Submarine Hangrutschungen stellen ein bedeutendes Risiko für Offshore-Infrastrukturen und Küstengebiete dar, da sie zum Beispiel gefährliche Tsunamis auslösen können, wie der Storegga Slide vor der Küste Norwegens. Neben anderen Präkonditionierung für Hangrutschungen, wie steile Hangneigung oder Überdruck in den Porenräumen der Sedimente verursach im Zusammenhang mit Eiszeiten, wurde die Auflösung von Gashydraten in vielen Studien diskutiert. Die weltweite räumliche Überscheidungen von submarinen Hangrutschungen und Gashydratvorkommen hat zu der Hypothese geführt, dass die Auflösung von Gashydraten in Zeiten von Meeresspiegelsenkung oder Erderwärmung eine Hangrutschung auslösen kann. Dieser Prozess entfernt die zementierenden Gasyhdrate aus den Porenräumen und das frei werdende Gas verursacht zusätzlichen Überdruck . Obwohl Studien mithilfe von numerischen Modellierungen gezeigt haben, dass diese Hypothese realistisch ist, konnte die Forschung keine geologischen oder geophysikalischen Beweise dafür finden, dass dieser Prozess wirklich eine Hangrutschung ausgelöst hat. Außerdem zeigen verschiedene Studien, dass viele submarine Hangrutschungen retrogressiv sind und auf dem mittleren bis unteren Kontinentalhang ausgelöst werden. Diese Beobachtung lässt vermuten, dass andere Prozesse die Rutschungen auslösen. Davon abgesehen gibt es keinen Zweifel, dass Gashydrate die geotechnischen Eigenschaften von Sedimenten stark beeinflussen. Daher ist es wichtig ihren Einfluss auf die Hangstabilität weiter zu untersuchen und neue Hypothesen zu testen. Das übergeordnete wissenschaftliche Ziel dieses Antrags ist es, (1) die globale Relevanz von Gashydratgefüllten Rissen für Hangstabilität zu ergründen und (2) den Einfluss von Scherfestigkeitsvariationen auf Störungsverläufe und Stressmerkmale, wie z.B. Bohrlochausbrüche, zu verstehen. Bis jetzt war es nicht möglich gewesen, den Zusammenhang zwischen Gashydraten und Hangstabilität herzustellen, da ein umfangreicher Datensatz aus geotechnischen, geologischen und geophysikalischen Daten aus einem Gebiet mit Gashydrate verursachten Rutschungen nicht verfügbar war. Die IODP Expedition 372 hat dies geändert. Uns stehen jetzt Logging-While-Drilling Daten und Sedimentkerne von dieser Expedition zur Verfügung, genauso wie ein hochauflösender 3D Seismik Datensatz, der mit dem GEOMAR P-Cable System im Jahre 2014 aufgezeichnet wurde. Diese Daten im Zusammenhang mit einer Scherzelle für Gashydrathaltige Sedimente auf dem neusten Stand der Technik am GEOMAR, die es erlaubt die Deformation der Probe live mit einem 4D X-ray CT zu beobachten, wird es uns ermöglichen, einen Entscheidenden Schritt vorwärts in der Gashydrat- und Hangstabilitätsforschung zu machen.
Electrical conductivity is a key parameter in models of magnetic field generation in planetary interiors through magneto-hydrodynamic convection. Measurements of this key material parameter of liquid metals is not possible to date by experiments at relevant conditions, and dynamo models rely on extrapolations from low pressure/temperature experiments, or more recently on ab-initio calculations combining molecular dynamics and linear response calculations, using the Kubo-Greenwood formulation of transport coefficients. Such calculations have been performed for Fe, Fe-alloys, H, He and H-He mixtures to cover the interior of terrestrial and giant gas planets. These simulations are computationally expensive, and an efficient accurate scheme to determine electrical conductivities is desirable. Here we propose a model that can, at much lower computational costs, provide this information. It is based on Ziman theory of electrical conductivity that uses information on the liquid structure, combined with an internally consistent model of potentials for the electron-electron, electron-atom, and atom-atom interactions. In the proposal we formulate the theory and expand it to multi-component systems. We point out that fitting the liquid structure factor is the critical component in the process, and devise strategies on how this can be done efficiently. Fitting the structure factor in a thermodynamically consistent way and having a transferable electron-atom potential we can then relatively cheaply predict the electrical conductivity for a wide range of conditions. Only limited molecular dynamics simulations to obtain the structure factors are required.In the proposed project we will test and advance this model for liquid aluminum, a free-electron like metal, that we have studied with the Kubo-Greenwood method previously. We will then be able to predict the conductivities of Fe, Fe-light elements and H, He, as well as the H-He system that are relevant to the planetary interiors of terrestrial and giant gas planets, respectively.
Whether primordial bodies in the solar system possessed internally-generated dynamos is a fundamental constraint to understand the dynamics and timing of early planetary formation. Paleointensity studies on several meteorites reveal that their host planets possessed magnetic fields within an order-of magnitude of the present Earths field. Interpretation of paleointensity data relies heavily on fundamental knowledge of the magnetic properties of the magnetic carriers, such as the single to multidomain size threshold or how the saturation magnetization varies as a function of grain size, yet very little knowledge exists about these key parameters for some of the main magnetic recorders in meteorites: the iron-nickel alloys. Moreover, most meteorites have experienced some amount of shock during their histories, yet the consequence of even very small stresses on paleointensity data is poorly known.We wish to fill these gaps by magnetically characterizing Fe-Ni alloys as a function of grain size and by determining how absolute and relative paleointensity data are biased by strain levels lower than those petrologically observable (less than 4-5 GPa). For example, our preliminary work shows that an imposed stress of 0.6 GPa will reduce absolute paleointensity estimates by 46Prozent for single domain magnetite-bearing rocks. In general, paleointensity determinations possess inherent disadvantages regarding measurement precision and the inordinate amount of human time investment. We intend to overcome these limitations by extending and improving our fully automated magnetic workstation known as the SushiBar.
Die teilweise submarine Campi Flegrei Caldera (CFC) (Süditalien) gilt als eine der aktivsten Calderen weltweit und steht daher im Fokus von Öffentlichkeit und Wissenschaft gleichermaßen. Dementsprechend wurde sie auch zum Thema der ICDP und IODP Programme. Während das ICDP Projekt (CFDDP) bereits genehmigt und eine Pilotbohrung erfolgreich abgeteuft wurde (12/2012), existiert zum dazugehörigen IODP Projekt zurzeit nur einen Bohrvorschlag (671). Um das amphibische Bohrvorhaben zu unterstützen, wurden in den letzten Jahren zwei mehrkanalseismische (MKS) Datensätze in italienisch-deutscher Kooperation gesammelt. Im Hinblick auf das Bohrprojekt ist ein niederfrequenter 3D MKS Datensatz (25 m Profilabstand, 20-200 Hz) von besonderer Bedeutung. Diese tiefeindrigenden Seismik liefert erstmals Informationen über die tiefe Caldera-Geometrie (ca. 2-3 km) in der ICDP-IODP Zieltiefe. Die Akquise dieser neuen Daten zusammen mit dem aktiven ICDP Bohrvorhaben sowie umfangreicher zusätzlicher Forschung motivierte die Ausführung eines weiteren Magellan Workshops (02/2017), mit dem Ziel den amphibischen Bohransatz revitalisieren.Während der Original Antrag darauf abzielte ausgewählte, ICDP-IODP relevante MKS Profile zu prozessieren und interpretieren um einen amphibischen ICDP-IODP Bohrantrag vorzubereiten, fokussiert sich dieser 24-monatige Folgeantrag auf die Bearbeitung des gesamten niederfrequenten 3D Datensatzes (156 Profile). Solch eine 3D Vorgehensweise ermöglicht eine beispiellose Untersuchung aller Facetten der tiefen Calderastockwerke sowie des magmatischen-hydrothermalen Systems. Diese Studie schafft somit die Voraussetzungen ICDP-IODP Bohrresultate über eine große Fläche interpolieren und verbinden zu können. Schlussendlich ermöglicht eine solch integrative Herangehensweise ein 3D Abbildung des Calderasystems, welche unser gesamtes Verständnis von Calderavulkanismus revolutionieren könnte.Die Ziele des beantragten Projekts folgen Empfehlungen vom dem 2017 Magellan Workshop und sind eng verbunden mit dem ICDP-IODP Vorhaben. Wissenschaftlich liegt der Hauptfokus auf dem Verständnis von (1) Eruptionsmechanismen von gigantischen calderaformenden Vulkanausbrüchen, (2) der Verbindung von flachen hydrothermal-magmatischen Strukturen und Prozessen im tiefen Untergrund, sowie (3) den Unterschieden zwischen terrestrischer und mariner vulkanischer Aktivität. Um die Ziele zu erfüllen, muss zunächst ein sorgfältiges 3D MKS Prozessing und eine Analyse durchgeführt werden. Basierend darauf sollen dann wichtige Charakteristika wie beispielweise Ignimbritablagerungen, magmatische Features, Vulkangebäuden, hydrothermal modifizierte Zonen, Aufstiegswege, Störungszonen, die maximale Mächtigkeit der Calderafüllung, sowie ungestörte sedimentäre Ablagerungen kartiert werden. Schlussendlich sind die Resultate des vorliegenden Antrags essentiell für die finale Platzierung des abgelenkte ICDP Bohrloch sowie der marinen IODP Bohrungen.
Relative Meeresspiegelschwankungen resultieren aus dem Zusammenspiel von Eustasie, Isostasie, Tektonik und Subsidenz. Die Rekonstruktion des holozänen Meeresspiegels erlaubt es sowohl vertikale Landbewegungen als auch geophysikalische Modelle zu Glazialen Isostatischen Ausgleichsbewegungen (GIA) zu definieren, welche im Gegenzug benutzt werden um instrumentelle Meeresspiegelmessungen an Gezeitenpegeln zu korrigieren. Dementsprechend repräsentieren regionale Daten zu relativen Meeresspiegelschwankungen während des Holozäns, welche auf der Grundlage von standardisierten Protokollen erhoben wurden, den Ausgangspunkt für weitere Untersuchungen zu Meeresspiegelschwankungen des vergangenen Jahrhunderts und die Grundlage für eine Bewertung von lokalen und regionalen Meeresspiegelschwankungen während des 21ten Jahrhunderts. Obwohl es für einige Gebiete genaue Daten zu holozänen Meeresspiegelschwankungen gibt sind Rekonstruktionen für Südostasien, einer vom zukünftigen Meeresspiegelanstieg hoch gefährdeten Region, noch immer begrenzt und im Bezug auf die korrekte Interpretation von Meeresspiegelanzeigern, deren Höhenbezug zu Normalnull und die Qualität der Altersbestimmungen, fragwürdig. Das übergeordnete Ziel dieses Antrags ergibt sich daher aus der Frage: Wie können wir unser Verständnis über relative Meeresspiegelschwankungen während des Holozäns in Südostasien und die damit in Zusammenhang stehenden Prozesse verbessern? Um diese Frage zu beantworten werden wir veröffentlichte Meeresspiegeldaten neu Auswerten und einem standardisierten Ansatz entsprechend in einer Datenbank zusammentragen. Diesen Datensatz werden wir anschließend mit den Forschungsergebnissen von einigen Inseln im Spermonde Archipel, einer vom zukünftigen Meeresspiegelanstieg hoch gefährdeten Region, ergänzen. Im Anschluss an die Geländearbeit werden wir einen umfassenden Datensatz an geophysikalischen Modellen erstellen welche sowohl auf den Ergebnissen der Datenbank, als auch auf den neu erhobenen Geländedaten beruhen und welche statistische Unsicherheiten im Bezug auf das gewählte Eismodell und die Mantelviskosität beinhalten. Dies wird es uns ermöglichen die volle Bandbreite von GIA Signalen zu erfassen und den Bereich zu definieren welcher am besten zu den geologischen Geländedaten passt. Die Geländedaten werden außerdem auf der Grundlage eines Bayes'schen Ansatzes statistisch ausgewertet um potentielle Muster innerhalb der holozänen Meeresspiegelschwankungen zu entdecken. Die Resultate der statistischen Auswertung werden mit den Ergebnissen einer Satellitenbildauswertung bezüglich der Bevölkerungsdichte und Landnutzungsmustern auf den Inseln im Spermonde Archipel gegengeprüft. Nicht zuletzt durch die enge Zusammenarbeit mit weltweit führenden Experten auf internationaler Ebene wird innerhalb dieses Projekts ein Doktorand in allen Bereichen der Meeresspiegelforschung ausgebildet, von Labor und Geländetechniken bis hin zur geophysikalischen Modellierung und Datenauswertung.
IODP Expedition 371 (Tasman Frontier Subduction Initiation and Paleogene Climate, 27. Juli bis 26. September 2017) hat 2506 m kretazische bis pleistozäne Sedimente an sechs neuen Lokationen erbohrt. Hauptziel der Expedition ist die genaue Datierung seismischer Reflektoren im Gebiet der Tasmansee und Nord-Zealandia, die für das mittlere Eozän eine großräumige konvergente Deformation mit Aufschiebungen und Hebungen nachweisen. Im ausgehenden Eozän/Oligozän wurde diese von einer beträchtlichen ( größer als 1 km) Subsidenz abgelöst, welche als Vorläufer der beginnenden Tonga-Kermadec-Subduktion angesehen wird. Möglicherweise steht dieser grundlegende tektonische Regimewechsel in kausaler Beziehung mit der globalen Klimaabkühlung nach dem Klimaoptimum des frühen Eozäns (EECO). Entscheidend könnte hierbei sein, dass der tektonische Regimewechsel mit einer signifikanten pCO2-Abnahme einherging und somit die beobachtete weltweite Abkühlung bewirkt haben könnte.Im hier beantragten Vorhaben sollen Sedimentserien des Eozän und Oligozän untersucht werden. Primäre Ziele dieses Projekts sind (1) die Entwicklung einer auf Polaritätsumkehr basierenden Chronostratigraphie der IODP Exp. 371 und Cadart-Kernbohrung (Zentral-Neukaledonien), und (2) die Datierung der tektonischen Entwicklung des Südwestpazifiks anhand der neuen Chronostratigraphie. Erste magnetische Messungen an Bord konnten belegen insbesondere an den Sites U1507, U1508, und U1511, dass die paläomagnetischen Informationen vertrauenswürdig sind und sich für Polaritäts-Magnetostratigraphie eignen.Sekundäres Ziel des Vorhabens ist (3) eine genaue Erfassung der Hämatitgehalte in den eozänen Sedimenten des Tasmanbeckens, um die Raten der chemischen Verwitterung auf dem australischen Kontinent zu rekonstruieren. Vorläufige Daten von Bohrung U1511 (Tasman-Tiefseeebene) zeigen eine relative Anreicherung des, dem australischen Kontinent entstammenden, sedimentären Hämatits während des frühen Eozäns, gefolgt von dessen Abnahme im nachfolgenden Mittel- und Späteozän. Laut Dallanave et al. (2010, Geochem. Geophys. Geosyst. 11(7)) bilden die Variationen des detritischen Hämatiteintrags die Intensität der chemischen Verwitterung im Ursprungsgebiet der Sedimente wirksam ab. Die chemische Verwitterung von Silikatmineralen, gefolgt von mariner Karbonatablagerung, ist der einzige Langzeitmechanismus, der den atmosphärischen CO2-Gehalt puffern und somit die globale Durchschnittstemperatur modulieren kann. Daher sollen in diesem Projekt die während Exp. 371 erbohrten Sedimente genutzt werden, die Intensität der chemischen Verwitterung an Land in Zeiten globalen Klimawandels zu erfassen.Erst der in diesem Projekt geplante integrale Datensatz wird ein vollständiges Bild der tektonischen und klimatischen Entwicklung auf einer gemeinsamen Zeitbasis schaffen und Licht in die Zusammenhänge zwischen Großtektonik und Globalklima werfen.
Der submarin aufliegende westantarktische Eisschild (WAIS) reagiert mutmaßlich höchst empfindlich gegenüber klimatischen Änderungen, besonders in Zeiten ansteigender globaler atmosphärischer Temperaturen. Der Amundsenmeer-Sektor des WAIS ist aufgrund des beobachteten Eindringens von warmen zirkumpolaren Tiefenwasser auf den Schelf und den damit ausgelösten subglazialen Schmelzvorgängen besonders betroffen. Diese Beobachtungen und damit verbundenen Notwendigkeiten, die paläo-eisschilddynamischen Prozesse für eine verbesserte zukünftige Meeresspiegelprojektion genauer zu analysieren, waren ausschlaggebend dafür, dass sowohl das Rossmeer als auch das Amundsenmeer als Zielgebiete für die beiden IODP-Bohrexpeditionen 374 (Anfang 2018) und 379 (Anfang 2019) bewilligt wurden. Beide Regionen sind mit einem kontinuierlichen seismischen Transekt verbunden, der mit weiteren seismischen Profilen auf einer ebenfalls für 2019 geplanten russischen Expedition ergänzt werden soll. Die seismischen Profile werden einen differentiellen und detaillierten Vergleich zwischen den Sequenzstratigraphien des Amundsenmeeres und des Rossmeeres ermöglichen. In einer engen Kooperation mit den wissenschaftlichen Teams beider IODP-Expeditionen und den russischen Partnern werden die alten und neuen Seismikdaten analysiert, um eine präzise Studie über die seismisch-stratigraphischen Sequenzen, Einheiten und Horizonte in den Bohrgebieten und zwischen den beiden Regionen zu erstellen. Das Netzwerk der seismischen Profile knüpft direkt an die Bohrlokationen der IODP Expeditionen 374 und 379 mittels einer sorgfältigen Seismik-zu-Kernlog-Integration, in die die Bohrkerndaten, die Messdaten der physikalischen Eigenschaften und die Bohrlochmessungen einfließen. Die erzeugten synthetischen Seismogramme helfen bei der Verknüpfung mit den Daten der Seismikprofile. Die Erstellung eines transregionalen Modells der Alters- und Zusammensetzungsstratigraphie entlang der Amundsenmeer- und Rossmeer-Sektoren wird ein erstes Ziel des Projektes sein. Dabei sollen die Entwicklungsmuster der vorglazialen und glazial geprägten Sedimentationseinheiten herausgearbeitet werden, um den Übergang vom primären 'Treibhaus'klima zum 'Eishaus'klima zu charakterisieren. In der zweiten Synthesephase sollen die identifizierten glazial-dominanten Sedimentationsprozesse genutzt werden, um fließdynamische Muster des WAIS in den Amundsenmeer- und Rossmeerregionen abzuleiten. Das Sedimentationsmodell wird zeigen, ob sich z.B. die vergangene Ausflussdynamik des WAIS gleichmäßig oder sehr unterschiedlich zwischen den Regionen verhalten hat.
Durch die Öffnung der Drake Passage und der Scotia See wurde ein Wassermassenaustausch zwischen dem südlichen Pazifik und dem Südatlantik ermöglicht. Auf diese Weise kam es zu einem Transfer von Wärme und Energie zwischen den beiden Ozeanen. In Kombination mit der Öffnung des Tasman Gateways wurde so die Entwicklung des antarktischen Zirkumpolarstroms (ACC) und somit eine thermische Isolation der Antarktis möglich, was als eine Hauptursache für den Einsatz weitreichender Vereisungen diskutiert wird. Sowohl die tektonischen Bewegungen in der Drake Passage und der Scotia See als auch klimatische Veränderungen haben zu Modifizierungen in Intensität und Pfad des ACCs und der Wassermassen, welche der ACC umfasst, geführt. Das Einsetzen des ACCs sowie diese Modifizierungen sind in sedimentären Strukturen dokumentiert, die auf dem Falkland Plateau abgelagert wurden. Eine Untersuchung dieser Sedimentdrifts, welche durch Zirkumpolares Tiefenwasser, Weddell See Tiefenwasser und Antarktisches Bodenwasser geformt wurden, wird zu Information über Veränderungen der ozeanischen Zirkulation als Folge tektonischer Bewegungen und Klimaänderungen führen. Ein Gitter hochauflösender reflexionsseismischer Daten, welche während der Expedition MSM81 mit FS Maria S Merian gesammelt wurden, wird die Entschlüsselung der Sedimentdriftstrukturen und ihrer Modifikation und Umformung durch die Wassermassen sowie die Identifizierung von Depozentren und ihrer Verlagerung als Folge der Verlagerung der Pfade der Wassermassen erlauben, was dann Rückschlüsse auf Klimaänderungen und tektonische Bewegungen ermöglicht.Weieterhin bildendie seismischen Daten die Basis eines site survey Datenpaketes für IODP proposal 862, welches die früheste Phase des Wassermassenaustauschs über die Drake Passage untersuchen wird.
Hauptfragestellungen des IODP-Vorschlags 'Cenozoic climate, productivity, and sediment transport at the NW African continental margin' sind: i) das NW-Afrikanische Klima in einer wärmeren Welt und ii) die Reaktion hochproduktiver Ökosysteme auf andere Klimabedingungen als heute. Dazu sollen Sedimentkerne in sechs Gebieten vor NW-Afrika erbohrt werden. Eine zentrale Lokation für die Arbeiten liegt auf dem Kapverden Plateau in der Nähe der ODP-Bohrung 659. Für dieses Gebiet existieren jedoch keine modernen hochauflösenden seismischen Daten. Solche Daten werden im Rahmen der Meteor-Ausfahrt M155 im Zeitraum vom 26. Mai bis 30. Juni 2019 gesammelt. Hauptziel dieses DFG-Antrags ist die Bearbeitung und Interpretation der neuen seismischen Daten, um die Sedimente des Kapverden Plateaus seismisch-stratigraphisch einzuordnen. Die seismischen Untersuchungen zielen darauf ab, eine Lokation zu identifizieren, an dem das Plio-Pleistozän dünner und das Miozän mächtiger ist als in der ODP-Bohrung 659. Damit wäre es möglich mittels APC-XCB tiefer in das Miozän zu bohren, was von entscheidender Bedeutung für die Gewinnung von qualitativ hochwertigen Kernen für Paläoklimauntersuchungen ist.
Der Issykköl in Kirgisistan ist einer der tiefsten und größten Seen weltweit. Er befindet sich in einem intermontanen Becken innerhalb des Tian-Shan-Gebirges. Aufgrund des Kompressions-Regime als Folge der indisch-eurasischen Kollision ist das Tian-Shan-Gebirge eines der tektonisch aktivsten intrakontinentalen Gebirge. Seesedimente können wichtige Aufschlüsse über regionale Umweltprozesse geben, welche während und nach ihrer Ablagerung aktiv waren. Die Sedimente des Issykköls beinhalten ein wertvolles Archiv über tektonische und paläoklimatische Prozesse und Veränderungen in der Umgebung, welche potentiell bis ins Miozän zurück reicht.Diese sehr lange zurückreichenden Sedimente sind das Ziel eines Projektes des Internationalen Kontinentalen Bohrprogramms (ICDP). 2011 wurde ein ICDP Workshop am Ufer des Issykköl organisiert, um die wissenschaftlichen Ziele und mögliche Bohrlokationen mit einem breiten wissenschaftlichen Team zu besprechen. Bei dem Workshop wurde unter anderem die Notwendigkeit für tiefer gehende airgun Reflektions-Seismik erkannt, welche unabdingbar für die Rekonstruktion des tiefen Seebeckens sind. Daraufhin wurde im April 2013 eine Seekampagne von mehreren Instituten realisiert, welche tieferreichende Airgun Reflektions-Seismik auf dem-Issykköl akquirierte. Dieser Datensatz muss prozessiert und interpretiert werden, um die Rekonstruktion des tiefen Seebeckens zu ermöglichen, sowie um die Diskussion über ein potentielles Bohrprojekt am Issykköl zu intensivieren.Räumliche Kartierungen von Horizonten, Mächtigkeiten sedimentärer Einheiten und die Rekonstruktion tektonischer Bewegungen sollen weitere Hinweise auf die Geschichte des Sedimenteintrags, der Kontinuität der Sedimentation, Aktivität großer Erdbeben, Beckenentwicklung, regionale Verkippungen und die Entwicklung einer großen Faltenstruktur liefern. Durch Erstellung eines seismostratigraphischen Konzepts soll die Entwicklung des Beckens nachvollzogen werden, um die Bohrstrategien für ICDP zu stützen und zu verbessern.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 228 |
| Wissenschaft | 226 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 228 |
| License | Count |
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| Offen | 228 |
| Language | Count |
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| Deutsch | 164 |
| Englisch | 110 |
| Resource type | Count |
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| Keine | 11 |
| Webseite | 217 |
| Topic | Count |
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| Boden | 219 |
| Lebewesen und Lebensräume | 186 |
| Luft | 53 |
| Mensch und Umwelt | 227 |
| Wasser | 138 |
| Weitere | 228 |