der oberste Grundsatz.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/gemuese_s.marahrens.jpg"> </a> <strong> Rund ein Drittel der Nahrung wird weltweit weggeworfen. </strong> Quelle: S. Marahrens / Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/01_nutzung_2011_website_2013_0.jpg"> </a> <strong> Die Hälfte der Böden in Deutschland wird landwirtschaftlich genutzt. </strong> <br>Daten aus dem Jahr 2011. Quelle: FG II 2.7 / Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/01_nutzung_2011_website_2013_0.jpg">Bild herunterladen</a> (513,15 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/gerste_s.marahrens.jpg"> </a> <strong> Gerste kurz vor der Ernte. Etwa 10 Millionen Tonnen werden jedes Jahr in Deutschland geerntet. </strong> Quelle: S. Marahrens / Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/02_erntemengen_website_2013.jpg"> </a> <strong> Erntemengen in Deutschland. Alleine rund 40 Millionen Tonnen Getreide werden jedes Jahr geerntet. </strong> Quelle: FG II 2.7 / Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/02_erntemengen_website_2013.jpg">Bild herunterladen</a> (309,79 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/mais_s.marahrens.jpg"> </a> <strong> Der Maisanbau hat sich in den letzten Jahren stark ausgeweitet. </strong> Quelle: S. Marahrens / Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/mais_s.marahrens.jpg">Bild herunterladen</a> (2,09 MB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/03_anbauflaechen_website_2013.jpg"> </a> <strong> Die Verteilung der Anbaufläche in Deutschland. Mais verzeichnet Steigerungsraten. </strong> Quelle: FG II 2.7 / Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/03_anbauflaechen_website_2013.jpg">Bild herunterladen</a> (303,11 kB) Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> Böden sind vielfältige Lebensräume <p>Boden ist Lebensraum für Pflanzen und Tiere. Die im Boden lebenden pflanzlichen Vertreter bestehen aus Pilzen, Algen und Flechten. Sie leisten den Hauptteil bei allen Zersetzungsvorgängen. Bei der Zersetzung der toten organischen Bestandteile wie Laub und Ernteresten werden Nährstoffe für die Pflanzenwurzeln verfügbar gemacht. Die Zahl der Lebewesen in einer Handvoll Boden übertrifft die der Weltbevölkerung.</p> <p>Die Bodentiere bestehen je nach ihrer Größe beispielsweise aus sehr kleinen Fadenwürmern, mittelgroßen Milben, Regenwürmern bis hin zu Wühlmäusen und Maulwürfen. Die Bodentiere bauen durch ihr Wühlen und Graben die Struktur des Bodens auf. Sie durchmischen die mineralischen Bodenkörner unterschiedlicher Größe mit den organischen Bestandteilen. So erzeugen sie Hohlräume für den Wasser- und Lufttransport. Die Bodentiere sind der Garant für eine gewachsene Bodenstruktur, die im Vergleich zu einem frisch verkippten oder gepflügten Boden eine hohe Bodenqualität garantiert.</p> <p>Besonders Regenwürmer leisten einen wichtigen Beitrag für die Verkittung organischer und mineralischer Bestandteile des Bodens. Das ist eine Grundvoraussetzung für das Wasser- und Nährstoffangebot für die Pflanzen. Die besten Lebensbedingungen finden Bodenlebewesen in einem lockeren, gut durchlüfteten Boden mit günstigen Temperatur- und Feuchteverhältnissen.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/bodentiere_steinlaefer_s.marahrens.jpg"> </a> <strong> Ein Steinläufer in einer Petrischale </strong> <br>Der Steinläufer versteckt sich unter einem Blatt. Der Vertreter wird zwei bis drei Zentimeter groß. Quelle: S. Marahrens / Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/05_lebewesen_website_2013.jpg"> </a> <strong> Im Boden leben pflanzliche Spezies und Tiere. Der Regenwurm ist der Star unter den Tieren. </strong> Quelle: FG II 2.7 / Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/05_lebewesen_website_2013.jpg">Bild herunterladen</a> (486,26 kB) Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> Böden archivieren Kulturgeschichte <p>Der Boden ist ein Archiv, in dem wir lesen können wie in einem Buch. Denn Boden bildet in seiner vertikalen Abfolge die Geschichte unserer Natur- und Kulturlandschaft eindrucksvoll ab. Unsere heutigen Böden sind das Ergebnis einer nacheiszeitlichen Entwicklung, die vor circa 10.000 Jahren begann und die Umwelt- und Nutzungsbedingungen in diesem Zeitraum widerspiegelt. Der Aufbau der Böden verrät etwas über das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klima">Klima</a> im Bildungszeitraum und gibt eindeutige Indizien über menschliche Handlungsweisen und Kulturtechniken. Böden konservieren archäologische Fundstücke und geben Hinweise auf die frühere Bewirtschaftung von Äckern und Weiden.</p> <p>Beispielsweise führten mittelalterliche Rodungen von ganzen Wäldern und in der Folge eine fehlende Bodenbedeckung bei starken Regenfällen zu folgenschweren Erosionsereignissen, die bis heute in der Landschaft sichtbar sind. Es lagerten sich „Böden über Böden“ ab, die so genannten Kolluvien. Bei <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/erosion">Erosion</a> durch Wind entstanden Dünen im Landesinneren. Die berühmten Heideflächen sind Landschaften, die einzig auf die menschliche Kulturtechnik der Plaggenwirtschaft&nbsp; zurückgehen. Ohne den aktiven Eingriff des Menschen würden auf Heideflächen in relativ kurzer Zeit wieder Wälder wachsen. Ackerflächen, die durch eine leichte Wellenform der Bodenoberfläche gekennzeichnet sind, werden als „Wölbäcker“ bezeichnet. Sie entstanden ebenfalls in der Folge einer Anbautechnik aus dem Mittelalter: Die Abfolge von Furchen und Scheiteln sicherte den Ertrag sowohl in trockenen als auch in feuchten Jahren. Die heutige Bebauung in Siedlungsgebieten und die Belastung mit zu hohen Nährstoffgaben und Schadstoffen, werden über lange Zeiträume im Archiv Boden nachlesbar bleiben.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/varusschlacht_s.marahrens.jpg"> </a> <strong> Auf dem Gelände der Varusschlacht finden sich im Boden Zeugnisse aus der Römerzeit. </strong> <br>Museum und Park Kalkriese im Osnabrücker Land. www.kalkriese-varusschlacht.de Quelle: S. Marahrens / Umweltbundesamt Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> Böden sind Wasserspeicher <p>Boden besteht aus einer Vielzahl mineralischer Partikel zwischen denen sich Hohlräume befinden, die so genannten Poren. Die Größe der Poren variiert je nach Körnung und der Struktur des Bodens, die im Wesentlichen eine Folge der Aktivität der Bodenlebewesen ist. Die Poren sind entweder mit Luft oder mit Wasser gefüllt. Sie ermöglichen je nach Größe den schnellen Transport des Wassers in tiefere Schichten oder speichern es als Bodenwasser. Ein Boden, der vorwiegend aus Sand besteht, transportiert das Wasser schnell und kann deswegen wenig Bodenwasser für die Pflanzen speichern. Dagegen besitzt ein Boden, der sich hauptsächlich aus Schluff zusammensetzt, viele mittelgroße Poren, die Wasser lange speichern können. Pflanzen werden so gut mit Luft, Wasser und Nährstoffen versorgt. Für das gesamte Speichervolumen ist auch die vertikale Mächtigkeit des Bodens, seine Entwicklungstiefe entscheidend. Deswegen sind mächtige, gewachsene Böden von so großer Bedeutung. Da Böden Wasser speichern können, geben sie Regenwasser verzögert an Bäche und Flüsse ab und mindern so das Hochwasserrisiko. Diese sogenannte Retention des Wassers ist jedoch nur auf unbebauten Böden möglich. Unbebaute Böden sind zudem die Voraussetzung für das Grundwasser und unsere Versorgung mit Trinkwasser.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/06_wasserspeicher_website_2013.jpg"> </a> <strong> Schematische Darstellung von Boden als Wasserspeicher </strong> <br> <p>Nicht bebaute Böden speichern Wasser. Das bremst Hochwasserwellen und sichert die Wasserversorgung.</p> Quelle: S. Marahrens / Umweltbundesamt </p><p> Böden filtern Verunreinigungen <p>Boden ist aufgrund seiner Partikelstruktur und den physikochemischen Eigenschaften in der Lage, chemische Elemente und Verbindungen zu filtern, zu neutralisieren und zu binden. Das gilt sowohl für Nährstoffe als auch für alle Stoffe, die giftig oder toxisch wirken können. Infolgedessen verhindert der Boden den Transport von Schadstoffen in das Grundwasser und damit langfristig in unser Trinkwasser. Je nach Korngrößenzusammensetzung, Menge an Humus und der Höhe des pH-Wertes ist die Leistung des Filters hoch oder weniger hoch. Entscheidend sind die menschliche Nutzung und die Menge der Schadstoffe, mit denen der Boden in Berührung kommt. Denn unsere Böden sind nur bis zu einem bestimmten Maß in der Lage, diese Herkulesaufgabe zu stemmen.</p> <p>Bei der Filterung werden Schadstoffe und generell alle Elemente und Verbindungen, die im Bodenwasser gelöst sind, an Humus- und Tonpartikeln gebunden. Das bedeutet, dass ein Boden mit hohen Anteilen der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/korngroesse">Korngröße</a> Ton viel besser filtern kann als ein reiner Sandboden. Verändert sich die Chemie des Bodens, können die zunächst gebundenen Stoffe wieder mobilisiert werden. Dies ist der Fall, wenn bei zunehmender <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/versauerung">Versauerung</a> der Böden der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/ph-wert">pH-Wert</a> sinkt.</p> <p>Chemische Verbindungen können im Boden neutralisiert werden. Bei dieser Pufferung werden die Verbindungen durch eine chemische Reaktion verändert und verlieren die ursprüngliche Struktur. Ein Beispiel ist die Pufferung von Säuren. Beispielsweise wird Salpetersäure, die aus Stickstoffverbindungen in der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/atmosphaere">Atmosphäre</a> stammt, im Boden neutralisiert. Das funktioniert so lange, wie im Boden genügend Kapazität vorhanden ist, um die notwendigen chemischen Vorgänge aufrechtzuerhalten. Besonders leistungsfähig dafür sind Carbonate und Tonminerale. Sind diese aufgebraucht, versauert der Boden zusehends und die pH-Werte sinken in einen besonders niedrigen Bereich. Dieser Zustand ist bei vielen Waldböden erreicht. Daher werden die betroffenen Böden künstlich gekalkt. Da die Ackerböden Mineraldünger erhalten und ohnehin regelmäßig gekalkt werden, liegen die pH-Werte in einem günstigeren Bereich.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/07_stofffilter_website_2013_0.jpg"> </a> <strong> Böden filtern und neutralisieren allerhand Schadstoffe. Davon profitieren Mensch und Umwelt. </strong> Quelle: S. Marahrens / Umweltbundesamt </p><p> Böden beeinflussen das Klima <p>Boden ist neben den Weltmeeren und Wäldern ein großer Kohlenstoffspeicher. Der Humus im Boden, also der Anteil zersetzter und umgewandelter organischer Substanz, enthält Kohlenstoff, der so der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/atmosphaere">Atmosphäre</a> entzogen ist. Neben dem positiven Effekt auf das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klima">Klima</a> hat der Boden auch einen direkten Einfluss auf die unmittelbare Umgebung.</p> <p>Die im Boden gespeicherte Wärme und die von den Pflanzen gesteuerte <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/verdunstung">Verdunstung</a> des Bodenwassers beeinflussen die Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit vor Ort. Der Temperaturunterschied zwischen bebauten und unbebauten Bodenoberflächen ist immens. Ein bewachsener Boden sorgt über die Verdunstung für erhebliche Abkühlung. Darüber hinaus erwärmt sich ein bewachsener Boden weniger stark als eine Asphaltdecke. Der Effekt ist an warmen Sommertagen sehr schön in Parkanlagen oder im Wald spürbar.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/08_klimaregler_website_2013.jpg"> </a> <strong> Böden beeinflussen das Klima auf lokaler und globaler Ebene. </strong> Quelle: FG II 2.7 / Umweltbundesamt </p><p> Böden bedecken Bodenschätze <p>In Deutschland verbraucht jeder Mensch im Laufe seines Lebens nach Berechnungen der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe etwa 1.000 Tonnen Rohstoffe. Die Gesamtmenge verteilt sich mit unterschiedlichen Anteilen auf mineralische, energetische und metallische Bodenschätze. Der Abbau dieser Rohstoffe ist jedoch mit sichtbaren Eingriffen in die Landschaft und einer Zerstörung des natürlich gewachsenen Bodens verbunden. In Deutschland ist daher die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/rekultivierung">Rekultivierung</a> während und nach den Abbaumaßnahmen inzwischen fester Bestandteil der Rohstoffgewinnung.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/sandabbau_rohstoffgewinnung_s.marahrens.jpg"> </a> <strong> Bevor Sand gewonnen werden kann, wird der Boden entfernt. </strong> Quelle: S. Marahrens / Umweltbundesamt Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Erosionsprozesse in degradierten Arganbeständen in Südmarokko

Boden und Vegetation endemischer Arganbestände in Marokko werden durch Expansion und Intensivierung der Agrarwirtschaft sowie Überweidung zunehmend degradiert. Überschirmte Flächen nehmen ab, unbedeckte Flächenanteile zwischen den Arganien nehmen zu. Infolge verminderter Infiltration steigen Oberflächenabfluss- und Bodenabtragsraten stark an. Auf den degradierten Böden kann sich nur lückenhafter Unterwuchs (Krautige und Gras) und kein Jungwuchs mehr ausbilden. Durch Untersuchungen verschieden stark degradierter Arganbestände werden in diesem Vorhaben Grenzwerte herausgearbeitet, ab denen bodenerodierende Prozesse initiiert werden, sowie solche, ab denen von einer Dynamisierung der Prozesse, insbesondere Rinnen- und Gully-Erosion, auszugehen ist. Dazu werden in drei Testgebieten im Hohen und Anti-Atlas eingezäunte Aufforstungsflächen mit ungeschützten Flächen auf verschiedenen Hangneigungen verglichen. Die Entwicklung der Bestandsdichten wird mit hochauflösenden CORONA-Satellitenbildern aus dem Jahr 1968 und großmaßstäbigen Luftbildern von 2017/18 quantifiziert, welche mit unbemannten Fluggeräten (UAVs) aufgenommen werden. Die Wuchsform der Bäume wird mit Structure from Motion (SfM)-Verfahren (3D-Modelle aus Multikopter-Aufnahmen) dokumentiert und klassifiziert. Untersuchungen zur Korngrößenverteilung, Aggregatstabilität, organischen Bodensubstanz und Bodennährstoffen sollen hypothesengeleitet den - mit steigendem Abstand der Bäume - sinkenden Einfluss der baumüberschirmten Fläche auf die erweiterten Zwischenbaumflächen aufzeigen. Mit Beregnungsversuchen und Infiltrationsmessungen werden Erodibilität und Infiltrationsvermögen der Zwischenbaumflächen in verschiedenen Degradationsstadien untersucht. Der Sedimentaustrag aus linearen Erosionsformen wird durch ein SfM-Monitoring mittels 3D-Modellen quantifiziert. Steinbedeckung und Viehwege lassen sich aus den selbst erstellten Luftbildern ermitteln. Viehzählungen und Interviews mit Schlüsselinformanten ergänzen die Kenntnisse über den Beweidungsdruck durch Schafe und Ziegen auf die Arganbestände. Anhand der Untersuchungen zur Degradation von Bestandsdichten, Zwischenbaum- und baumüberschirmten Flächen können die Arganbestände in mit Werten unterfütterte Stabilitätsklassen unterteilt werden. Die durch das Multi-Methoden-Konzept erarbeiteten Grenzwerte zeigen die Dynamisierung der Bodenerosionsprozesse unter Arganbeständen und belegen, dass bestimmte Erosionsprozesse verschiedenen Degradationszuständen der Fläche sowie unterschiedlichen Bestandsdichten zugeordnet werden können. Dies ist eine notwendige Voraussetzung für die nachhaltige Bewirtschaftung der Arganbestandsflächen.

Was bestimmt die Konzentration von Aerosolpartikeln in der marinen Grenzschicht über dem atlantischen Ozean?

Aerosolpartikel spielen eine wichtige Rolle für das regionale und globale Klima. Weltweit gibt es deshalb zahlreiche Messstationen, von denen allerdings nur ein kleiner Teil die marine Grenzschicht (MBL) erfasst, obwohl etwa 70% der Erdoberfläche mit Wasser bedeckt sind. Dieses Projekt soll dazu beitragen, das Wissen über Quellen und Austauschprozesse von Aerosolpartikeln in der MBL mithilfe einer Messkampagne über den Azoren im Nordostatlantik, welche nahezu unbeeinflusst von lokalen Quellen sind, zu verbessern.Die zentrale Hypothese ist, dass sowohl Ferntransport aus Nordamerika, als auch Partikelneubildung in der freien Troposphäre (FT) und an Wolkenrändern mit anschließendem Vertikaltransport wesentlich zur Anzahlkonzentration der Aerosolpartikel in der MBL beitragen. Das Verständnis der Partikelquellen und Senken zusammen mit dem vertikalen Partikelaustausch zwischen MBL und FT ist daher eine Grundvoraussetzung für die Vorhersagbarkeit der Partikelanzahlkonzentration in den unteren Schichten der MBL wo sie z.B. für die Wolkenbildung von großer Bedeutung ist. Diese Prozesse sind bisher über dem offenen Ozean nur unzureichend quantifiziert. Zur Verifizierung der Hypothese sollen vertikale Austauschprozesse und Partikelquellen über den Azoren mit hoher räumlicher Auflösung untersucht werden. Dazu werden mit einer am TROPOS entwickelten hubschraubergetragenen Messplattform Partikelanzahlkonzentration und Vertikalwind mit einer zeitlichen Auflösung gemessen, die erstmalig eine direkte Bestimmung des vertikalen turbulenten Partikelflusses in verschiedenen Höhen ermöglicht. Die hierfür notwendigen schnellen Partikelmessungen von mind. 10 Hz werden durch den Einsatz eines schnellen Partikelzählers ermöglicht, welcher am TROPOS im Rahmen eines abgeschlossenen DFG-Projektes entwickelt und erfolgreich eingesetzt wurde. Durch dieses Gerät ist es ebenfalls möglich zu prüfen, ob auch in dieser Region regelmäßig die Neubildung von Aerosolpartikeln an Wolkenrändern stattfindet, wie es an Passatwolken auf Skalen von wenigen Dekametern beobachtet wurde. Weiterhin werden Anzahlgrößenverteilungen von Aerosolpartikeln sowie Absorptionskoeffizienten bei drei Wellenlängen bestimmt. Damit sind Rückschlüsse auf die Herkunft der untersuchten Aerosolpartikel möglich.Da die Hubschrauberflüge zeitlich begrenzt sind und damit nur Momentaufnahmen darstellen, werden zusätzlich kontinuierliche Messungen der Partikelanzahlgrößenverteilung an zwei bodengebundenen Stationen installiert. Eine dieser Stationen ist wenige Meter über Meeresniveau gelegen, die andere auf 2200 m und somit in der FT. Damit wird auf der Basis kontinuierlicher Messungen über einen Zeitraum von einem Monat die Untersuchung der Austauschprozesse zwischen MBL und FT ermöglicht. Mit Hilfe der gewonnen Datensätze können Einflüsse globaler Klimaänderungen auf das lokale Klima und mögliche Rückkopplungseffekte über den Einfluss von Aerosol auf Wolken in dieser Region besser eingeordnet werden.

Bestimmung partikelgebundener PAK, NPAK und 3-Nitrobenzanthron sowie ihre Verteilung auf verschiedene Ultrafeinstaubfraktionen von Emissionsquellen

Als ultrafeine Partikel werden Teilchen mit Durchmessern kleiner als 100 nm bezeichnet. Die ultrafeinen Partikel entstehen in Verbrennungsprozessen, die unter Sauerstoffmangel stattfinden. Hierbei sind u.a. der Straßenverkehr mit seinen unzähligen instationären Verbrennungen, Industrieprozesse und Hausbrand zu nennen. Partikel dieses Größenbereichs können sehr spezielle chemische oder physikalische Wechselbeziehungen mit der Umgebung eingehen. Man beobachtet bei ultrafeinen Partikeln vorwiegend Diffusion, wogegen sich größere Teilchen eher durch Anlagerung bzw. Sedimentation auszeichnen (Limbach, 2005). In der Europäischen Union gilt seit Januar 2005 ein Grenzwert für Feinstaub, d.h. für Partikel kleiner als 10ìm (PM10), vorgeschrieben. Für ultrafeine Partikel gibt es in Europa bisher keine eigenen Grenzwerte. In einem bis dahin einmaligen Projekt wurde die Entwicklung der Belastung mit ultrafeinen Partikeln in Erfurt über zehn Jahre quantitativ bestimmt. Dabei wurde ein deutlicher Anstieg festgestellt (Krug, 2005). Die Korngrößen des Ultrafeinstaubs können das menschliche Respirationssystem erreichen. Man spricht daher vom inhalierbaren Anteil des Feinstaubs. Partikel kleiner als 100 nm werden als noch gefährlicher eingestuft, da sie lungengängig sind. Wegen ihrer geringen Größe können einzelne ultrafeine Partikel ein Lungenepithel durchqueren. Ein Weitertransport zu Leber, Knochenmark oder Herz ist möglich. Die Ultrafeinpartikel können sich in der Lunge bis zu mehreren Monaten ablagern bzw. verbleiben (WHO,1997). Es sind einige Verfahren entwickelt worden, um die PAK-Belastung auf Menschen zu erfassen und ihre Auswirkungen zu beschreiben. Dabei wurde Benzo(a)Pyren oft als Indikator für die Präsenz von karzinogenen PAK in der Umwelt genutzt. Verbreitet ist zum Beispiel die Bestimmung von PAK in Blut oder Urin und die Untersuchung der Auswirkungen von PAK auf den Metabolismus in Organen wie Niere und Leber (Larsen, 1995). Die Exposition durch NPAK erfolgt hauptsächlich über die Luft. Es gibt bislang wenige Studien, welche die Langzeitwirkung der inhalativen Aufnahme untersuchen. Darüber hinaus gelten auch die Metaboliten der NPAK als kanzerogen (Uhl, 2007). Laut WHO gibt es erheblichen Forschungsbedarf hinsichtlich der Exposition der Menschen und der Wirkungen von NPAK auf die menschliche Gesundheit (IPCS 2003). Obwohl die NPAK nur einen Bruchteil (1 bis 10Prozent) der PAK ausmachen (Nielsen, 1984), ist spezielle Aufmerksamkeit wegen ihrer hohen biologischen Aktivität notwendig. Zahlreiche NPAK wirkten in Tierversuchen deutlich mutagen und kanzerogen (Fiedler et.al, 1990). Über ihr Verhalten und ihre Anreicherung in Boden und Staub ist bis jetzt noch sehr wenig bekannt. Ebenso wenig wie über deren Metabolismus und Akkumulation in biologischem Gewebe (Fiedler et al., 1991, Fieder und Mücke 1990). (...)

EasyGSH-DB: Sedimentologie [csv] (1996, 2006, 2016)

Masseprozentuale Kornfraktionierung (¼-ϕ-Intervalle) Definition: Eine Summenkurve ist eine kontinuierliche, monotone mathematische Funktion, die an jeder Stelle einen Masseanteil für die entsprechende Korngröße darstellt. Um diese Funktion menschenlesbar abspeichern zu können, wird sie in vorgegebenen Intervallen diskretisiert, hier in der ϕ-skalierten Summenkurve in ¼-ϕ-Schritten. Datenerzeugung: Die Basis für sedimentologische Auswertungen bilden Oberflächensedimentproben, die im Rahmen des Projektes EasyGSH mittels anisotroper Interpolationsverfahren und unter Berücksichtigung hydrodynamischer Faktoren und Erosions- und Sedimentationsprozesse von Einzelproben verschiedener Jahre auf ein für ein Jahr gültiges Raster interpoliert wurden. An jedem dieser Rasterknoten liegt die Sedimentverteilung daher als Summenkurve vor. Für die Deutsche Bucht liegt dieses Basisprodukt für die Jahre 1996, 2006 und 2016 im 100 m Raster, für die Ausschließliche Wirtschaftszone Deutschlands für das Jahr 1996 im 250 m Raster vor. Aus diesen Summenkurven wird im Wertebereich ϕ = -10 bis ϕ = 10 in ¼-ϕ-Schritten der aufsummierte Masseanteil des jeweiligen Intervalls errechnet und tabellarisch hinterlegt. Produkt: 100 m Raster der Deutschen Bucht (1996, 2006, 2016) beziehungsweise 250 m Raster der Ausschließlichen Wirtschaftszone (1996), an denen für jeden Rasterknoten folgende Informationen bereitgestellt werden: • Information zum Datenersteller (durch Interpolation und Rasterung smile consult GmbH) • Probenbezeichnung (durch Interpolation und Rasterung laufende Nummer) • Gültigkeitsdatum der Kornverteilung • Lage der Kornverteilung • Höhe der Kornverteilung • Koordinatensystem • Median-Korndurchmesser d50 • Tabellarische Auflistung der ¼-ϕ-Intervalle mit ihren Masseanteilen Das Produkt wird im CSV-Format bereitgestellt. Zitat für diesen Datensatz (Daten DOI): Sievers, J., Rubel, M., Milbradt, P. (2020): EasyGSH-DB: Themengebiet - Sedimentologie. Bundesanstalt für Wasserbau. https://doi.org/10.48437/02.2020.K2.7000.0005 English Download: The data for download can be found under References ("Weitere Verweise"), where the data can be downloaded directly or via the web page redirection to the EasyGSH-DB portal.

Schwerpunktprogramm (SPP) 527: Bereich Infrastruktur - International Ocean Discovery Program, Teilprojekt: Dynamik des Antarktischen Eisschildes während des letzten glazialen Zyklus (AIS-DIS)

Durch die Klimaerwärmung der letzten Jahrzehnte hat sich der Eismassenverlust des Antarktischen Eisschildes (AIS) verstärkt. Das ist gesellschaftlich relevant, da der globale Meeresspiegel in naher Zukunft substantiell ansteigen könnte. Eine Reihe wissenschaftlicher Disziplinen versuchen daher den Istzustand des AIS besser zu verstehen, um fundierte Prognosen für die Zukunft liefern zu können. Im Projekt AIS-DIS würden wir gerne die Dynamik des AIS für Schlüsselzeiträume der Vergangenheit besser verstehen, damit Modelle kalibriert und künftige Vorhersagen verbessert werden können. Wir werden unsere Studien auf den letzten glazialen Zyklus konzentrieren, und zwar speziell auf die Terminationen 1 und 2, da der Eismassenverlust während dieser natürlichen Klimaerwärmungen am größten war. Unsere Untersuchen sollen sich auf die sog. Iceberg Alley konzentrieren. Es handelt sich dabei um ein einzigartiges Portal durch das die meisten Eisberge, die von der Antarktis abbrechen, hindurchdriften und dann über unseren Kernstationen abschmelzen. Deswegen ist dies die einzige Region, in der ein repräsentatives und integriertes Signal des Antarktischen Eismassenverlustes durch die Zeit hinweg gewonnen werden kann. Während der IODP Expedition 382 werden zum ersten mal lange Bohrkerne aus der Iceberg Alley entnommen. Wir möchten gerne die oberen 80-120 m an vier Kernstationen innerhalb des Scotia-Meeres untersuchen (zwei aus dem Pirie-Becken und zwei aus dem Dove-Becken). Unser Ziel ist es, Zeitpunkt, Geschwindigkeit und Ausmaß der Eismassenverlustes zu entschlüsseln. Das soll hauptsächlich dadurch erreicht werden, dass Eisberg transportiertes Material (IBRD) analysiert wird - grobkörnige Sedimentpartikel, die im Eisberg eingeschlossen sind, beim Schmelzen losgelassen werden, und schließlich im Sediment des tiefen Ozeans abgelagert und archiviert werden. Zunächst werden wir jüngst dokumentierte Staub-Klima Kopplungen implementieren und zwar durch die Korrelation von magnetischer Suszeptibilität, Ca und Fe zu Staubanzeigern antarktischer Eiskerne. Dadurch sollen hochauflösende Altersmodelle für die letzten ca. 140 ka etabliert werden. Anzeiger für IBRD sollen anhand von 2D-Radiographien, Korngrößenanalysen und XRF-Scandaten gewonnen werden. Um unsere Ergebnisse in einen größeren paläoklimatischen Kontext zu stellen, wollen wir weiterhin die sog. Fourier Transformierte Infrarot Spektroskopie sowie Farbreflexionsmessungen (L*a*b*) einsetzen. Durch die Zusammenarbeit mit weiteren Wissenschaftlern der IODP Expedition 382 sollen unabhängige Altersangaben anhand von Aschen und der Relativen Paläointensität geliefert werden sowie die Herkunft des IBRD mittels geochemischem Fingerabdruck entschlüsselt werden. Die Resultate des Projektes AIS-DIS sollen weiterhin in Eis-, Ozean-, und Klimamodelle implementiert, und die Ergebnisse als gemeinsame Leistung in hochangesehenen Journalen publiziert werden.

Verteilung mineralischer Rohstoffe in der deutsche Nordsee – potenzielle Spülsandvorkommen im Niedersächsischen Küstenraum Tiefenentnahme Bohrdatenauswertung bis 20m GOK (WMS Dienst)

Die Karte Verteilung mineralischer Rohstoffe in der deutsche Nordsee – potenzielle Spülsandvorkommen im Niedersächsischen Küstenraum stellt Informationen zur Verbreitung von Sedimenten dar, die als geeignet zur Gewinnung für Küstenschutzzwecke klassifiziert wurden. Hintergrund für die Ausweisung der vorrangig mittelsandigen Vorkommen ist der kontinuierlich hohe Bedarf dieses mineralischen Rohstoffs, der sich durch die langfristig zunehmende Belastung der Ostfriesischen Inseln im Zuge des säkularen Meeresspiegelanstiegs und potenziellen Auswirkungen des Klimawandels ergibt. Die Karten umfassen den Bereich nördlich der Ostfriesischen Inseln, der durch die -8 m NN Isobathe im Süden und das Verkehrstrennungsgebiet im Norden begrenzt wird. Die Aussagetiefe variiert zwischen den Auswertungen zu einer möglichen Flächenentnahme bis 3 m Teufe unter GOK und der Option zur Tiefenentnahme bis 20 m unter GOK. Entsprechend der Fragestellung wurden Bohrdaten in den Teufenintervallen 0-3 m, 0-10 m und 0-20 m ausgewertet. Die Legende umfasst 2 Klassen und kennzeichnet in den genannten Teufenbereichen potenzielle Vorkommen von Sand (allgemein) und präzisiert falls auswertbar, das gesuchte Korngrößenspektrum von Fein- bis Mittelsand. Ergänzend ist für die Meeresbodenoberfläche der Median der Korngrößenverteilung von flächenhaft (Raster) entnommenen Proben in 3 Klassen von 150-300 µm dargestellt. Grundlage der Kartendarstellungen sind Sedimentproben von der Meeresbodenoberfläche bis zu einer Teufe von 20 cm sowie Schichtbeschreibungen von Bohrungen, die bis Juni 2011 im Niedersächsischen Küstenraum zur Verfügung standen. Die Grundlagendaten sind in Datenbanken beim BSH und LBEG abgelegt, zukünftig erhobene Daten werden darin integriert. Lockersedimente werden entsprechend ihrer Korngrößen nach DIN EN 14688-1 eingeteilt: Ton (Korngröße <0,002 mm); Schluff (Korngröße 0,002 bis 0,063 mm); Sand (Korngröße 0,063 bis 2,0 mm); Kies (Korngröße 2,0 bis 63 mm); Steine und Blöcke (>63 mm). Auf Basis der im Labor durchgeführten Korngrößenanalysen sowie den Schichtbeschreibungen aus Bohrungen werden die Sedimente für entsprechende Fragestellungen klassifiziert.

Horizontale Variabilität von arktischem Meereis, Dynamik der Atmosphäre, Aerosol, Spurengasen und Strahlung auf der km-Skala zur Untersuchung der Interaktionsprozesse der Erdsystem-Kompartimente während der Schmelzsaison (HELiPOD4ArtofMelt)

Das Projekt HELiPOD4ArtofMelt hat als übergeordnete Ziele, zum Verständnis des Einflusses von Warmluft-Einbrüchen auf die arktische Atmosphäre beizutragen, und Prozesse und Wechselwirkungsmechanismen zu verstehen, die zum räumlich inhomogenen Einsetzen des Schmelzprozesses von arktischem Meereis führen. Die Methode besteht in der Analyse von fluggestützten Messdaten, die während der Expedition Art of Melt des schwedischen Eisbrechers Oden im atlantischen Einflussbereich des Arktischen Ozeans im Mai/Juni 2023 erhoben werden. Dafür kommt die Hubschrauber-Schleppsonde HELiPOD zum Einsatz mit einer Vielzahl an Sensoren, um die räumliche Verteilung der Eigenschaften von Meereis, atmosphärischer Dynamik, Aerosol, Spurengasen und Strahlungsbudget in einem Radius von 100 km um die Oden zu charakterisieren. Zusätzlich werden weitere komplementäre Sensoren der internationalen Teilnehmer der Oden-Expedition in HELiPOD integriert, z.B. Messungen der Isotopenverteilung von Wasserdampf, um Evaporationsprozesse zu untersuchen, Bestimmung der Eiskeime, um ein Bindeglied zu Wolkeneigenschaften herzustellen, Sensoren für die Konzentration von Kohlenstoffmonoxid und Ruß, sowie Filtermessungen für zusätzliche mikroskopische Analysen im Labor. Es sind lange Flugabschnitte in niedrigen Höhen (ca. 15-20 m) geplant, um die Austauschprozesse zwischen Ozean, Meereis und Atmosphäre zu untersuchen, sowie Vertikalprofile zur Messung der atmosphärischen Stabilität und der vertikalen Verteilung und Variabilität der Parameter. Der Datensatz an gleichzeitig erhobenen Messgrößen ermöglicht es, Zusammenhänge und Wechselwirkungen zu quantifizieren. So kann z.B. eine Fläche mit einem größeren Anteil an Schmelztümpeln direkt in Zusammenhang gebracht werden mit Veränderungen bei fühlbaren und latenten Wärmeflüssen, Veränderungen bei der Größenverteilung und Anzahlkonzentration von Aerosolpartikeln und Veränderungen der Energiebilanz auf kleinen räumlichen Skalen. Nach der finalen Aufbereitung des großen Datensatzes wird die räumliche Variabilität der verschiedenen Parameter untersucht, um ein dreidimensionales Bild auf einer Skala von unter 1 km bis 100 km zu erhalten. Bei den Analysen mit den internationalen Partnern steht die Charakterisierung von sogenannten „Atmosphärischen Flüssen“ im Vordergrund, also von Zirkulationsmustern, die warme und feuchte Luftmassen in den arktischen Polarwirbel transportieren. Die damit assoziierten Eigenschaften und Veränderungen der Grenzschicht, wie z.B. die Veränderung der Temperaturprofile und Wärmeflüsse, werden untersucht, die letztendlich zum Abschmelzen des Meereises beitragen. Außerdem werden die Prozesse und Wechselwirkungen untersucht, die zum räumlich und zeitlich inhomogenen Einsetzen des Schmelzens von Meereis führen, basierend auf den fluggestützten Messungen, den kontinuierlichen Messungen auf der Oden, und unter Berücksichtigung des Netzwerks an Observatorien in der Arktis, wie in Spitzbergen, Grönland und Nordskandinavien.

SMMS: Stratigraphie (1990, 2000, 2010, 2020)

Definition: “Stratigraphie” bezeichnet im Rahmen dieses Projektes die physikalischen Eigenschaften des Gewässergrunds über die Tiefe, die durch die Korngröße, -verteilung und -lagerung vorliegen. Gewässer in diesem Zusammenhang sind Meere, Flüsse oder geschlossene Binnengewässer. Im Rahmen des Projektes SMMS handelt es sich bei stratigraphischen Datensätzen um solche, die den sedimentologischen Gewässergrundaufbau in der Deutschen Bucht inklusive der Mündungsbereiche der Ästuare Ems, Weser und Elbe darstellen. Durch morphologische Aktivitäten des Gewässerbodens ist ein solches stratigraphisches Modell stets nur für einen gewissen Zeitraum oder Zeitpunkt gültig. Datenerzeugung: Die Grundlage für stratigraphische Produkte bilden gerasterte zeitvariante oberflächensedimentologische Modelle, die mithilfe des Funktionalen Bodenmodells, einem datenbasierten hindcast-Simulationsmodell, über räumlich-zeitliche Interpolations- und speziell entwickelte sedientologische Extrapolationsverfahren auf einer Basis von See- und Landvermessungen verschiedenster Datentypen sowie oberflächensedimentologischer Beprobungen erstellt werden. Innerhalb dieser werden für einen Zielzeitpunkt über die zeitvariante Betrachtung Erosionsprozesse simuliert, die so einen Endzustand zu einem Zeitpunkt darstellen. In den Bereichen, in denen die auf diese Weise simulierte Stratigraphie aufgrund der Datenbasis die Modelluntergrenze (etwa die Holozäne Basis) nicht erreicht wird, wird der Freiraum mit interpolierten Sedimentbohrkernen gefüllt. Für die Jahre 1990, 2000, 2010 und 2020 wird jeweils ein gerastertes stratigraphisches Modell mit zusätzlichen bathymetrischen Informationen in 10 m-Auflösung für die Deutsche Bucht erstellt. Produkt: Ein gekacheltes 10 m-Raster der Deutschen Bucht jeweils gültig zum 01.07. für das Jahr, wobei an jedem Rasterknoten die Phi-Viertel diskretisierten modellierten Summenlinien in 50 cm tiefenintegrierten aufeinander folgenden Intervallen von der Oberfläche des Jahres bis zur Modelluntergrenze abgelegt sind. Das Produkt wird im CSV-Format zusammen mit einem GeoTiff der sedimentologischen Varianz an jedem Knoten über die Tiefe bereitgestellt.

Die Sedimentologie von Grundwasserleitern bestimmt die mikrobielle Reduktion von Nitrat und anderen Elektronenakzeptoren

Die physikalischen und chemische Eigenschaften sedimentärer Grundwasserleiter wird von der Geologie der Ausgangsgesteine und den lokalen Ablagerungsbedingungen zum Zeitpunkt ihrer Bildung bestimmt. Dies führt zu einer charakteristischen Anordnung von Strukturelementen, die sich in ihrer Korngrößenverteilung (und damit hydraulischen Durchlässigkeit) und ihrem Gehalt Redox-aktiver Minerale und organischen Materials unterscheiden. Die hierarchisch organisierte Verteilung von Eigenschaften beeinflusst die Grundwasserströmung und den reaktiven Stofftransport in sedimentären Grundwasserleitern. Die Anwesenheit reaktiver organischer oder mineralischer Phasen bestimmt die potentielle Reaktivität von Nitrat und anderen gelösten Elektronenakzeptoren, aber damit die Reaktionen stattfinden, müssen die reaktive Sedimenten eine ausreichend hohe Durchlässigkeit aufweisen müssen, damit die gelösten Reaktanten die reaktiven Mineralphasen erreichen. Die mangelnde Reaktivität der Sedimentmatrix ist einer der wichtigsten Gründe für die anhaltende Nitratbelastung von Grundwasser, obwohl die Denitrifikation eine energetisch ertragreiche Reaktion für Mikroorganismen, die in den Sedimenten grundsätzlich vorkommen, darstellt. Das beantragte Projekt zielt darauf ab, die Reaktivität von Grundwasserleitern und damit ihre Fähigkeit, Nitrat zu reduzieren, quantitativ mit ihren hydraulischen und biogeochemischen Eigenschaften in Bezug zu setzen. Durch gekoppelte hydrogeologische, sedimentologische und mikrobiologische Felduntersuchungen, Säulenexperimente mit ungestörten Kernen und reaktive Stofftransportmodellierung im Labor- und Grundwasserleitermaßstab werden wir einen einzigartigen Datensatz erstellen, der es uns ermöglicht, die standort- und faziesspezifische Reaktivität abzuschätzen, die in großskalige Vorhersagemodelle für die Denitrifikation einfließen. Direct-Push Felduntersuchungen an fünf Standorten in Deutschland und Österreich mit unterschiedlicher Durchlässigkeit, Nitratbelastung und Gehalt Redox-aktiver Komponenten dienen der vor-Ort-Untersuchung und Probenahme. In biogeochemischen Säulenexperimenten wird die Denitrifizierung und die zugehörige mikrobielle Aktivität untersucht. Die detaillierte sedimentologische Charakterisierung der Kerne dient der Bestimmung des reaktiven Potentials unterschiedlicher Fazies und der Entwicklung standortspezifischer sedimentologischer Modelle. Reaktive Transportmodelle dienen der Bestimmung von Ratenkoeffizienten und der Abschätzung der Gesamtreaktivität der Sedimente. Diese fließen in großskalige, virtuelle, reaktive Transportmodelle auf Grundlage der kumulierten relativen Reaktivität ein. Das Projekt wird unser Verständnis verbessen, wie der sedimentologische Aufbau die Redox-Reaktionen und die mikrobielle Aktivität in Grundwasserleitern bestimmt, und wie sedimentologische Informationen für die Formulierung großskaliger reaktiver Transportmodelle verwendet werden können.

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