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Auf dem Weg zu einem besseren DMS-Oxidationsmechanismus (ADOniS)

Wechselwirkungen zwischen dem Ozean und der Troposphäre sind für viele Prozesse in beiden Systemen wichtig. Ein Schlüsselprozess stellt der Austausch von Spurengasen zwischen der Atmosphäre und dem Ozean dar. Die Emission von Dimethylsulfid (DMS) stellt die größte natürliche Quelle für reduzierten Schwefel in die Atmosphäre dar. Dort kann DMS zu Schwefeldioxid, Schwefelsäure oder Methansulfonsäure oxidiert werden. Diese Verbindungen sind wichtige Vorläufersubstanzen für sekundäre Aerosole, die den natürlichen Strahlungshaushalt und die Wolkenbildung beeinflussen können. Die chemische Prozessierung, d.h. die sekundäre Bildung und Oxidation von DMS-Oxidationsprodukten, ist jedoch noch immer schlecht verstanden. Daher ist die Implementierung in aktuelle Multiphasenchemiemechanismen und Klimamodellen begrenzt, wodurch die aktuellen Vorhersagen noch sehr unsicher sind. Um die bestehenden Lücken in unserem Verständnis der DMS-Multiphasenchemie weiter zu schließen, zielt das Projekt ADOniS darauf ab, (i) fortgeschrittene Laboruntersuchungen zur Gas- und Flüssigphasenchemie von DMS-Oxidationsprodukten durchzuführen, (ii) ein fortgeschrittenes Multiphasen-DMS-Chemiemodul zu entwickeln und (iii) Prozess- und 3D-Modelluntersuchungen durchzuführen. Die vorgeschlagenen detaillierten Laboruntersuchungen konzentrieren sich auf die OH-Oxidation von Gasphasenprodukten der ersten Generation, Hydroperoxymethylthioformat (HPMTF) und Dimethylsulfoxid (DMSO), sowie auf die Bildung von DMS-Oxidationsprodukten der zweiten Generation. Die detaillierten mechanistischen Untersuchungen werden mit einem Freistrahl-Strömungsreaktor durchgeführt. Weitere kinetische und mechanistische Untersuchungen werden sich auf die Chemie von DMS-Oxidationsprodukten in der wässrigen Phase konzentrieren. OH Radikalreaktionen von HPMTF-Surrogaten werden mit Hilfe eines Laser Flash Photolysis - Long Path Absorption (LFP-LPA) Systems untersucht. Weiterhin wird die Oxidation von MSA/MS- durch OH(aq) und die Oxidation von MSIA/MSI- durch O3(aq) in wässriger Phase untersucht. Ferner soll die Aufnahme von wichtigen DMS-Oxidationsprodukten an verschiedenen Aerosolpartikeln durch Kammerstudien untersucht werden. Die Bildung von DMS-Oxidationsprodukten in der Gasphase und deren Aufnahme auf injizierten Aerosolpartikeln wird mit einem CI-APi-TOF Massenspektrometer gemessen. Basierend auf den Ergebnissen der Laborstudien wird ein fortschrittliches DMS-Reaktionsmodul entwickelt und anschließend im Multiphasenchemiemodell SPACCIM für detaillierte Prozessstudien eingesetzt. Die gewonnenen Erkenntnisse über die wichtigsten DMS-Oxidationswege werden dann die Grundlage für eine aktualisierte Behandlung DMS in globalen Klimachemiemodellen (CCMs), hier ECHAM-HAMMOZ, bilden. Schließlich werden Simulationen mit ECHAM-HAMMOZ die Auswirkungen des verbesserten DMS-Mechanismus auf die globale atmosphärische DMS-Chemie untersuchen und die Auswirkungen auf das Klima und die zukünftige Sensitivität bewerten.

Relative Bindungsstärke für Schwermetalle für den grundwasserfreien Bodenraum BB

Der Datensatz beinhaltet Daten vom LBGR über die relative Bindungsstärke für Schwermetalle für den grundwasserfreien Bodenraum Brandenburgs und wird über je einen Darstellungs- und Downloaddienst bereitgestellt. Diese Karte basiert auf den Legendeneinheiten der Bodenübersichtskarte mit entsprechender Zuordnung von parametrisierten Flächenbodenformen. Diese stellen je Legendeneinheit eine Bodenformengesellschaft dar. Die einzelnen (Flächen-)Bodenformen wurden mit Parametern belegt, auch jenen zur Berechung der Bindungsstärke für Schwermetalle (s. Hennings 2000, Kap. 2), die durch Gelände- und Laboruntersuchungen bestimmt wurden. Dazu wurden für gleiche Horizont-Substrat-Kombinationen die entsprechenden Parameter (Bodenart, Humusgehalt, pH-Wert) statistisch abgeleitet (i.d.R. der Medianwert). Die Abfolge von Horizont-Substrat-Kombinationen in den Flächenbodenformen mit ihren Parametern (Bodenart, Humusgehalt, pH-Wert, Obergrenze des Go-Horizontes) bildeten die Grundlage für die Berechnung der relativen Bindungsstärke gegenüber Schwermetallen (s. Hennings 2000, Verknüpfungsregel 7.1 bis 7.3). Die folgenden Themenkarten weisen jeweils für die Schwermetalle Fe(III), Hg, Pb, Cr(III), Cu, Al, Zn, Co, Ni, Cd und Mn die metallspezifische relative Bindungsstärke für verschiedene Tiefenbereiche aus. Diese Karte stellt die relative Bindungsstärke für das jeweilige Schwermetall im grundwasserfreien Bodenraum bzw. bis zur Obergrenze eines Go-Horizontes oder bis 2 m unter GOF für die beteiligten Flächenbodenformen dar. Dazu werden Oberboden (einschließlich der Auflagehorizonte bis 3 dm unter GOF) und Unterboden getrennt behandelt. Für den Oberboden wird der Kennwert wie oben bis zum Schritt der Ordinalskalierung ermittelt. Für den Kennwert des folgenden Tiefenbereiches bis 2 m unter GOF bzw. bis zur Obergrenze des Go-Horizontes je Bodenform wird der Horizont mit der höchsten pH-abhängigen Bindungsstärke betrachtet, wenn dieser > 3 dm mächtig ist. Anderenfalls wird von dem unmittelbar hangenden bzw. liegenden Horizont derjenige nach seiner Mächtigkeit gewichtet zur Mittelung des Kennwertes herangezogen, der von diesen beiden Horizonten die höhere pH-abhängige Bindungsstärke aufweist. Anschließend werden Zuschläge für entsprechende Humus- und Tongehalte hinzugerechnet. Die so ermittelten Kennwerte für Ober- und Unterboden werden addiert und ordinal in den Stufen 0 bis 5 skaliert, wobei der maximale Wert auf 5 begrenzt wird. Bei unterschiedlichen Ergebnissen für die Bodenformen einer Legendeneinheit wurden die flächenhaft dominierenden und die subdominierenden ordinal skalierten klassifizierten Kennwerte angegeben (s. Hennings 2000, VKR 7.3).

Relative Bindungsstärke für Schwermetalle im Oberboden BB

Der Datensatz beinhaltet Daten vom LBGR über die relative Bindungsstärke für Schwermetalle im Oberboden Brandenburg und wird über je einen Darstellungs- und Downloaddienst bereitgestellt. Diese Karte basiert auf den Legendeneinheiten der Bodenübersichtskarte mit entsprechender Zuordnung von parametrisierten Flächenbodenformen. Diese stellen je Legendeneinheit eine Bodenformengesellschaft dar. Die einzelnen (Flächen-)Bodenformen wurden mit Parametern belegt, auch jenen zur Berechung der Bindungsstärke für Schwermetalle (s. Hennings 2000, Kap. 2), die durch Gelände- und Laboruntersuchungen bestimmt wurden. Dazu wurden für gleiche Horizont-Substrat-Kombinationen die entsprechenden Parameter (Bodenart, Humusgehalt, pH-Wert) statistisch abgeleitet (i.d.R. der Medianwert). Die Abfolge von Horizont-Substrat-Kombinationen in den Flächenbodenformen mit ihren Parametern (Bodenart, Humusgehalt, pH-Wert, Obergrenze des Go-Horizontes) bildeten die Grundlage für die Berechnung der relativen Bindungsstärke gegenüber Schwermetallen (s. Hennings 2000, Verknüpfungsregel 7.1 bis 7.3). Die folgenden Themenkarten weisen jeweils für die Schwermetalle Fe(III), Hg, Pb, Cr(III), Cu, Al, Zn, Co, Ni, Cd und Mn die metallspezifische relative Bindungsstärke für verschiedene Tiefenbereiche aus. Diese Karte stellt die relative Bindungsstärke für das jeweilige Schwermetall im gesamten Oberboden (einschließlich der Auflagehorizonte bis 3 dm unter GOF) für die beteiligten Flächenbodenformen dar. Für jeden Horizont des Oberbodens wird die metallspezifische pH-abhängige Bindungsstärke ermittelt und Zuschläge bei entsprechenden Humus- und Tongehalten hinzugerechnet. Die so ermittelten Kennwerte werden für die beteiligten Horizonte nach ihrer Mächtigkeit gewichtet, gemittelt und ordinal in den Stufen 0 bis 5 skaliert, wobei der maximale Wert auf 5 begrenzt wird. Bei unterschiedlichen Ergebnissen für die Bodenformen einer Legendeneinheit wurden die flächenhaft dominierenden und die subdominierenden ordinal skalierten klassifizierten Kennwerte angegeben (s. Hennings 2000, VKR 7.1, Stufen 0 bis 5).

Mittlere Wärmeleitfähigkeit BB

Die Serie beinhaltet Daten vom LBGR über die Mittlere Wärmeleitfähigkeit Brandenburgs und wird über je einen Darstellungs- und Downloaddienst bereitgestellt. Die Karten basieren auf den Legendeneinheiten der Bodenübersichtskarte (BÜK300) mit entsprechender Zuordnung von parametrisierten Flächenbodenformen. Diese stellen je Legendeneinheit eine Bodenformengesellschaft dar. Die einzelnen Flächenbodenformen (FBF) wurden mit bodenphysikalischen Kennwerten belegt, die durch Gelände-und Laboruntersuchungen bestimmt wurden. Dazu wurden für gleiche Horizont-Substrat-Kombinationen (HSK) die Kennwerte Bodenart Trockenrohdichte, Gesamtporenvolumen, Wassergehalt bei Feldkapazität (FK) und Permanentem Welkepunkt (PWP), Humusgehalt statistisch abgeleitet (i.d.R. Medianwerte). Die Wärmeleitfähigkeit (λ) bestimmt die Eigenschaft des Bodens, thermische Energie durch Konduktion zu transportieren. Sie ist die entscheidende Kenngröße für die Nutzung des Bodens als Wärmequelle und -speicher und muss u.a. bei der Anwendung oberflächennaher Geothermie (Erdwärmekollektoren) oder beim Bau erdverlegter Stromkabel berücksichtigt werden. Zur Berechnung der Wärmeleitfähigkeit wurde die Pedotransferfunktion (PTF) nach Markert et al. (2017) unter Berücksichtigung der oben genannten Kennwerte verwendet. Diese PTF basiert auf umfangreichen Messungen der Wärmeleitfähigkeit für ein weites Spektrum der in Brandenburg vorkommenden Böden. Für jede HSK ist die Wärmeleitfähigkeit für die Wassergehalte bei FK und PWP bis in eine Tiefe von 2m berechnet worden. Bei HSK im Einflussbereich des Grundwassers (Gr-Horizonte) wurde die Wärmeleitfähigkeit für volle Wassersättigung veranschlagt. Auf Grund der Parametrisierung der PTF für ausschließlich mineralische Böden wurden folgende Anpassungen vorgenommen: für organische HSK (Torfe) wurde mit einer Wärmeleitfähigkeit von λFK = 0,4 W/m*K und λPWP = 0,2 W/m*K gerechnet (Vgl. Messwerte von Markert et al. 2017; VKR 1.32 AG Boden 2010), für tonige Böden sind auf Grund der geringen Datenlage die Parameter der lehmigen Böden verwendet worden, der Humusgehalt wurde durch λhumos = λmineralisch – Humusgehalt*0,05 berücksichtigt. Für HSK mit anthropogenem Ausgangsgestein war auf Grund unzureichender Messwerte und fehlender Angaben in der Literatur keine Berechnung der Wärmeleitfähigkeit möglich. Die Wärmeleitfähigkeit je Flächenbodenform ist in diesem Fall als gewichtetes harmonisches Mittel unter Berücksichtigung der Mächtigkeit aller Horizonte ermittelt worden. Zur besseren Übersichtlichkeit und Interpretierbarkeit der Ergebnisse wurden die gewichteten harmonischen Mittelwerte der Wärmeleitfähigkeiten in die folgenden 6 Klassen eingeteilt: Wärmeleitfähigkeit [W/m*K] extrem gering ≤ 0,4 sehr gering 0,41 - 0,90 gering 0,91 - 1,40 mittel 1,41 - 1,90 hoch 1,91 - 2,40 sehr hoch 2,41 - 2,90 Für die grafische Darstellung als Karte wurden je Legendeneinheit (LE) die Flächenbodenformen mit gleicher Wärmeleitfähigkeitsklasse zusammengefasst, deren Flächenanteile nach Tab. 66 (AG Boden 2005) je LE addiert und als eine aggregierte dominante, sowie eine aggregiert subdominante λ-FBF ausgewiesen. Bei einigen wenigen Flächen mit sehr heterogener Zusammensetzung der Flächenbodenformen sind drei λ-FBF angegeben.

Basensättigung im effektiven Wurzelraum BB

Der Datensatz beinhaltet Daten vom LBGR über die Basensättigung im effektiven Wurzelraum Brandenburg und wird über je einen Darstellungs- und Downloaddienst bereitgestellt. Diese Karte basiert auf den Legendeneinheiten der Bodenübersichtskarte mit entsprechender Zuordnung von parametrisierten Flächenbodenformen. Diese stellen je Legendeneinheit eine Bodenformengesellschaft dar. Die einzelnen (Flächen-)Bodenformen wurden mit Parametern belegt, einschließlich der für die Ableitung der Basensättigung notwendigen pH- und KAK-Werte, die durch Gelände- und Laboruntersuchungen bestimmt wurden. Dazu wurden für gleiche Horizont-Substrat-Kombinationen die entsprechenden Parameter (wie pH- und KAK-Werte) statistisch abgeleitet (i.d.R. der Medianwert). Diese Karten stellen die Basensättigungswerte im effektiven Wurzelraum für die beteiligten Flächenbodenformen dar. Die pH- und KAK-Werte von Horizont-Substrat-Kombinationen im effektiven Wurzelraum wurden bei der Berechnung mit und ohne die Auflagehorizonte berücksichtigt. Bei unterschiedlichen Ergebnissen für die Bodenformen einer Legendeneinheit wurden die flächenhaft dominierenden und die subdominierenden klassifizierten Werte angeben (s. Tab. nach Hennings 2000, Verknüpfungsregel 2.4).

Relative Bindungsstärke für Schwermetalle bis 1m Profiltiefe BB

Der Datensatz beinhaltet Daten vom LBGR über die relative Bindungsstärke für Schwermetalle bis 1m Profiltiefe Brandenburgs und wird über je einen Darstellungs- und Downloaddienst bereitgestellt. Diese Karte basiert auf den Legendeneinheiten der Bodenübersichtskarte mit entsprechender Zuordnung von parametrisierten Flächenbodenformen. Diese stellen je Legendeneinheit eine Bodenformengesellschaft dar. Die einzelnen (Flächen-)Bodenformen wurden mit Parametern belegt, auch jenen zur Berechung der Bindungsstärke für Schwermetalle (s. Hennings 2000, Kap. 2), die durch Gelände- und Laboruntersuchungen bestimmt wurden. Dazu wurden für gleiche Horizont-Substrat-Kombinationen die entsprechenden Parameter (Bodenart, Humusgehalt, pH-Wert) statistisch abgeleitet (i.d.R. der Medianwert). Die Abfolge von Horizont-Substrat-Kombinationen in den Flächenbodenformen mit ihren Parametern (Bodenart, Humusgehalt, pH-Wert, Obergrenze des Go-Horizontes) bildeten die Grundlage für die Berechnung der relativen Bindungsstärke gegenüber Schwermetallen (s. Hennings 2000, Verknüpfungsregel 7.1 bis 7.3). Die folgenden Themenkarten weisen jeweils für die Schwermetalle Fe(III), Hg, Pb, Cr(III), Cu, Al, Zn, Co, Ni, Cd und Mn die metallspezifische relative Bindungsstärke für verschiedene Tiefenbereiche aus. Diese Karte stellt die relative Bindungsstärke für das jeweilige Schwermetall bis 1 m unter GOF für die beteiligten Flächenbodenformen dar. Dazu werden alle Horizonte einschließlich der Auflagehorizonte bis 1m unter GOF herangezogen. Für jeden Horizont wird die metallspezifische pH-abhängige Bindungsstärke ermittelt und Zuschläge bei entsprechenden Humus- und Tongehalten hinzugerechnet. Die so ermittelten Kennwerte werden für die Horizonte bis 1 m unter GOK nach ihrer Mächtigkeit gewichtet, gemittelt und ordinal in den Stufen 0 bis 5 skaliert, wobei der maximale Wert auf 5 begrenzt wird. Bei unterschiedlichen Ergebnissen für die Bodenformen einer Legendeneinheit wurden die flächenhaft dominierenden und die subdominierenden ordinal skalierten klassifizierten Kennwerte angegeben (s. Hennings 2000, VKR 7.2).

Relative Bindungsstärke für Schwermetalle BB

Die Serie beinhaltet Daten vom LBGR über die relative Bindungsstärke für Schwermetalle Brandenburg und wird über je einen Darstellungs- und Downloaddienst bereitgestellt. Diese Karte basiert auf den Legendeneinheiten der Bodenübersichtskarte mit entsprechender Zuordnung von parametrisierten Flächenbodenformen. Diese stellen je Legendeneinheit eine Bodenformengesellschaft dar. Die einzelnen (Flächen-)Bodenformen wurden mit Parametern belegt, auch jenen zur Berechung der Bindungsstärke für Schwermetalle (s. Hennings 2000, Kap. 2), die durch Gelände- und Laboruntersuchungen bestimmt wurden. Dazu wurden für gleiche Horizont-Substrat-Kombinationen die entsprechenden Parameter (Bodenart, Humusgehalt, pH-Wert) statistisch abgeleitet (i.d.R. der Medianwert). Die Abfolge von Horizont-Substrat-Kombinationen in den Flächenbodenformen mit ihren Parametern (Bodenart, Humusgehalt, pH-Wert, Obergrenze des Go-Horizontes) bildeten die Grundlage für die Berechnung der relativen Bindungsstärke gegenüber Schwermetallen (s. Hennings 2000, Verknüpfungsregel 7.1 bis 7.3). Die folgenden Themenkarten weisen jeweils für die Schwermetalle Fe(III), Hg, Pb, Cr(III), Cu, Al, Zn, Co, Ni, Cd und Mn die metallspezifische relative Bindungsstärke für verschiedene Tiefenbereiche aus. Relative Bindungsstärke für a) Schwermetalle im Oberboden Brandenburg, b) Schwermetalle bis 1m Profiltiefe Brandenburg und c) Schwermetalle für den grundwasserfreien Bodenraum Brandenburg.

Kennwerte der Wasserbindung BB

Der Datensatz beinhaltet Daten vom LBGR über die Kennwerte der Wasserbindung Brandenburgs und wird über je einen Darstellungs- und Downloaddienst bereitgestellt. Die Karte basiert auf den Legendeneinheiten der Bodenübersichtskarte mit entsprechender Zuordnung von parametrisierten Flächenbodenformen. Diese stellen je Legendeneinheit eine Bodenformengesellschaft dar. Die einzelnen (Flächen-)Bodenformen wurden mit Parametern belegt, die durch Gelände- und Laboruntersuchungen bestimmt wurden. Dazu wurden für gleiche Horizont-Substrat-Kombinationen die entsprechenden Parameter (FK und nFK) statistisch abgeleitet (i.d.R. der Medianwert). Bei unzureichender Datenlage wurden wegen der besseren Übereinstimmung der abgeleiteten Werte mit gemessenen Daten aus den Kennwerttabellen der Bodenkundlichen Kartieranleitung, 3. Auflage, Hannover 1984, Tab. 43 die Kennwerte der Wasserbindung unter Verwendung der Verknüpfungsregel 1.11 (Hennings 2000) bestimmt.

Kennwerte der Wasserbewegung BB

Der Datensatz beinhaltet Daten vom LBGR über die Kennwerte der Wasserbewegung Brandenburgs und wird über je einen Darstellungs- und Downloaddienst bereitgestellt. Die Karte basiert auf den Legendeneinheiten der Bodenübersichtskarte mit entsprechender Zuordnung von parametrisierten Flächenbodenformen. Diese stellen je Legendeneinheit eine Bodenformengesellschaft dar. Die einzelnen (Flächen-)Bodenformen wurden mit Parametern belegt, die durch Gelände- und Laboruntersuchungen bestimmt wurden. Dazu wurden für gleiche Horizont-Substrat-Kombinationen die entsprechenden Parameter statistisch abgeleitet (i.d.R. der Medianwert). Bei unzureichender Datenlage wurden wegen der besseren Übereinstimmung der abgeleiteten Werte mit gemessenen Daten aus den Kennwerttabellen der Bodenkundlichen Kartieranleitung, 3. Auflage, Hannover 1984, Tab. 49 die Kennwerte der Wasserbewegung unter Verwendung der Verknüpfungsregel 1.12 (Hennings 2000) bestimmt.

Humusgehaltsklassen (KA5) im Oberboden Brandenburg BB

Der Datensatz beinhaltet Daten vom LBGR über die Humusgehaltsklassen (KA5) im Oberboden Brandenburgs und wird über je einen Darstellungs- und Downloaddienst bereitgestellt. Diese Karte basiert auf den Legendeneinheiten der Bodenübersichtskarte mit entsprechender Zuordnung von parametrisierten Flächenbodenformen. Diese stellen je Legendeneinheit eine Bodenformengesellschaft dar. Die einzelnen (Flächen-)Bodenformen wurden mit Parametern belegt, einschließlich der entsprechenden Humusgehalte, die durch Gelände- und Laboruntersuchungen bestimmt wurden. Gleiche Horizont-Substrat-Kombinationen wurde zusammengefasst und die entsprechenden Parameter (wie Humusgehalte) statistisch abgeleitet (i.d.R. der Medianwert). Die Humusgehalte der Horizont-Substrat-Kombinationen von Flächenbodenformen wurde nach der Bodenkundlichen Kartieranleitung, 5. Auflage, Hannover 2005, Tab. 15 klassifiziert. Es wurde wegen der Dominanz landwirtschaftlicher Flächen in Brandenburg flächendeckend die Humsklassifikation für die landwirtschaftliche Nutzung angewendet. Die Karte stellt die klassifizierten Werte für den Oberboden dar. Dies sind in der Regel die Werte des obersten Mineral- bzw. Moorbodenhorizontes. Bei unterschiedlichen Werten für die Flächenbodenformen der jeweiligen Legendeneinheit wurden Humusgehaltsklassen gewichtet gemittelt.

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