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METOP GOME-2 - Cloud Top Pressure (CTP) - Global

The Global Ozone Monitoring Experiment-2 (GOME-2) instrument continues the long-term monitoring of atmospheric trace gas constituents started with GOME / ERS-2 and SCIAMACHY / Envisat. Currently, there are three GOME-2 instruments operating on board EUMETSAT's Meteorological Operational satellites MetOp-A, -B and -C, launched in October 2006, September 2012, and November 2018, respectively. GOME-2 can measure a range of atmospheric trace constituents, with the emphasis on global ozone distributions. Furthermore, cloud properties and intensities of ultraviolet radiation are retrieved. These data are crucial for monitoring the atmospheric composition and the detection of pollutants. DLR generates operational GOME-2 / MetOp level 2 products in the framework of EUMETSAT's Satellite Application Facility on Atmospheric Chemistry Monitoring (AC-SAF). GOME-2 near-real-time products are available already two hours after sensing. OCRA (Optical Cloud Recognition Algorithm) and ROCINN (Retrieval of Cloud Information using Neural Networks) are used for retrieving the following geophysical cloud properties from GOME and GOME-2 data: cloud fraction (cloud cover), cloud-top pressure (cloud-top height), and cloud optical thickness (cloud-top albedo). OCRA is an optical sensor cloud detection algorithm that uses the PMD devices on GOME / GOME-2 to deliver cloud fractions for GOME / GOME-2 scenes. ROCINN takes the OCRA cloud fraction as input and uses a neural network training scheme to invert GOME / GOME-2 reflectivities in and around the O2-A band. VLIDORT [Spurr (2006)] templates of reflectances based on full polarization scattering of light are used to train the neural network. ROCINN retrieves cloud-top pressure and cloud-top albedo. The cloud-top pressure for GOME scenes is derived from the cloud-top height provided by ROCINN and an appropriate pressure profile. For more details please refer to relevant peer-review papers listed on the GOME and GOME-2 documentation pages: https://atmos.eoc.dlr.de/app/docs/

Vergangenheit trifft Zukunft − Historische Daten und Citizen Science erhöhen die Nachweisdichte des Feuersalamanders in der Sächsischen Schweiz

Für den Schutz des in Sachsen stark gefährdeten Feuersalamanders (Salamandra salamandra) ist − nicht zuletzt wegen zunehmender Gefährdung durch Klimawandel und Pathogene wie den Chytridpilz Batrachochytrium salamandrivorans (Bsal) − ein detailliertes Wissen zu dessen Verbreitung essenziell. Dabei sollten vorhandene Artnachweise aus allen verfügbaren rezenten und historischen Quellen herangezogen und für zielgerichtete Freilanderfassungen berücksichtigt werden. Zur Verdichtung der Fundpunkte von Feuersalamandern in Sachsen und speziell im Verbreitungsschwerpunkt Sächsische Schweiz wurden historische Nachweise revalidiert und mittels einer Citizen-Science-Kampagne durch aktuelle Nachweise ergänzt. So konnte die Anzahl der bislang in etablierten Artdatenbanken verfügbaren Nachweise erheblich gesteigert werden. Durch eine Synthese der multiplen rezenten und historischen Quellen kann somit erstmals die zeitliche Entwicklung der Vorkommen bis auf Gewässerebene nachvollzogen werden. Darauf basierend sind nunmehr ein gezieltes Langzeitmonitoring sowie eine prädiktive Analyse der Bestands- und Habitatentwicklung möglich.

Open Research Data

<<<!!!<<< Attention! Data sets are not updated anymore. Please, visit the BonaRes Repositor​ium​ for new datasets. https://www.re3data.org/repository/r3d100013470 >>>!!!>>> Open Research Data provides quality assessed data and their metadata such as context information on measurement objectives, equipment, methods, testing and investigation areas. The purpose of the repository is to secure quality, integrity and long-term availability of landscape and ecosystem research data as well as to enhance accessibility of free data from ZALF long-term monitoring campaigns, landscape laboratories (Agro-ScapeLabs), field trials and experiments. The Leibniz Centre for Agricultural Landscape Research (ZALF) explores ecosystems in agricultural landscapes and the development of ecologically and economically viable land use systems. ZALF combines scientific expertise from agricultural science, geosciences, biosciences and socio-economics.

Messsystem zur feldskaligen Bestimmung der Gasdiffusivität im Boden

Böden spielen im globalen Kreislauf von Treibhausgasen eine wesentliche Rolle. Der Gasaustausch zwischen Boden und Atmosphäre ist dabei von zentraler Bedeutung, aber in seiner räumlichen und zeitlichen Dynamik noch nicht hinreichend verstanden. Für die Messung der Gaskonzentration und die Bestimmung der Diffusivität von Böden (Ds) existieren etliche, kleinskalige Labor- und Feldmethoden. Aufgrund der räumlichen Heterogenität und der zeitlichen Dynamik der Bodenstruktur ist es aber kaum möglich, die Ergebnisse auf den Feldmaßstab zu übertragen. Zentraler Gegenstand des Projektes ist die Entwicklung eines Systems zur Messung der Gasdiffusivität (PeDiM) in landwirtschaftlich genutzten Böden, das über lokale Heterogenitäten mittelt und Ds auf der Feldskala misst. Es wurde bereits gezeigt, dass Gaskonzentrationen in porösen Medien mittels schlauchförmiger, nichtporöser, gasselektiver Membranen gemessen werden können. Das zugrundeliegende Messprinzip beruht dabei auf der selektiven Diffusion einzelner Gaskomponenten der Bodenluft in eine Anordnung von Membranschläuchen, die in definierter Länge im Boden verlegt werden. Unser Projekt baut hierauf auf und ein in-situ Mess- und Monitoringsystem für Ds wird entwickelt. Folgende Schritte sind vorgesehen: i) Das neu entwickelte Messprinzip wird für die quasi-kontinuierliche Bestimmung von Ds für einen PeDiM-Prototypen im Labormaßstab umgesetzt. ii) Für einen präzisen Einbau des Messsystems im Feld wird ein Installationsgerät entwickelt, das Störungen des Bodens auf ein Minimum reduziert. iii) Der PeDiM-Prototyp wird in 2D- und 3D-Mesokosmen mit unterschiedlichen Substraten unter kontrollierten Bedingungen getestet. Parallele Ds-Messungen mit etablierten Messverfahren erlauben dabei die PeDiM-Konfiguration zu optimieren. vi) Optimierte PeDiM-Messysteme werden in einem Ackerboden eingebaut und Ds im Oberboden in einem mehrmonatigen Feldversuch gemessen. Die Ergebnisse werden im Zusammenhang mit wetterabhängigen Wassergehaltsänderungen und dynamischen Veränderungen der Bodenstruktur interpretiert. Der direkte Vergleich mit etablierten, kleinskaligen Labor- und Profilmessmethoden erlaubt Skaleneffekte experimentell zu untersuchen und nachzuweisen.Im Erfolgsfall steht ein innovatives, für die Langzeitbeobachtung ausgelegtes Mess- und Monitoringsystem zur Verfügung, das es zum ersten Mal erlaubt, quasi-kontinuierlich Ds im Feldmaßstab zu messen. Damit wird eine für Transportprozesse wesentliche Größe in Abhängigkeit atmosphärischer Randbedingungen auf einer Skala erfasst, die für die Interaktion von Boden und Atmosphäre relevant ist. Interessant für insbesondere landwirtschaftlich genutzte Böden ist dabei der völlig neue Zugang zur Beurteilung der zeitlichen Dynamik und Wechselwirkung zwischen Bodenstruktur und Ds. Ein kontinuierliches Monitoring von Ds erlaubt außerdem eine Kopplung von Treibhausgasemissionen mit Umsatzprozessen in Böden, was schließlich die Entwicklung von prognosefähigen Modellen unterstützt.

Laboranalysen für langfristige Versuche und Monitoringaufgaben der LWF (D24, D25)

Chemische Analyse von Wasser-, Boden- und Nadel/Blattproben aus langfristigen Versuchen und Monitoringaufgaben der LWF.

Abgasreinigung bei Schweinemastanlagen - ein Beitrag zur Senkung von Schadstoffemissionen aus der Landwirtschaft

Die aus der Emission von Schadstoffen aus Schweineställen resultierende Umweltbelastung ist vor allem auf Geruch, Staub, Methan, Kohlendioxid, Ammoniak, Schwefelwasserstoff und über 100 weitere Spurengase zurückzuführen. Zur Minderung dieser Emissionen dient eine Abgasreinigungsanlage, die modular aus einer chemischen Wäsche und einer Biofiltration im Pilotanlagen-Maßstab zusammengesetzt ist. In dem beantragten Projekt werden durch experimentelle und theoretische Untersuchungen die Erlangung von Kenntnissen über grundlegende Zusammenhänge dabei und die weiterführende Minimierung der Schad- und Geruchsstoffkonzentrationen im Abgas angestrebt. Die experimentellen Untersuchungen zur genaueren Charakterisierung des Anlagenverhaltens und der ablaufenden Prozesse gliedern sich in zwei Schwerpunktbereiche: Der erste umfasst die Prozesse im chemischen Wäscher, insbesondere Staubeintrag, -beschaffenheit, -Abscheidegrad und Adsorptionsvermögen des Staubes - dabei steht der Zusammenhang zwischen Staubeintrag und Geruchsminderungsgrad im Mittelpunkt - sowie die Parameterbestimmung für eine Modellierung und Simulation. Der zweite Schwerpunkt liegt auf dem Bereich Langzeitmonitoring der Abgasreinigungsanlage - insbesondere hinsichtlich der Wirkungsgradabhängigkeiten und der Einflussgrößen auf die Verfahrensstabilität. Die Modellierung und Simulation der gesamten Reinigungsanlage durch Adaption verfahrensspezifischer Zusammenhänge soll Vorhersagen für verschiedene apparative Ausgangssituationen und verfahrenstechnische Einstellungen liefern.

Sonderforschungsbereich Transregio 172 (SFB TRR): Arktische Verstärkung: Klimarelevante Atmosphären- und Oberflächenprozesse und Rückkopplungsmechanismen (AC)3, Sonderforschungsbereich Transregio 172 (SFB TRR): Arktische Verstärkung: Klimarelevante Atmosphären- und Oberflächenprozesse und Rückkopplungsmechanismen (AC)3

Innerhalb der letzten 25 Jahre wurde ein bemerkenswerter Anstieg der bodennahen Lufttemperatur in der Arktis beobachtet, welcher den Globalerwärmungsfaktor von zwei sogar übersteigt. Dieses Phänomen wird als Arktische Verstärkung bezeichnet. Diese Erwärmung führt zu recht dramatischen Veränderungen einer Vielzahl von Klimaparametern. Beispielsweise wurde von Satelliten aus beobachtet, dass sich das arktische Meereis signifikant zurückgezogen hat. Allerdings können Klimamodelle diesen Rückgang immer noch nicht korrekt reproduzieren. Daher ist es zwingend erforderlich den Ursprung dieser Unstimmigkeiten zu identifizieren. Um unser Wissen über die Ursprünge der beobachteten arktischen Klimaveränderungen zu erweitern, ist es notwendig die Genauigkeit dieser Vorhersagen zu verbessern. Um dieses Ziel zu erreichen beantragen wir im Rahmen des Transregio TR 172 die vorhandenen wissenschaftlichen Fachkenntnisse und Kompetenzen dreier deutscher Universitäten und zweier nicht-universitären Forschungsinstitute zu fokussieren und kombinieren. Beobachtungen von Messinstrumenten auf Satelliten, Flugzeugen, luftgetragenen Ballonplattformen, Forschungsschiffen und ausgewählte bodengebundene Messstationen werden in bestimmte Forschungskampagnen integriert und mit Langzeit Messungen kombiniert. Die Modellaktivitäten verwenden eine Hierarchie von Prozess-, mesoskaligen, regionalen und globalen Modellen um eine Brücke zwischen räumlichen und zeitlichen Skalen zu individuellen lokalen Prozessen der entsprechenden Klimasignale herzustellen. Die Modelle dienen als Orientierungshilfe für Kampagnen, zur Analyse von Messungen und Sensitivitäten, zur möglichen Zuordnung der Quellen der beobachteten arktischen Klimaveränderungen und um die Fähigkeiten der Modelle zu testen Beobachtungen zu reproduzieren. Die allumfassende wissenschaftliche Zielsetzung des TR 172 ist es die Schlüsselprozesse, die zur arktischen Verstärkung beitragen, zu identifizieren, untersuchen und zu bewerten um unser Verständnis über die wesentlichen Rückkopplungsmechanismen zu verbessern und gleichzeitig deren relative Bedeutung für die arktische Verstärkung zu quantifizieren. In der ersten Phase wird der Fokus auf atmosphärischen und Bodenprozessen liegen, da die schnell vorrangehenden Veränderungen im arktischen Klima vermuten lassen, dass wichtige atmosphärische Einflüsse an diesen Mechanismen beteiligt sind. In der zweiten und dritten Phase werden dann vor allem die Wechselwirkungen zwischen ozeanischen und atmosphärischen Komponenten der arktischen Verstärkung sowie die damit verbundenen globalen Aspekte genauer untersucht. Die Verbindung von Beobachtungs- und Modellstudien dient dazu die künftigen arktischen Klimaentwicklungsvorhersagen zu verbessern.

Waldernährungs- und Düngeversuche (DüV) (D23, D25)

Beobachtung und Anpassung der 20 langfristig angelegten Waldernährungs- und -düngungsversuche in Bayern. Untersuchung von Wuchsleistung und ökosystemarer Abläufe unter Einbeziehung derzeitiger Eintragsraten aus der Atmosphäre.

Vergleich der inter- und intra-annuellen Wachstumsdynamik und der Reaktion auf Trockenstress von Rotbuche (Fagus sylvatica L.) und Fichte (Picea abies (L.) Karst.) entlang eines Höhengradienten

Die Auswirkung der prognostizierten Klimaveränderungen auf Wachstum und Produktivität von Fichte und Buche werden aktuell noch immer kontrovers diskutiert. Die Analyse der inter- und intraannuellen Wachstumsdynamik unter verschiedenen ökologischen Bedingungen wird detaillierte Einblicke zu Resilienz- und Anpassungspotential des Dickenwachstums im Hinblick auf klimatische Extremereignisse und Umweltveränderungen bereitstellen. Diese Studie basiert auf der geplanten Auswertung von einzigartig langen Zeitreihen von Dendrometermessungen, welche in drei dendroökologischen Messstationen des Instituts für Waldwachstum, entlang eines Höhengradienten im südwestlichen Deutschland gesammelt wurden. In den drei Versuchsflächen wird durch automatische Präzisions-Dendrometer die Radialveränderungen der Schäfte von Buchen- und Fichtenuntersuchungsbäumen kontinuierlich seit 1990 (in 1250 m Höhenlage) und 1997 (in 450 m und 750 m Höhenlage) in hoher zeitlicher Auflösung (alle 15 Minuten) aufgezeichnet. Für den gleichen Zeitram werden in diesen Versuchsflächen auch meteorologische und pedologische Parameter erfasst. Ergänzende Umweltdaten stehen von der nahegelegenen Messstation des deutschen Umweltbundesamt es zur Verfügung, welche außerdem hochauflösende Zeitreihen der troposphärischen CO2 Konzentration beinhalten. Zur Erweiterung der retrospektiven Analyse werden Stammscheiben und Bohrkerne von Dendrometerbäumen und deren Nachbarbäumen entnommen. Der innovative Ansatz, lange Dendrometerzeitreihen mit Parametern wie Jahrringbreite, Zellstruktur, intra-annuellem Dichteprofil sowie mit Daten aus eingehenden Studien zur kambialen Aktivität und Jahrringbildung zu kombinieren, bietet eine einmalige Gelegenheit unser Verständnis und das Wissen über Interaktionen von verschiedenen Umweltfaktoren mit der kurz-, mittel- und langfristigen Wachstumsdynamik von den zwei wichtigen Baumarten der deutschen Forstwirtschaft zu vertiefen.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Ganzjährige Dynamik und Treiber der Biologischen Kohlenstoffpumpe im Weddellmeer durch autonomes Sampling

Die Biologische Kohlenstoffpumpe (BCP) steuert die Zufuhr, Verwertung und Speicherung von Kohlenstoff in den Weltmeeren. Ein mechanistisches Verständnis der BCP erfordert kontinuierliche Beobachtungen, welche Biologie, Ozeanographie und Geochemie über Zeit, Wasserschichten und Umweltbedingungen verknüpfen. Solche Beobachtungen der BCP im Südlichen Ozean fehlen, und erfordern autonome Technologien. Basierend auf autonomen Probennehmern und Sensoren, gibt YIPPEE ganzjährige Einblicke in die taxonomischen und funktionellen Merkmale der BCP im Weddellmeer. Dieses "letzte Eisgebiet" mit zentraler Bedeutung für das globale Klima ist ein natürliches Labor für das Verständnis polarer Prozesse und ihrer Reaktion auf den Klimawandel. Die Verankerung wurde zwischen März 2021 und März 2022 erfolgreich ausgebracht. Vorläufige Analysen von eDNA und Umweltparametern bestätigen die Konsistenz des Datensatzes. Drei Arbeitspakete beleuchten die biologische Vielfalt und funktionelle Genomik über ein komplettes Jahr im Kontext von Wassermassen, Eisbedeckung und Nährstoffkonzentrationen. Essenziell ist die hochauflösende biologische und ökologische Probenahme, welche Dynamiken in der photischen Zone mit geochemischen Flüssen in die Tiefsee verbindet. eDNA-Sequenzierung wird Populationen - von Bakterien bis Metazoen - während spezifischer Ökosystemzustände darstellen, sowie deren zeitliche und ökologische Konnektivität. Dies wird Übergangsperioden und zentrale Wendepunkte im Jahreszyklus aufdecken: die Schwelle des Tageslichts, welches Phytoplanktonwachstum auslöst, bakterielle Aktivitäten nach dem ersten photosynthetischen Impuls, sowie die Sukzession von Protisten und Zooplankton. Die Sequenzierung von Long-Read-Metagenomen wird funktionelle Signaturen saisonaler Ökosystemzustände aufzeigen und den Beitrag biogeochemischer Pfade über Umweltgradienten quantifizieren, was eine Klassifizierung des Jahreszyklus in Perioden der Autotrophie und (Chemo-)Heterotrophie sowie der zugrundeliegenden Stoffwechselwege ermöglicht. Genetische Funktionen, welche während hoher Eisbedeckung vorherrschen, schaffen einen Bezugswert für das "wahre" Weddellmeer vor den Auswirkungen des Klimawandels. Drittens eröffnet der Vergleich antarktischer und arktischer Dynamiken eine bipolare Perspektive auf die funktionale Saisonalität und den Aufbau biologischer Gemeinschaften. Dieses hochauflösende Bild der wichtigsten Taxa, genetischen Vielfalt, ökologischen Netzwerke und Nährstoffflüsse erstellt ein einzigartiges Bild der antarktischen BCP, und polarer Ökosysteme im Allgemeinen. YIPPEE steht im Einklang mit ~10 anderen SPP-Projekten und zentralen SPP-Zielen, einschließlich angeregter Langzeitbeobachtungen. Alle Daten und bioinformatischer Code werden sofort veröffentlicht. Zusätzlich zu wissenschaftlichen Publikationen werden die Ergebnisse über eine interaktive Web-App und gesellschaftliche Kommunikationskanäle verbreitet.

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