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Coastal Atmosphere & Sea Time Series (CoASTS) and Bio-Optical mapping of Marine optical Properties (BiOMaP): the near- surface marine bio-optical data

The CoASTS-BiOMaP data set comprises in situ near-surface inherent (e.g., absorption, scattering and backscattering coefficient s) and apparent (e.g., normalized-water leaving radiance and the corresponding remote sensing reflectance) optical properties of relevance for satellite ocean colour applications. The data were produced through the Coastal Atmosphere & Sea Time Series (CoASTS) and the Bio-Optical mapping of Marine optical Properties (BiOMaP) measurement programs implemented by the Marine Optical Laboratory of the Joint Research Center (JRC) in collaboration with a number of European institutions. Common to both CoASTS and BiOMaP is the standardization of instruments, measurement methods, quality control schemes and processing codes to enforce temporal and spatial consistency to data products. CoASTS measurements comprise 125 field campaigns and 637 stations performed from December 1998 up to March 2016 benefitting of the Acqua Alta Oceanographic Tower (AAOT) in the northern Adriatic Sea to generate time series data at a fixed coastal site. CoASTS data exhibit occurrence of waters with optical properties largely determined by phytoplankton, as well as diverse concentrations of suspended particulate matter (SPM) and of coloured organic matter (CDOM). BiOMaP measurements comprise 36 bio-optical oceanographic campaigns and 1915 stations performed between July 2000 and May 2022 using a variety of oceanographic vessels to produce spatially distributed data across various European Seas. BiOMaP measurement regions include: the Baltic Sea exhibiting waters dominated by a high concentration of CDOM; the Adriatic Sea, Black Sea, North Sea (comprising the English Channel), Ligurian Sea, Iberian Shelf and the Greenland Sea, characterized by a variety of optically complex waters determined by diverse concentrations of CDOM and SPM; the Eastern and Western Mediterranean oligotrophic and mesotrophic Seas.

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.

Messung des spektralen Extinktionskoeffizienten atmosphärischer Aerosole bei Umgebungsbedingungen und Charakterisierung der hygroskopischen Eigenschaften in Quellregionen (beeinflusst durch: MARINE - DUST - SMOKE) mit Hilfe von SÆMS, LIDAR und in-situ Methoden.

Im Rahmen des Projektes soll der spektrale Extinktionskoeffizient des unbeeinflussten atmosphärischen Aerosols bei 3 Wellenlängen (405, 532, 850 nm) mit einem neu entwickelten portablen SAEMS (Spectral Aerosol Extinction Monitoring System) in Kombination mit einem Ramanlidar untersucht werden. Dieses Fernmessverfahren soll weltweit in ausgewählten Quellregionen mit charakteristischen, unterschiedlichen Aerosoltypen (marines Aerosol, Mineralstaubaerosol, Biomasseverbrennungsaerosol) und natürlichen Aerosolmischungen eingesetzt werden. Das Messsystem wird mit Feuchte- und Temperatursensoren ausgestattet sein damit speziell auch die Änderung der optischen Eigenschaften der atmosphärischen Partikel bei realistischen Umgebungsfeuchtebedingungen erfasst wird. Die Wegstreckenauswahl dieses Aufbaus wird für die jeweiligen Aerosolbedingungen optimiert (horizontale Messstreckenlänge 1-3 km, 10-20 m über dem Boden). Die hygroskopischen Eigenschaften des Aerosols im Umgebungsfeuchtebereich sollen spezifisch für den jeweiligen Einsatzort bestimmt werden und eine aerosoltypabhängige Parametrisierung erarbeitet werden. Ziel ist langfristig die Charakterisierung der Aerosolsäule durch Kombination von bodengebundenen in-situ Methoden und Fernmessverfahren und sowie eine systematische Untersuchung des Feuchteeinflusses auf die aerosoloptischen Eigenschaften. Dazu soll die automatisierte Ermittlung des Extinktionskoeffizienten im bodennahen Bereich in den kontinuierlichen Messbetrieb der mobilen Landstation LACROS (Leipzig Aerosol and Cloud Remote Observations System) des TROPOS integriert werden. Derartige Untersuchungen sind von großer Wichtigkeit für die Klimamodellierung (Parametrisierung der Strahlungswechselwirkung von Aerosolen) sowie der Synthese der aktiven Fernerkundung (Bestimmung der optischen Eigenschaften der Aerosolsäule) und der mikrophysikalischen Eigenschaften durch in-situ Bodenmessungen.

WFS Hamburger Luftmessnetz (HaLm)

Web Feature Service (WFS) mit den Messwerten des Hamburger Luftmessnetzes. Das Hamburger Luftmessnetz (HaLm) * betreibt 15 Messstationen zur Überwachung der Luftqualität * unterscheidet zwischen Hintergrund-, Ozon- und Verkehrs-Messstationen * misst kontinuierlich gemäß EU-Richtlinien und dem Bundesimmissionsschutzgesetz Die Hintergrund-Messstationen dienen der allgemeinen Luftüberwachung. Sie erfassen die Schadstoffkomponenten Schwefeldioxid (SO2), Stickstoffmonoxid (NO), Stickstoffdioxid (NO2) und Schwebstaub (Feinstaub-PM10: Partikel kleiner als 10 Mikrometer und Feinstaub-PM2,5: Partikel kleiner als 2,5 Mikrometer). Eine Station misst außerdem Kohlenmonoxid (CO). Die Ozon-Messstationen ermitteln neben Ozon (O3) auch die NO2- und NO-Belastungen. An den Verkehrs-Messstationen werden die für den Autoverkehr typischen Schadstoffe NO, NO2 und Feinstaub-PM10 bzw. Feinstaub-PM2,5 sowie z.T. Benzol und CO gemessen. Die Messungen finden gemäß EU-Richtlinien und dem Bundes-Immissionsschutzgesetz kontinuierlich statt und erfüllen folgende Aufgaben/Zwecke: * Messungen nach den EU-Richtlinien für Feinstaub-PM10/PM2,5, Schwefeldioxid (SO2), Stickstoffdioxid (NO2), Benzol, Kohlenmonoxid (CO) und Ozon (O3), umgesetzt in der 39. Verordnung zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (39. BImSchV) * Ozonwarn- und -Informationsdienst * Information der Öffentlichkeit * Bereitstellung von Daten für immissionsschutzrechtliche Genehmigungen * Aufstellung von Daten-Zeitreihen zur Ermittlung von Belastungstrends * allgemeine Überwachung der Luftqualität entsprechend der Vierten Allgemeinen Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz Nach automatischer und manueller Plausibilitätsprüfung werden die Messdaten in einer Datenbank vorgehalten und können in der Zentrale des Hamburger Luftmessnetzes mit verschiedenen Software-Tools ausgewertet werden. Aktuelle Stundenmittelwerte werden über Videotext (Norddeutscher Rundfunk NDR Seite 678, Hamburg1 Seite 155) und Internet (http://luft.hamburg.de) der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt. In dem Internetangebot finden sich darüber hinaus zusammengefasste und historische Daten, Charakterisierungen der Messstationen sowie weitere inhaltliche Erläuterungen. Zur genaueren Beschreibung der Daten und Datenverantwortung nutzen Sie bitte den Verweis zur Datensatzbeschreibung.

WMS Hamburger Luftmessnetz (HaLm)

Web Map Servise (WMS) mit den Luftmesswerte - HaLm - in Hamburg. Das Hamburger Luftmessnetz (HaLm) * betreibt 15 Messstationen zur Überwachung der Luftqualität * unterscheidet zwischen Hintergrund-, Ozon- und Verkehrs-Messstationen * misst kontinuierlich gemäß EU-Richtlinien und dem Bundesimmissionsschutzgesetz Die Hintergrund-Messstationen dienen der allgemeinen Luftüberwachung. Sie erfassen die Schadstoffkomponenten Schwefeldioxid (SO2), Stickstoffmonoxid (NO), Stickstoffdioxid (NO2) und Schwebstaub (Feinstaub-PM10: Partikel kleiner als 10 Mikrometer und Feinstaub-PM2,5: Partikel kleiner als 2,5 Mikrometer). Eine Station misst außerdem Kohlenmonoxid (CO). Die Ozon-Messstationen ermitteln neben Ozon (O3) auch die NO2- und NO-Belastungen. An den Verkehrs-Messstationen werden die für den Autoverkehr typischen Schadstoffe NO, NO2 und Feinstaub-PM10 bzw. Feinstaub-PM2,5 sowie z.T. Benzol und CO gemessen. Die Messungen finden gemäß EU-Richtlinien und dem Bundes-Immissionsschutzgesetz kontinuierlich statt und erfüllen folgende Aufgaben/Zwecke: * Messungen nach den EU-Richtlinien für Feinstaub-PM10/PM2,5, Schwefeldioxid (SO2), Stickstoffdioxid (NO2), Benzol, Kohlenmonoxid (CO) und Ozon (O3), umgesetzt in der 39. Verordnung zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (39. BImSchV) * Ozonwarn- und -Informationsdienst * Information der Öffentlichkeit * Bereitstellung von Daten für immissionsschutzrechtliche Genehmigungen * Aufstellung von Daten-Zeitreihen zur Ermittlung von Belastungstrends * allgemeine Überwachung der Luftqualität entsprechend der Vierten Allgemeinen Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz Nach automatischer und manueller Plausibilitätsprüfung werden die Messdaten in einer Datenbank vorgehalten und können in der Zentrale des Hamburger Luftmessnetzes mit verschiedenen Software-Tools ausgewertet werden. Aktuelle Stundenmittelwerte werden über Videotext (Norddeutscher Rundfunk NDR Seite 678, Hamburg1 Seite 155) und Internet (http://luft.hamburg.de) der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt. In dem Internetangebot finden sich darüber hinaus zusammengefasste und historische Daten, Charakterisierungen der Messstationen sowie weitere inhaltliche Erläuterungen. Zur genaueren Beschreibung der Daten und Datenverantwortung nutzen Sie bitte den Verweis zur Datensatzbeschreibung.

Forstliches Umweltmonitoring

Waldökosysteme sind vielfältigen Belastungen ausgesetzt. Um rechtzeitig ungünstigen Entwicklungen entgegensteuern zu können, ist eine fortlaufende Überwachung des Waldzustandes notwendig. Dieses forstliche Umweltmonitoring erfolgt in Rheinland-Pfalz mit Hilfe von landesweiten Übersichtserhebungen (Level-I: Kronenzustandserhebung, Bodenzustandserhebung oder Waldernährungserhebung auf einem systematischen Raster) und anhand von Intensivuntersuchungen an Waldökosystem-Dauerbeobachtungsflächen (Level-II kontinuierliche Messungen der Luftschadstoffbelastung und der Witterungsverläufe sowie eine fortlaufende Beobachtung der Reaktionen der Waldökosysteme auf natürliche und anthropogene Stresseinflüsse an ausgewählten für die wichtigsten Waldstandorte in Rheinland-Pfalz charakteristischen Flächen). Erfasst werden u.a.: Kronenzustand (terrestrisch und aus IRC-Luftbildern); Waldwachstum; Nährstoffversorgung; Bodenvegetation; Bodenzustand; Baumflechten; Feinwurzeln; Mykorrhiza; Streufall; Ozonschadsymptome; Phänologie; Klima; Witterung; Luftschadstoffimmission; Luftschadstoffdeposition; Bodenwasser; Quellwasser. Anhand dieser Ergebnisse erfolgen Bewertungen zu den Themen: Wasserhaushalt, Bioelementhaushalt, Bodenversauerung, Stickstoffsättigung, Überschreitungen der ökologischen Belastungsgrenzen durch Luftschadstoffe (critical loads, AOT 40 etc.). Alle wesentlichen Befunde und umfangreiche Bewertungen können auch unter www.fawf.wald-rlp.de und hier unter: Forschungsschwerpunkte/Forstliches Umweltmonitoring eingesehen werden.

Forschergruppe (FOR) 409: Systemverständnis: Wasser- und Stoffdynamik urbaner Standorte; System Comprehension: Dynamics of Water and Materials at Urban Locations, Teilprojekt HUMUS: Die organische Bodensubstanz und ihre Wasser- und Stoffbindung in anthropogen beeinflußten Böden

Das Projekt HUMUS hat zum Ziel, die Wasserbindung der organischen Bodensubstanz urbaner Böden zu charakterisieren. Im Zentrum stehen Geleigenschaften und der Nachweis eines Glasüberganges in der organischen Bodensubstanz. Die meisten Untersuchungen erfolgen mit Hilfe der Differential Scanning Kalorimetrie (DSC). Sie werden durch dielektrische Messungen und 1H-NMR-Relaxation (TP GEO) sowie kinetische Untersuchungen zur DOC-Freisetzung und Quellung ergänzt. Die Feldexperimente und Mikrokosmen der Forschergruppe dienen zur Verknüpfung der Wasserbindung der organischen Bodensubstanz mit Faktoren des Wasserhaushaltes (TP BODEN), Mikroorganismen und ihren Biofilmen (TP MIKRO), der Bodenmesofauna (TP FAUNA) sowie unterschiedlichen Elektrolytbedingungen. In der zweiten Projektphase werden Auswirkungen der urban beeinflußten Humuseigenschaften auf die kleinräumige Variabilität und auf den Wasser- und Stofftransport der urbanen Standorte untersucht werden.

Evaluierung der Elektro-Ultrafiltration zur Erfassung der Stickstoffnachlieferung auf langjährig ungedüngten Standorten

Versuchsziel: Mit dem Versuch wird geprüft, ob sich eine unterschiedliche N-Nachlieferung auch dann in entsprechenden extrahierbaren organischen N-Gehalten widerspiegelt, wenn der Humusgehalt im Boden ähnlich hoch ist. Hintergrundinformation: Für die Bestimmung der N-Nachlieferung gibt es noch keine sichere Methode. Auch die weit verbreitete EUF-Methode vermag lediglich zwischen Standorten mit stark unterschiedlichen Humusgehalten zu unterscheiden. Standorte mit etwa gleichem Humusgehalt, aber unterschiedlichem N-Nachlieferungspotential kann die Methode jedoch nicht differenzieren. Nach erfolgreichen Vorarbeiten mit der Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) zur Analyse geringer Zellulosemengen (= leicht abbaubarer C im Boden) soll untersucht werden, ob sich das unterschiedliche N-Nachlieferungspotential von Böden eines Standortes (fast gleicher Humusgehalt) mit der NIRS besser differenzieren lässt als mit der EUF-Methode. Als weitere Methode soll die Extraktion mit CaCl2 geprüft werden.

Untersuchungen mit oben offenen Experimentierkammern zur Auswirkung bestimmter Luftschadstoffe auf Gesundheitszustand und Wachtstum von Forstpflanzen

Seit Beginn der 80er Jahre wird in der Ursachenforschung der Waldschaeden bestimmten Luftschadstoffen eine entscheidende Rolle beigemessen. Aus diesem Grund wurde von der Forstlichen Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Wuerttemberg ein Pilotprojekt begonnen. Ziel dieses Vorprojektes war die Entwicklung und Erprobung einer Grosskammer zur Untersuchung von Filterwirkung, Wintertauglichkeit und Kammerklima. Solche 'oben offenen Experimentierkammern' bieten die Moeglichkeit, Luftschadstoffe der Umgebungsluft auszuschliessen. Aus den Kontrollen mit den jeweiligen Freiluftbaeumen lassen sich dann Rueckschluesse auf die Auswirkungen der verschiedenen Schadstoffe ziehen. Dieses Pilotprojekt wurde im Muenstertal im Suedschwarzwald in 850 m ue NN durchgefuehrt. Die praktische Erprobung waehrend zweier Betriebsjahre zeigte einen weitgehend stoerungsfreien Kammerbetrieb. Die hoelzerne Konstruktion und die Folienbespannung widerstanden allen Belastungen durch Wind und Schnee. Lueftungs- und Filterungssystem arbeiteten befriedigend. Im Gegensatz zum technischen Kammerbetrieb bleiben die qualitativen Kammerbedingungen hinter den Erfordernissen zurueck. Eine wesentliche Abweichung von den Freilandbedingungen stellten die fehlenden Nebel- und Tauereignisse dar. Aus immissionsoekologischer Sicht entfielen hierdurch Depositionen, die fuer das aktuelle Schadensphaenomen der montanen Nadelvergilbung von besonderer Bedeutung sein koennten. Die nahezu lueckenlosen Messreihen der Klimawerte belegten ferner, dass die grundlegende Forderung nach einem freilandaehnlichen Kammerklima in den getesteten Kammern nur bedingt erfuellt werden konnte. Dies traf insbesondere fuer Luft- und Bodentemperaturen, fuer die relative Luftfeuchtigkeit und die Strahlungsverhaeltnisse zu. Aufgrund der beobachteten Klimaeffekte sowie des Fehlens wesentlicher immissionsoekologischer Feuchtefaktoren lassen die Testpflanzen sowohl kurz- als auch langfristig Wuchs- und Symptomreaktionen erwarten, die nicht mit denen des Freilandes vergleichbar sind. Unter diesen Bedingungen ist nur der Vergleich von Kammer zu Kammer statthaft. Die Durchfuehrung spezieller Kurzzeitexperimente (zB waehrend einer Vegetationsperiode) mit den Behandlungsvarianten Rein- und Umgebungsluft scheiterte an der relativ geringen Luftschadstoffbelastung des Projektstandortes. Gegen Langzeit-Experimente sprachen die nicht vergleichbaren Wachstumgsbedingungen innerhalb und ausserhalb der Kammern. Um uebertragbare Kammerergebnisse zu erzielen, muessten kostenintensive Optimierungsmassnahmen vorgenommen werden. Vorrangige Verbesserungen waeren im Bereich der Lichtbedingungen und der Temperaturreduktion angezeigt. Die Steuerungsgruppe kam zu dem abschliessenden Ergebnis, dass das Projekt im Vorprojektstadium abgeschlossen und am Standort 'Muenstertal' nicht in ein langfristiges Abschlussprojekt uebergeleitet werden sollte.

Strategien für die Probenahme von Feststoffen aus überwachungsbedürftigen Rückständen zur Bestimmung der spezifischen Aktivität natürlicher Radionuklide mittels gammaspektrometrischer Analyse : Vorhaben 3622S12291

Bei industriellen oder bergbaulichen Prozessen wie z. B. bei der Gewinnung, Verarbeitung und Aufbereitung von Erdöl und Erdgas und aus der Tiefengeothermie, aus der Grundwasseraufbereitung, aus der Gewinnung und Aufbereitung von Erzen und Mineralien oder der Roheisenherstellung können Rückstände entstehen, die natürlich vorkommende Radionuklide enthalten. Diese Rückstände können strahlenschutzrechtlich überwachungsbedürftig sein, und ihre weitere Handhabung ist im Strahlenschutzgesetz geregelt.Die Rückstände sind für eine geplante Entsorgung (d.h., Verwertung oder Beseitigung) strahlenschutz-fachlich zu beurteilen, und unter anderem sind dafür die spezifischen Aktivitäten natürlich vorkommender Radionuklide zu bestimmen. Nach derzeitigem Stand von Wissenschaft und Technik ist die Gammaspektrometrie das in vielen praktischen Anwendungen am besten geeignete Messverfahren für die Aktivitätsbestimmung. Für die Aussagekraft der Aktivitätsbestimmung ist jedoch vorrangig die Probenahme entscheidend, denn die Zusammensetzung der Rückstände ist meist inhomogen, und die spezifischeAktivität kann je nach Art und Herkunft des Materials oder seiner Entstehung (z.B. des Aufbereitungsverfahrens) schwanken.

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