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Modelling vegetation dynamics and biomass in semiarid ecosystems (Eastern Africa) using remote sensing multisensor approaches

This pre-study pilot project will be carried out in Kenya and Tanzania and is part of a more extensive remote sensing project (initiated by the European Space Agency, ESA) aiming to develop a monitoring system for the assessment of land cover change of farmlands, rangelands and forest standings (logging, fires, uncontrolled deforestation, new settlements, etc.) at a national regional level. An integrated approach of remote sensing techniques (both through the use of satellite and ground data), physical vegetation models and ground measurements will be adopted. Operatively, the execution will consist of a 6-month period (pre-study) consisting in a ground campaign along a north-south transect, which is almost unknown to the current vegetation cartography. Based on the field results of the pre-study and within an on-going 30 month period (extended study, see Annexed 3), new classification methods and algorithms will be developed for assessment of land use and cover change using ENVISAT-data. An outcoming of this research will be a system capable to monitor and plan the available agricultural food resources for those developing regions.

Schiffsführungssimulation in der BAW - Praxistest von Wasserstraßen und Manöverfahrten im virtuellen Raum

Kann der Ausbau der Hafeneinfahrten an der deutschen Nord- und Ostseeküste mit dem Trend zu immer größeren Schiffe mithalten? Und wie können etwa Schleusenbauwerke an Flüssen und Kanälen für den Binnenschiffsverkehr mit überlangen Großmotorgüterschiffen fit gemacht werden? Leidet die Sicherheit des Verkehrs, wenn immer größere Schiffe die Wasserstraßen befahren? Mit den beiden Schiffsführungssimulatoren der BAW lassen sich Maßnahmen zur Verbesserung der Sicherheit und der Qualität der Wasserstraßen schon in der Planungsphase überprüfen und Engpässe ihrer Befahrbarkeit analysieren. Der Trend zu immer größeren Schiffen erhöht die Anforderungen an See- ebenso wie an Binnenschifffahrtsstraßen. Kurzum, es wird allenthalben enger. Noch vor wenigen Jahrzehnten reichte es beispielsweise völlig aus, für die Trassenplanung in Binnengewässern die Fahrspurbreite und damit den Flächenbedarf eines Schiffes aus dem zu fahrenden Kurvenradius, den Schiffsabmessungen und dem Driftwinkel, den das Schiff in der Kurvenfahrt einnimmt, zu berechnen. Aber schon im Zuge des Wasserstraßenausbaus nach Berlin zu Beginn der 1990er Jahre zeigten sich deutlich die Grenzen dieses geometrischen Bemessungsverfahrens: Die bis dahin angestrebten Mindestradien von 600 m für 185 m lange Schubverbände und 110 m lange Großmotorgüterschiffe hätten zum Beispiel beim Ausbau der Havel bei Berlin zu gewaltigen Landschaftsveränderungen in einem Naturschutzgebiet geführt.

Limnologische Untersuchungen der Baggerseen Haltern Ost und Haltern West

Veranlassung: Die Förderung von Kiesen und Sanden in Kiesgruben oder Baggerseen hat eine drastische Veränderung des Landschaftsbildes zur Folge. Die Ausbildung neuer Seen- und Freizeitgebiete wird hierbei im allgemeinen eher als positiver Effekt gewertet. Aufgrund des Förderbetriebs kann es jedoch zu Veränderungen der Wassergüte der betroffenen Oberflächengewässer und zu einer Beeinträchtigung des abstromigen Grundwassers kommen. Um mögliche zeitliche Veränderungen der Gewässergüte - etwa durch Freisetzung von Pflanzennährstoffen (Eutrophierung) - erfassen zu können, findet eine regelmäßige limnologische Überwachung der Baggerseen Haltern Ost und West statt, die von der Quarzwerke Haltern GmbH für die Förderung von Sand genutzt werden. Parallel werden das zu- und abfließende Grundwasser an den beiden Seen untersucht, um eine Beeinflussung des unterirdischen Wassers durch die bis zu 30 m tiefen Seen erkennen und bewerten zu können. Diese Untersuchungen finden seit 1982 im zweijährigen Abstand statt. Vorgehen: Die Probenahmen erfolgen jeweils am Ende der Sommerperiode, wenn die Herbstzirkulation, die eine Vermischung des Wassers bis in tiefe Schichten bedingt, noch nicht eingesetzt hat. Zu diesem Zeitpunkt muss die Belastung der Seen mit Nährstoffen saisonal bedingt als am höchsten eingeschätzt werden. Für die Beurteilung des limnologischen Zustandes der beiden Baggerseen und der Grundwasserbeschaffenheit in dem jeweils zu- und abfließenden Grundwasserstrom werden die in einer Tabelle aufgeführten Parameter bestimmt. Ergebnisse: Beide Baggerseen können aufgrund ihrer Nitrat- und Phosphatgehalte sowie der Planktondichte und -zusammensetzung als mesotrophe, wenig belastete Gewässer klassifiziert werden. Die Sprungschicht liegt etwa in 6-10 m Tiefe. Auch die tieferen Schichten im Hypolimnion der Seen weisen noch eine gute Versorgung mit Sauerstoff auf. Im See West ist es seit 1982 durch den Förderbetrieb sogar eher zu einer Erhöhung des Sauerstoffgehaltes im Hypolimnion gekommen. Das zulaufende Grundwasser für diesen See zeichnet sich durch einen niedrigen pH-Wert, hohe Nitratwerte und einen hohen Gehalt biologisch schwer abbaubarer Kohlenstoffverbindungen aus. Nach dem Durchtritt durch den See West liegen im ablaufenden Grundwasser dagegen verbesserte Bedingungen mit niedrigen DOC- und Nitratwerten vor. Hier treten jedoch zum Teil sehr niedrige Sauerstoffgehalte auf, was auf biologische Abbauprozesse während der Passage durch den See schließen lässt. Die Situation sowohl in den Baggerseen als auch im Grundwasserbereich kann trotz leichter Schwankungen im Nährstoff- und Sauerstoffgehalt seit Beginn der Messungen in den letzten Jahren als stabil angesehen werden. Teilweise hat sogar eine Verbesserung, insbesondere der Sauerstoffsituation in den Seen stattgefunden.

Limnologische Untersuchungen von Seen für die Förderung von Quarzsanden

Veranlassung: Die Förderung von Kiesen und Sanden in Kiesgruben oder Baggerseen hat eine drastische Veränderung des Landschaftsbildes zur Folge. Die Ausbildung neuer Seen- und Freizeitgebiete wird hierbei im Allgemeinen eher als positiver Effekt gewertet. Aufgrund des Förderbetriebs kann es jedoch zu Veränderungen der Wassergüte der betroffenen Oberflächengewässer und zu einer Beeinträchtigung des abstromigen Grundwassers kommen. Um mögliche zeitliche Veränderungen der Gewässergüte - etwa durch Freisetzung von Pflanzennährstoffen (Eutrophierung) - erfassen zu können, findet eine regelmäßige limnologische Überwachung zweier Baggerseen statt, die von der Quarzwerke Haltern GmbH für die Förderung von Sand genutzt werden. Parallel werden das zu- und abfließende Grundwasser an den beiden Seen untersucht, um eine Beeinflussung des unterirdischen Wassers durch die bis zu 30 m tiefen Seen erkennen und bewerten zu können. Diese Untersuchungen finden seit 1982 im zweijährigen Abstand statt. Vorgehen: Die Probennahmen erfolgen jeweils am Ende der Sommerperiode, wenn die Herbstzirkulation, die eine Vermischung des Wassers bis in tiefe Schichten bedingt, noch nicht eingesetzt hat. Zu diesem Zeitpunkt muss die Belastung der Seen saisonal bedingt als am höchsten eingeschätzt werden. Für die Beurteilung des limnologischen Zustandes der beiden Baggerseen und der Grundwasserbeschaffenheit in dem jeweils zu- und abfließenden Grundwasserstrom werden die in einer Tabelle aufgeführten Parameter bestimmt. Ergebnisse: Beide Baggerseen können aufgrund ihrer Nitrat- und Phosphatgehalte sowie der Planktondichte und -zusammensetzung als mesotrophe, wenig belastete Gewässer klassifiziert werden. Die Sprungschicht liegt etwa in 6-10 m Tiefe. Auch die tieferen Schichten im Hypolimnion der Seen weisen noch eine gute Versorgung mit Sauerstoff auf. Im See West ist es seit 1982 durch den Förderbetrieb sogar eher zu einer Erhöhung des Sauerstoffgehaltes im Hypolimnion gekommen. Qualitative Planktonanalysen weisen beide Gewässer als oligo- bis mesotoph (Gewässergüte II) aus. Das zulaufende Grundwasser für diesen See zeichnet sich durch einen niedrigen pH-Wert, hohe Nitratwerte und einen hohen Gehalt biologisch schwer abbaubarer Kohlenstoffverbindungen aus. Nach dem Durchtritt durch den See West liegen im ablaufenden Grundwasser dagegen verbesserte Bedingungen mit niedrigen DOC- und Nitratwerten vor. Hier treten jedoch zum Teil sehr niedrige Sauerstoffgehalte auf, was auf biologische Abbauprozesse während der Passage durch den See schließen lässt. Die Situation sowohl in den Baggerseen als auch im Grundwasserbereich kann trotz leichter Schwankungen im Nährstoff- und Sauerstoffgehalt seit Beginn der Messungen in den letzten Jahren als stabil angesehen werden. Teilweise hat sogar eine Verbesserung, insbesondere der Sauerstoffsituation in den Seen stattgefunden.

Großräumige Analyse von Verbuschungsflächen mit NOAA-AVHRR-Daten in Namibia

Seit 1979 erfassen Satelliten der NOAA-Serie die Erde und liefern damit eine der längsten kontinuierlichen Bild-Datenreihen von Satelliten überhaupt. Durch ihre großflächige Abdeckung, ihre hohe zeitliche Auflösung und ihren kostengünstigen Empfang eignen sich diese Daten hervorragend zum Monitoring. Bislang werden diese langen Zeitreihen noch kaum herangezogen, um langfristige Veränderungen von Oberflächenphänomenen zu beschreiben, denn der Großteil der Fernerkundungsarbeiten beschäftigt sich mit neueren Sensoren und deren Anwendungen. Gerade vor dem Hintergrund der Landdegradierung durch unangepaßte Landnutzung in den Trockenräumen der Erde sollten die vorhandenen archivierten Datenreihen zur Langzeitanalyse aber genutzt werden und die Ergebnisse in Konzepte des Landmanagements einfließen. In Namibia vollzieht sich in den Nationalparks und dem Weideland die Landdegradierung durch eine massive Verbuschung, v.a. mit Acacia mellifera. Die Verbuschungsdynamik der letzten 20 Jahre soll in Etosha mit NOA-AVHRR-Daten erfasst werden. Die Ergebnisse aus dem Etosha-Nationalpark können dann zum Monitoring der Verbuschung in Namibia von örtlichen Institutionen eingesetzt werden. So ist die Inwertsetzung der Daten gewährleistet und durch die Weiterentwicklung der NOAA-Serie durch das MODIS-System auch für die Zukunft gewährleistet.

Sentinel-2 Bilder Land Brandenburg mit Berlin

Dieser Rasterdatensatz enthält monatlich aktualisierte, nahezu wolkenfreie RGB-Mosaike mit einer Pixelgröße von 10 m für das Bundesland Brandenburg und das Land Berlin. Die Zeitreihe beginnt im Mai 2023. Die einzelnen 8 km x 8 km Kacheln werden automatisiert aus den von der ESA über das Copernicus-Programm bereitgestellten und für visuelle Zwecke generierten, georeferenzierten „True Colour Images“ (TCI, 8-Bit-Echtfarbenbilder, basierend auf Sentinel-2-Daten (Level 2A)) erstellt. Im Anschluss werden sie mittels mitgelieferter Sen2Cor-Wolkenmaske auf geringe Wolkenbedeckung gefiltert. Die Monatskomposite werden aus den jeweils aktuellsten Kacheln zusammengeführt und als Cloud-optimiertes GeoTIFF (COG) inklusive dem jeweiligen Aufnahmedatum der Einzelkacheln bereitgestellt. Die Datensätze eignen sich zur visuellen Analyse und zur langfristigen Beobachtung von Landschaftsveränderungen. Als geodätische Grundlage dient das Koordinatenreferenzsystemen EPSG: 32633.

Auswirkungen der historischen Köhlerei auf Bodenlandschaften in West Connecticut, USA

Holzkohlemeilerrelikte (HKMs) sind anthropogene Kleinformen, die in historischen Montanregionen der Mittelgebirge in Europa weit verbreitet sind. Neue Funde von mehreren tausend HKMs im Norddeutschen Tiefland und die Auswertung hochauflösender digitaler Geländemodelle (DGMs) haben gezeigt, dass die historische Holzkohleproduktion eine bedeutende Rolle bei der spätholozänen Landschaftsentwicklung spielen kann. Neben den historischen und archäologischen Aspekten von HKMs sind die möglichen ökosystemaren Auswirkungen der Köhlerei von Bedeutung, u.a. Veränderungen der physikalischen und chemischen Bodeneigenschaften, erhöhte Gehalte an Bodenkohlenstoff und Effekte auf das Pflanzenwachstum. Es besteht ein beachtliches Forschungsdefizit hinsichtlich der allgemeinen ökologischen Relevanz von HKMs, da die gesamte Dimension der großen HKM-Landschaften bisher nur in Ansätzen verstanden ist. Köhlerei war auch im Nordosten der USA von Bedeutung, obwohl dort deren Auswirkungen auf die Landschaft weitgehend unbekannt sind. Jüngst konnten mittels Analyse von schattenplastischen Reliefkarten über 3.000 HKMs in einem 40 km2 großen Gebiet in Pennsylvania und über 20.000 HKMs in einem 1.170 km2 großen Areal in Litchfield County (NW Connecticut) nachgewiesen werden. Aufgrund dieser Befunde ergibt sich ein komplett neues Bild hinsichtlich der anthropogenen Komponente bei der Entwicklung der Bodenlandschaft im Nordosten der USA. Relativ dicht gedrängt finden sich HKMs in den Litchfield Hills in der Umgebung von West Cornwall, Litchfield County, Connecticut. Die HKMs sind an den Hängen des Housatonic River besonders gut erhalten und bilden kreisförmige Plattformen mit Durchmessern von i.d.R. weniger als zehn Metern. Es ist bemerkenswert, dass heute unter dichter Bewaldung diese Hinterlassenschaften der frühen Holzkohleindustrie weitgehend in Vergessenheit geraten sind, obwohl viele Meiler noch Ende des 19. Jahrhunderts in Betrieb waren. Weitere Forschungen sind erforderlich, um unser Verständnis zu den Umweltauswirkungen der historischen Köhlerei zu verbessern und die Quantität sowie Qualität dieses Nutzungserbes auf unsere modernen Ökosysteme zu erfassen. Die Litchfield Hills bieten beste Voraussetzungen, um Eigenschaften, Entwicklung und Verbreitung der HKM-beeinflußten Böden zu untersuchen und generell neue Erkenntnisse zu anthropogenen Bodenlandschaften zu erhalten.

Bewirtschaftung und Biomasseverwertung von nassen Niedermooren in Brandenburg, Teilvorhaben 3: Wissenstransfer und Öffentlichkeitsarbeit, Biodiversitätsmonitoring

In Brandenburg kommen ausgedehnte Niedermoorflächen mit einer großen standörtlichen Vielfalt vor, die nahezu flächendeckend entwässert sind und fortschreitender Degradierung unterliegen. Es gibt Vorarbeiten zur Wiedervernässung in mehreren moorreichen Regionen, langjährige Forschungsaktivitäten zur stofflichen und energetischen Biomasseverwertung. Das Vorhaben WetNetBB soll als Katalysator für eine großflächige Transformation zu einer nachhaltigen Moornutzung fungieren, indem es diese Entwicklungen aufnimmt und zusammenführt, auf typischen Standorten moorerhaltende Wasserstände realisiert, Verfahren für die Flächenbewirtschaftung und Biomasseverwertung als Modell- und Demonstrations-vorhaben exemplarisch umsetzt. Im Ergebnis soll Akzeptanz für eine nachhaltige Moornutzung in den ausgewählten Regionen und darüber hinaus aufgebaut werden. Die HNEE verantwortet dabei den Wissenstransfer und die Öffentlichkeitsarbeit, sowie das Biodiversitätsmonitoring i.R.d. wissenschaftlichen Begleitung. Das Modul Öffentlichkeitsarbeit und Wissenstransfer steuert den der Wissenstransfer nach innen und außen. Kern bildet die Schaffung eines Innovationsforums für nasse Moornutzung, das alle interessierten Stakeholder langfristig miteinander vernetzt und in verschiedenen Formaten Gelegenheitsräume für den Wissenstransfer auf Augenhöhe schafft. Daneben steht die Kommunikation mit der allgemeinen Öffentlichkeit sowie der Politik und Verwaltung im Fokus. Das Biodiversitätsmonitoring wird standörtliche Veränderungen, deren Auswirkungen auf die Vegetation im Zuge der Wiedervernässung und Bewirtschaftung erfassen und die Standortgerechtigkeit und Nachhaltigkeit der Nutzung mit Blick auf eine stabile Biomasseproduktion bewerten, sowie die Wirkungen der Nutzungsumstellung auf die Biodiversität der Flächen mit Blick auf die Lebensraumeignung, den Biotopverbund und das Landschaftsbild einschl. deren Beeinflussung durch eine Anpassung der Bewirtschaftungsvorgänge erfassen und bewerten.

Vegetation als besonders charakteristisches Element von Birkhuhnbiotopen

Im Grossen Moor bei Gifhorn wurden umfangreiche Vernaessungsmassnahmen durchgefuehrt mit dem Ziel eine bodenebene Vernaessung der abgetorften Bereiche zu erreichen. Zur Kontrolle der pflanzensoziologischen Entwicklung durch die Vernaessung wurden Transsekte in den Versuchsflaechen angelegt und waehrend 2 Vegetationsperioden die Veraenderungen aufgenommen. Parallel zu den laufenden Beobachtungen des Wasserstandes wurden ueber 2 Jahre pH-Wert-Messungen vorgenommen. Ueber ein Jahr wurden Niederschlags- und Klimamessungen durchgefuehrt, deren Werte mit denen benachbarter meteorologischer Stationen verglichen werden sollen. Stichprobenartig wurden Temperaturen der bodennahen Luftschichten als Lebensraum der Kueken des Birkhuhns erfasst. Laufende Telemetrierungsarbeiten und die Bestimmung der vom Birkwild bevorzugt aufgesuchten Bereiche erlauben erste Aussagen ueber die fuer das Birkhuhn wichtige Gliederung der Landschaft. Ergaenzend zu den durch die Telemtrierungsarbeiten gewonnenen Erkenntnisse werden Beobachtungen aus verschiedenen Mooren Niedersachsens in denen Restbestaende des Birkhuhns vertreten sind, aufgenommen.

Landnutzungswandel vom späten 18. bis zum beginnenden 21. Jahrhundert und dessen Bedeutung für Landschaftsfunktionen und Ökosystemdienstleistungen - am Beispiel der Stadt Göttingen

Gegenstand des Dissertationsprojekts ist die historische Betrachtung von Landnutzung und Land-nutzungsmustern in den Grenzen des heutigen Stadtgebiets von Göttingen. Dabei stellen sich Fragen nach dem Wandel von Landschaftsstrukturen, ökologischen Funktionen und Ökosystemdienstleistungen (ecosystem services), die auf Nutzungsänderungen in der Landschaft zurück-geführt werden können. Mit Hilfe eines GIS (Geoinformationssystems) wird historisches Karten- und Schriftmaterial aufgearbeitet, das zur Beantwortung der Fragen nach dem Wandel beitragen kann. Des Weiteren stellt sich die Frage nach den direkten und indirekten Triebkräften, die diese Veränderungen verursacht haben könnten. (..)Zielsetzung und Fragestellungen: Gegenstand der Arbeit ist zum einen die retrospektive Betrachtung von Landbedeckung hinsichtlich der Landschaftsstruktur, Landschaftsfunktionen und Ökosystemdienstleistungen (ecosystem services) in den Grenzen des heutigen Stadtgebietes von Göttingen. Zum anderen werden die direkt und indirekt wirkenden Triebkräfte bezüglich der Veränderungen von Landbedeckung und Landnutzung im betrachteten Raum ermittelt. Diese beiden Bereiche sollen zusammenführend da-zu beitragen, ein besseres Verständnis von Ursache und Wirkung in Bezug auf Landschaftsveränderungen, Konversionen und Degradationen von ökosystemaren Gefügen, vor dem Hintergrund menschlicher Nutzungsansprüche und menschlicher Nutzung, für den Göttinger Raum zu erlangen.

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