Nass- und Trockendeposition sind die wesentlichen Prozesse, die Mineralstaub aus der Atmosphäre entfernen. Teragramm Mineralstaub werden pro Jahr interkontinental verfrachtet. Erreicht Staub weitab von seiner Quelle wieder die Erdoberfläche, kann er erheblichen Einfluss auf Ökosysteme haben. Insbesondere ozeanische Ökosysteme sind in ihrer Bioproduktivität nährstofflimitiert. Diese Nährstoffe können durch Mineralstaub eingetragen werden. Trotz der Bedeutung der Deposition sind Messungen bislang rar, und Staubmodelle, die sich an den wenigen Messungen validieren, zeigen erhebliche Fehler. Hauptsächlich der Mangel an geeigneten Messdaten behindert im Moment das weitergehende Verständnis des Staubzyklus. Fehlende standardisierte Messtechnik zur Trockendepositionsmessung erschwert bislang gute Datenerfassung. Daher wird ein neuer automatisierter Nass- und Trockendepositionssammler entwickelt und charakterisiert. Der Sammler wird mit meteorologisch relevanter Zeitauflösung (Stunden bis Tage) betrieben und damit einen großen Nachteil vergangener Messungen beheben, nämlich eine Zeitauflösung von meist Wochen bis Monaten. Durch den Einsatz automatisierter rasterelektronenmikroskopischer Einzelpartikel-Analyse wird ein bisher unerreichter Daten-Detailreichtum für Partikelgrößen von 700 nm bis 100 mym zur Verfügung stehen, einschließlich Partikelgrößenverteilung, Elementzusammensetzung und Partikel-Mischungszustand. Besondere Aufmerksamkeit wird potentiellen Nährstoffen wie Fe, P, K, Mg und Ca gewidmet. Für ausgewählte Proben wird weiterhin Partikel-Hygroskopizität bestimmt.Nach der Testphase auf der Insel Frioul, Frankreich, während der der Sammler im Vergleich zur dort existierenden Zeitreihe validiert wird, werden drei Instrumente an Stationen in Betrieb genommen, die für Staubeintrag in die relevant Ozeane sind: Sao Vicente, Kap Verde und Barbados im Saharischen Ausfluss so wie Heimaey, Island, im arktischen Staub. In einer zweiten Phase (nach dem vorliegenden Projekt) soll das Netzwerk dann erweitert werden durch New Island, Falkland im südamerikanischen Ausfluss, Amakusa, Japan im asiatischen Ausfluss und die Insel Amsterdam zwischen dem südafrikanischen und dem australischen Ausfluss. Zum ersten Mal werden aus diesem Projekt kontinuierliche Zeitreihen der Nass- und Trockendeposition von Mineralstaub zur Verfügung stehen, die tägliche bzw. Ereignis-basierte Zeitauflösung und zudem Partikel-Größenauflösung bieten. Hieraus werden atmosphärische Schlüsselfaktoren abgeleitet, die zur Deposition führen. Weiterhin wird eine Partitionierung zwischen Nass- und Trockendeposition und ihr Größenverteilung von Nährstoffen - insbesondere P und Fe - untersucht. Partikel-Mischungszustand und Form werden durch ein Mischungsmodell und Bildanalyse bestimmt. Eine öffentliche Datenbank wird bereitgestellt, die z. B. für Modellvalidierung zu Verfügung steht. Es ist geplant, die Stationen nach Ende der DFG-Finanzierungphase weiter zu betreiben.
Die marine Eisendüngung durch Inseln ist ein wichtiger Steuerungsprozess der marinen Planktonproduktion, einer der größten atmosphärischen CO2-Senken. Der Prozess lässt sich allgemein im Südozean beobachten, wo die glaziale Verwitterung auf Inseln eine gut dokumentierte Quelle an reaktivem, partikulärem Fe (pFe) darstellt. Diese Verwitterung dürfte sehr empfindlich auf den globalen Klimawandel reagieren. Der diagenetische Stoffkreislauf auf dem Schelf, mit Rückdiffusion und Rücksuspension von Fe in die Wassersäule ist eine weitere Quelle von globaler Bedeutung. In unseren vergangenen Studien auf King George Island, antarktischer Inselbogen, konnten wir zeigen, Fe-isotope eine Unterscheidung dieser Quellen erlauben. Jedoch zeigt die Fe-Isotopenzusammensetzung des gelösten Fe (dFe) insgesamt im Südozean eine überraschend große Variabilität von etwa 2‰ (d56Fe). Dies bedeutet entweder eine lokal sehr variable Mischung der beiden Fe-Quellen, einen regional sehr diversen Fe-Stoffkreislauf mit variabler Interaktion zwischen dFe und pFe, ein regional sehr dynamischer biologischer Fe-Kreislauf in der Wassersäule, oder Kombinationen aller drei Aspekte. Ich beantrage während einer FS Polarstern Expedition (PS-133), die verschiedenen Fe-Quellen von der Küste der Insel Süd-Georgiens und den Fe-Transport in den offene Ozean mithilfe von Fe-Isotopenanalysen zu verfolgen, und die Transformation dieser partikulären Fe-Quellen in bioverfügbares dFe, z.B. durch Lösung und Austausch mit der Partikeloberfläche, auf der Basis der Fe-Isotopenfraktionierung zu bestimmen. Die Fe-Isotopenfraktionierungsfaktoren, die generell im marinen Millieu nur unzureichend bestimmt sind, sollen experimentell im Labor und an Bord bestimmt werden. Diese Austauschexperimente beinhalten Mischungen aus reinen Fe-Oxyhyroxiden und Mn-Oxiden mit künstlichem Meerwasser, sowie Mischungen aus mittels Tangentialflussfiltration angereicherten marinen Partikeln von der Schelf- und Kontinentalhangregion Süd-Georgiens mit filtriertem, partikelfreiem Meerwasser von stromaufwärts der Insel. Ebenso werden Mischungen aus reinen Mineralphasen mit Meerwasser des Südozeans untersucht. In allen Experimenten wird das Wasser mit einem monoisotopisch angereicherten „Spike“ versetzt, werden die Experimente (lang)zeit-kontrolliert beprobt, und die „Drei-Isotopenmethode“ konsequent verwendet, mittels derer die Extrapolation der isotopischen Fraktionerungsfaktoren möglich ist, selbst wenn die Austauschreaktion nicht vollständig abläuft. Die experimentell bestimmten Fraktionierungsfaktoren dienen als Basis, die natürlichen, molekularen Austauschprozesse bei der marinen Fe-Düngung zu identifizieren. Die natürliche Fe-Düngung soll vor Süd-Georgien auf der PS-133 Expedition vom Littoral bis in den offen, hochproduktiven Ozean beobachtet und beprobt werden. Zum Vergleich sollen zusätzlich Proben aus dem Littoral und der Küstenregion vor King George Island von einer früheren Expedition analysiert werden.
<p>Um das im Übereinkommen von Paris gesteckte globale Ziel zu erreichen, die Erderwärmung bei 1,5 Grad Celsius zu stoppen, ist es unabdingbar, unsere Treibhausgasemissionen gegen Null zu senken. Ergänzend sind Maßnahmen nötig, um bereits in der Atmosphäre vorhandenes CO2 zu entnehmen, etwa durch Aufforstung. Vor riskanten, unerforschten Technologien, wie Meeresdüngung, rät das UBA jedoch ab.</p><p>Die Erderwärmung auf 1,5°C zu begrenzen, gelingt nur, wenn weltweit die vom Menschen verursachten CO2-Emissionen bis zum Jahr 2050 auf netto Null gebracht werden – vor allem durch den Ausstieg aus fossilen Energiequellen, wie Kohle und Erdöl.</p><p>Maßnahmen, um CO2 aus der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a> zu entnehmen, können diese Dekarbonisierung keinesfalls ersetzen, sind aber ergänzend nötig. Gut geeignet und ökologisch, sozial und wirtschaftlich nachhaltig sind <strong>Maßnahmen einer nachhaltigen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/l?tag=Landnutzung#alphabar">Landnutzung</a></strong>, wie bodenschonende und humusmehrende Landbewirtschaftung, Moorschutz und -renaturierung, Grünlanderhalt und Wiederaufforstung. Das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a> unterstützt daher solche Maßnahmen und sieht die dringliche Notwendigkeit, dafür die entsprechenden Rahmenbedingungen zu schaffen, wie Ausbau finanzieller Förderung, Transfer von Technologie-Know-how und Ausgleichzahlungen durch Industriestaaten.</p><p>Das UBA hält es für riskant, auf zum Teil unerforschte und unerprobte CO2-Entnahmetechnologien und anschließender Speicherung zu setzen. Nach dem heutigen Wissensstand bergen die meisten CO2-Entnahmetechnologien Risiken für Umwelt und nachhaltige Entwicklung: Bei der <strong>Düngung von Ozeanen</strong> etwa, um CO2-bindende Algen zu fördern, könnten die Meeresökosysteme durch Überdüngung geschädigt werden. Ein weiterer Ansatz ist <strong>Bioenergy Carbon Capture and Storage (BECCS)</strong>, bei dem im industriellen Stil Pflanzen angebaut würden, um diese anschließend zu verbrennen und das dabei entstehende CO2 abzuscheiden und zu speichern. Der großflächige Einsatz von BECCS erhöht jedoch die Flächenkonkurrenz zum Anbau von Nahrungsmitteln und hat negative Auswirkungen auf Ökosysteme, Wasserhaushalt und Boden- und Wasserqualität. Je nach Standort bestehen zudem Risiken durch die unterirdische Speicherung von CO2, zum Beispiel <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/v?tag=Versauerung#alphabar">Versauerung</a> des Grundwassers oder Auslösung seismischer Aktivitäten. </p><p>Mehr Informationen finden Sie in der „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/dokument/uba-kurzposition-zur-kohlendioxid-entnahme-aus-der">UBA-Kurzposition zur Kohlendioxid-Entnahme aus der Atmosphäre – Carbon Dioxide Removal (sogenannte „negative Emissionen“)</a>“.</p>
Kommerzielle Aktivitäten zur Düngung der Meere sind ab sofort international verboten – erlaubt sind lediglich bestimmte Forschungsvorhaben. Das beschlossen die Vertragsstaaten des Londoner Protokolls am 18. Oktober 2013. Die Vertragsstaaten müssen nun vor Beginn von Meeresdüngungs- und anderen Geo-Engineering-Aktivitäten sicherstellen, dass tatsächlich geforscht wird und nachteilige Umweltwirkungen ausgeschlossen sind. Die 43 Vertragsstaaten vereinbarten auch, neben der Meeresdüngung weitere marine Geo-Engineering-Maßnahmen der staatlichen Kontrolle zu unterstellen. Alle Neuregelungen treten allerdings erst in Kraft, wenn sie von Zwei-Dritteln der Vertragsstaaten ratifiziert werden.
Kommerzielle Aktivitäten zur Düngung der Meere sind ab sofort international verboten – erlaubt sind lediglich bestimmte Forschungsvorhaben. Das beschlossen die Vertragsstaaten des Londoner Protokolls bereits am 18. Oktober 2013; die Beschlüsse sind nun öffentlich einsehbar. Die Vertragsstaaten müssen nun vor Beginn von Meeresdüngungs- und anderen Geo-Engineering-Aktivitäten sicherstellen, dass tatsächlich geforscht wird und nachteilige Umweltwirkungen ausgeschlossen sind. „Die internationale Vereinbarung ist ein Meilenstein in der Kontrolle des Geo-Engineerings und regelt erstmals wirksam Experimente zur technischen Beeinflussung des Klimawandels. Dass die Neuregelung im Konsens angenommen wurde, unterstreicht die politische Bedeutung der neuen Vorschriften.“ sagt Thomas Holzmann, Vizepräsident des Umweltbundesamtes (UBA), das an den Verhandlungen intensiv beteiligt war. Die 43 Vertragsstaaten vereinbarten auch, neben der Meeresdüngung weitere marine Geo-Engineering-Maßnahmen der staatlichen Kontrolle zu unterstellen. Alle Neuregelungen treten allerdings erst in Kraft, wenn sie von Zwei-Dritteln der Vertragsstaaten ratifiziert werden.
<p>Ab sofort gibt es weltweit rechtlich verbindliche Vorschriften zur Kontrolle des marinen Geo-Engineerings. Diese wurden am 18. Oktober 2013 von den Vertragsstaaten des „Londoner Protokolls zum Londoner Übereinkommen über die Verhütung der Meeresverschmutzung durch das Einbringen von Abfällen und anderen Stoffen“ verabschiedet.</p><p>Kommerzielle Aktivitäten zur Düngung der Meere werden verboten. Erlaubt sind lediglich berechtigte Forschungsvorhaben. Vor Durchführung solcher Vorhaben müssen die Vertragsstaaten sicherstellen, dass tatsächlich geforscht wird und nachteilige Umweltwirkungen ausgeschlossen sind. Die Regelung erlaubt es des Weiteren, in der Zukunft weitere marine Geo-Engineering-Maßnahmen der staatlichen Kontrolle zu unterstellen, wenn sich das als erforderlich erweisen sollte.</p>
In marine ecology there is an urgent need to understand the functioning of the lower part of the pelagic food web, its response to and effect on climate change, its response to pollution and environmental toxins, and its role in producing food for commercially important species at higher trophic level. This requires access for European scientists to tools allowing experimental approaches to near-natural pelagic systems. To meet this need, we propose a network (MESOAQUA) of European marine mesocosm facilities. MESOAQUA will: - Offer European researchers access to a range of mesocosm facilities in contrasting environments. - Develop and test new technologies that allow access to off-shore environments - Improve the services of the facilities by exchange of technology and experience - Facilitate cross-disciplinary fertilisation and a better coordination of mesocosm research - Promote the training of young scientists in the use of experimental ecosystem research MESOAQUA is necessary because: - System level experimentation is required to understand and predict the responses of the pelagic ecosystem in changing ocean subject to increasing anthropogenic pressure. - There is no present system for trans-national access to such experiemental facilities, particularly not to facilities offering access to different water masses - There is no present technology allowing mesocosm experiments in open waters.
Vom deutschen Forschungsschiff Polarstern aus wird die Auswirkung von Eisendüngung auf Ökologie und Kohlenstoffaufnahmepotential im Südlichen Ozean untersucht. LOHA bedeutet in Hindi Eisen, FEX steht für Fertilization EXperiment (Düngungsexperiment). Durch die Düngung einer Fläche von 300 Quadratkilometern mit 20 Tonnen gelöstem Eisensulfat wird ein schnelles Wachstum von Phytoplankton (Meerespflanzen, einzellige Algen) angeregt. Ein Team aus Physikern, Chemikern, Biologen und Geochemikern untersucht dann während einer Dauer von sieben Wochen die Auswirkungen dieser Algenblüte auf den Austausch von Kohlendioxid (CO2) zwischen Meer und Atmosphäre, auf die Plankton-Nahrungsketten und auf die Organismen des darunter liegenden Meeresboden. Das Projekt soll klären, ob durch Düngung ausgelöste Algenblüten dazu beitragen können, der Atmosphäre das Treibhausgas CO2 über einen langen Zeitraum zu entziehen. Die Auswirkung der Düngung auf das Zooplankton ist ein weiterer Untersuchungsaspekt. Untersucht wird, ob die Eisendüngung auch zu einer Vermehrung der Krillbestände führen kann und somit eine Zunahme der Großwalbestände ermöglicht. Das Projekt ist umstritten und wird vom Ministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit sowie von Umweltschutzverbänden abgelehnt. Insbesondere die Frage, ob das Projekt mit den Beschlüssen der 9. Vertragsstaatenkonferenz zum Übereinkommen über die Biologische Vielfalt (CBD) vereinbar ist, ist umstritten. Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Forschung und Bildung nach der Auswertung mehrerer Gutachten Ende Januar 2009 genehmigt.
The main objective of the proposed research is the study of the impact of atmospheric inputs of nutrients (phosphorus, iron) on the biological production in oligotrophic marine systems. In particular, we will focus on the impact of atmospheric input - in particular from the Sahara- on the nitrogen fixation, which is suspected to be limited by one or both nutrients. This work will be based on an experimental approach and a field study (oceanographic campaign). Cultures of Trichodesmium will be performed at the host institution, in seawater and fertilization by Fe and or P will be done in order to simulate the atmospheric input: various parameters will be measured as the N2 fixation and the chi a concentration. These experiments will allow to quantify and parameterise the response of Trichodesmium in term of increase of the N2 fixation after an input of a limited nutrient. On board the R/V Meteor in the tropical Atlantic ocean (13 October to 16 November 2002), experiments of incubations of oligotrophic seawater following various scenario of limitation will be performed (see details in table). The tropical Atlantic Ocean, lying downwind of the Sahara dust-generation region is the major deposition region in the world ocean for terrestrial dust. These quasi in situ fertilizations will allow to respond to the question: 'Can sporadic Saharan dust inputs lead to an increase of the N2 fixation, in this part of ocean'. This campaign is part of the international SOLAS program (Surface Ocean Lower Atmosphere Study).
| Origin | Count |
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| Bund | 11 |
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| Förderprogramm | 6 |
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