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Graduiertenkolleg (GRK) 1398: Non-linearities and upscaling in porous media, GRK 1398: Nichtlinearitäten und Upscaling in porösen Medien

Der Umgang mit Nichtlinearitäten und die Frage des Upscaling stellen eine der größten Herausforderungen für technische und umweltrelevante Anwendungen im Gebiet der Strömungs- und Transportphänomene in porösen Medien dar. Eine Vielzahl hierarchischer (räumlicher und zeitlicher) Skalen können in porösen Medien identifiziert werden, die im Allgemeinen mit deren Heterogenitätsstrukturen zusammenhängen. Strömungs- und Transportphänomene können von gekoppelten Mechanismen verursacht oder beeinflusst werden, die von einem nichtlinearen Zusammenspiel von physikalischen, (geo-)chemischen und/oder biologischen Prozessen herrühren. Um Probleme auf diesem Feld sinnvoll angehen zu können, ist eine interdisziplinäre Umgebung unerlässlich. Die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zeichnen sich in den unterschiedlichsten Arbeitsgebieten aus: angewandte Mathematik, Umwelt- und Bauingenieurwesen, Geowissenschaften und Erdölingenieurwissenschaften. Die gemeinsamen niederländisch-deutschen Forschungsprojekte werden an der TU Delft, der TU Eindhoven, der Universität Utrecht und der Universität Stuttgart durchgeführt. Grundlagenforschung, so wie etwa die Anwendung stochastischer Modelle und die Entwicklung effizienter numerischer Methoden, soll mit angewandter Forschung auf Feldern wie der Optimierung von Brennstoffzellen, Sequestrierung von CO2 oder der Vorhersage von Hangrutschungen verbunden werden. Als mögliche weiterführende Themen werden auch Anwendungen in der Papierherstellung oder der Biomechanik angestrebt. Ein zentraler Aspekt des Internationalen Graduiertenkollegs ist ein Lehrprogramm, das die Unterstützung von Lehre und Forschung von jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern zum Ziel hat. Dies soll erreicht werden, indem anspruchsvolle Kurse angeboten werden, die typischerweise die Fragestellungen der jungen Wissenschaftler abdecken. Außerdem soll alle vier Wochen via Videokonferenz ein Graduiertenseminar zur Diskussion von Forschungsergebnissen stattfinden. Es soll weiterhin ein Austauschprogramm geben, das Doktorandinnen und Doktoranden erlaubt, sechs bis neun Monate im Partnerland zu verbringen. Das somit entstehende internationale und interdisziplinäre Umfeld wird es Doktorandinnen und Doktoranden ermöglichen, effizient Spitzenforschung auf dem Feld der Nichtlinearitäten und des Upscaling im Untergrund durchzuführen.

Freise & Co. GmbH, Erweiterung des Steinbruchs und Errichtung und Betrieb einer Boden- und Bauschuttbehandlungsanlage in Augustdorf, Gemarkung Augustdorf, und Detmold, Gemarkung Pivitsheide V.L.

Öffentliche Bekanntmachung Kreis Lippe – Der Landrat Fachgebiet 680 – Immissionsschutz, Umweltrecht und Controlling Felix-Fechenbach-Straße 5 32756 Detmold immissionsschutz@kreis-lippe.de Aktenzeichen: 766.0086/25/2.1.2 Datum: 10.09.2026 Immissionsschutz Genehmigungsverfahren nach §§ 6/10/16 des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (BImSchG) Antrag zur Änderung und für den geänderten Betrieb nach § 16 BImSchG für eine Anlage zur Gewinnung und Behandlung von Naturstein Die Freise & Co. GmbH, Mergelweg 6, 32832 Augustdorf beantragt gemäß §§ 6/10/16 BImSchG die Genehmigung für die Änderung des Betriebs eines Steinbruchs sowie für eine Betriebserweiterung durch die Errichtung und den Betrieb einer Anlage zum Lagern und Behandeln von nicht gefährlichen Abfällen (Boden- und Bauschuttaufbereitungsanlage) in den Außenbereichen der Stadt Detmold und der Gemeinde Augustdorf. Die Änderungen der Anlage sollen auf nachfolgend aufgeführten Betriebsgrundstücken vorgenommen werden: Gemeinde: Gemeinde Augustdorf Stadt Detmold Gemarkung: Augustdorf Pivitsheide v.L. Flur / Flurstück: 18 / 105 5 /6 Standortkoordinaten (UTM): Rechtswert: 484039.919 Hochwert: 5752928.317 Das Vorhaben umfasst im Wesentlichen die Änderung und Erweiterung der bereits vorhandenen Anlage durch  Ergänzung um den Betrieb einer Anlage zum Lagern und Behandeln von nichtgefährlichen Abfällen – Hier: Bodenaufbereitungsanlage und Bauschuttaufbereitungsanlage  und Anpassung Sprengbetrieb – hier: Flächenausdehnung Die Durchführung des hier antragsgegenständlichen BImSchG-Verfahrens gemäß § 16 BImSchG und das außerdem erforderliche Planfeststellungsverfahren für die Flächenerweiterung des Abbaugebiets erfolgen parallel. Die Anlagen sollen laut Antrag mit erteilter Genehmigung in Betrieb genommen werden. Bei dem beantragten Vorhaben handelt es sich einerseits um die Änderung einer vorhandenen Anlage zum Brechen, Mahlen oder Klassieren von natürlichem oder künstlichem Gestein. Diese Anlage ist im Anhang zu § 1 der Verordnung über genehmigungsbedürftige Anlagen (4. BImSchV) unter den Nummern 2.1.2 (V) und 2.2 (V) genannt, für das nach der Verfahrensart der 4. BImSchV grundsätzlich ein Verfahren ohne Öffentlichkeitsbeteiligung durchzuführen wäre. Darüber hinaus handelt es sich andererseits bei dem beantragten Vorhaben, hinsichtlich der neu hinzukommenden Boden- und Bauschuttbehandlungsanlage, um eine Anlage, die im Anhang zu § 1 der Verordnung über genehmigungsbedürftige Anlagen (4. BImSchV) unter den Nummern 8.11.2.4 (V), 8.12.2 (V) und Nr. 9.11.1 (V) als genehmigungsbedürftige Anlage genannt ist, für die nach der Verfahrensart der 4. BImSchV ebenfalls grundsätzlich ein Verfahren ohne Öffentlichkeitsbeteiligung durchzuführen wäre. Des Weiteren erfüllt das Vorhaben die Nr. 2.1.3 des Anhangs 1 des Gesetzes über die Umweltverträglichkeitsprüfung (UVPG), wonach die Behörde zur Durchführung einer standortbezogenen Vorprüfung zur Feststellung einer möglichen UVP-Pflicht verpflichtet ist. Aufgrund der Lage in einem FFH-Gebiet und der Tatsache, dass das Vorhaben das Schutzgebiet negativ beeinträchtigen kann, hat die Genehmigungsbehörde entschieden, dass die Durchführung einer Umweltverträglichkeitsprüfung erforderlich ist. Das Verfahren wird aus diesem Grund gemäß § 2 Abs. 1 Nr. 1 c) der 4. BImSchV im förmlichen Verfahren, nach § 10 BImSchG, mit Öffentlichkeitsbeteiligung durchgeführt. Zuständige Genehmigungsbehörde ist der Landrat des Kreises Lippe. Einzelheiten ergeben sich aus dem ausgelegten Antrag, den beigefügten Plänen, Zeichnungen und Beschreibungen zu Art und Umfang des Vorhabens und den bisher vorliegenden behördlichen Stellungnahmen. Die Antragsunterlagen umfassen insbesondere: Die Beschreibung der geplanten Maßnahme; Antragsformulare; Übersichtskarten und Pläne; UVP-Bericht, Herstellerunterlagen; Angaben zu wassergefährdenden Stoffen; Sicherheitsdatenblätter; Ingenieurgeologisches Gutachten; Fachliche Stellungnahme zur geplanten Vollverfüllung der Ostflanke des Steinbruchs; FFH-Verträglichkeitsprüfung; landschaftspflegerischer Begleitplan (LBP); Sanierungsplan für den Deponiekörper mit Wasserhaushaltsmodellierungen. Der Antrag mit den dazugehörigen Antragsunterlagen kann in der Zeit vom 17.09.2026 bis einschließlich 16.10.2026 [1 Monat] • über die Internetseite des Kreises Lippe unter der Adresse: https://www.kreis-lippe.de/kreis-lippe/aktuelles/amtliche-bekanntmachungen/bekanntmachungen-umwelt-und-energie.php ( Immissionsschutz  Verfahren mit Öffentlichkeitsbeteiligung  Freise & Co. GmbH, Erwei-terung des Steinbruchs und Errichtung und Betrieb einer Boden- und Bauschuttbehandlungsanlage in Augustdorf und Detmold, Gemarkungen Augustdorf und Pivitsheide v.L.) sowie • über das UVP-Portal unter der Adresse: www.uvp-verbund.de abgerufen und eingesehen werden. Hinweise zum Genehmigungsverfahren und eine Weiterleitung auf die Internetseite des Kreises Lippe finden sich in der Zeit vom 17.09.2026 bis einschließlich 16.10.2026 zudem auch • auf der Internetseite der Stadt Detmold unter der Adresse: www.detmold.de/verwaltung/bekanntmachungen/oeffentliche-bekanntmachungen • auf der Internetseite der Gemeinde Augustdorf unter der Adresse: https://www.augustdorf.de/Verwaltung/Bekanntmachungen/ Dadurch wird die gem. § 10 Abs. 1 Satz 8 der 9. BImSchV erforderliche Auslegung des Antrages mit den dazugehörigen Antragsunterlagen in den Gemeinden, in denen sich das Vorhaben voraussichtlich auswirkt, bewirkt. Hinweis: Für den o. g. Zeitraum besteht auf Verlangen zusätzlich eine leicht zu erreichende Zugangsmöglichkeit in Form der Einsichtnahme in den Antrag mit den dazugehörigen Antragsunterlagen bei der Genehmigungsbehörde (innerhalb der üblichen Dienstzeiten). Die Vereinbarung eines Termins zur Einsichtnahme in den Antrag mit den dazugehörigen Antragsunterlagen kann unter folgender Telefonnummer erfolgen: 05231-626321. Einwendungen gegen das Vorhaben können während des Auslegungszeitraums und bis einen Monat nach Ablauf der Auslegungsfrist, also vom 17.09.2026 bis einschließlich 16.11.2026, schriftlich bei der Kreisverwaltung Lippe, Fachgebiet 680 - Immissionsschutz, Felix-Fechenbach-Straße 5, 32756 Detmold oder elektronisch (immissionsschutz@kreis-lippe.de) erhoben werden. Maßgebend für fristgerechte Einwendungen ist der Eingang der Einwendungen bei der genannten Stelle. Mit Ablauf der Einwendungsfrist sind für das Genehmigungsverfahren alle Einwendungen ausgeschlossen, die nicht auf besonderen privatrechtlichen Titeln beruhen (§ 10 Abs. 3 Satz 5 BImSchG). Dies gilt nicht für ein sich anschließendes Gerichtsverfahren. Einwendungen, die auf besonderen privatrechtlichen Titeln beruhen, werden auf den Rechtsweg vor den ordentlichen Gerichten verwiesen. Name und Anschrift der Einwenderinnen und Einwender sind auf den Einwendungen vollständig und deutlich lesbar anzugeben. Einwendungen mit unleserlichen Namen oder Anschrift können nicht berücksichtigt werden. Es wird empfohlen, außerdem die Gründe des Einwandes darzulegen. In der Einwendung sollten zudem Angaben zum Grundstück der Einwenderin/des Einwenders (Straße, Hausnummer) gemacht werden. Die Einwendungsschreiben werden an die Antragstellerin sowie an die jeweiligen Fachbehörden zur Stellungnahme weitergegeben. Auf Verlangen der Einwenderin/des Einwenders werden dessen Name und Anschrift unkenntlich gemacht, soweit die Angaben nicht zur Beurteilung des Inhalts der Einwendungen erforderlich sind. Für den Fall, dass Einwendungen erhoben werden, wird hiermit der Termin zur mündlichen Erörterung der erhobenen Einwendungen für das o. g. Verfahren durch die Genehmigungsbehörde auf den 15.12.2026 ab 15:00 Uhr anberaumt. Er wird im Kreishaus, Kreistagssitzungssaal, Raum 408, Felix-Fechenbach-Straße 5, in 32756 Detmold stattfinden. Die Erörterung kann bei Bedarf am darauffolgenden Tag ab 15:00 Uhr im Kreishaus, Kreistagssitzungssaal, Raum 408, Felix-Fechenbach-Straße 5, in 32756 Detmold fortgesetzt werden. Gemäß § 12 Abs. 1 Satz 3 der 9. BIm-SchV entscheidet die Genehmigungsbehörde nach Ablauf der Einwendungsfrist, unter Berücksichtigung von § 14 der 9. BImSchV, ob im Genehmigungsverfahren ein Erörterungstermin nach § 10 Absatz 6 des BImSchG durchgeführt wird. Die Entscheidung wird öffentlich bekannt gemacht. Der Erörterungstermin ist gemäß § 18 Abs. 1 Satz 1 der 9. BImSchV öffentlich. Im Einzelfall kann aus besonderen Gründen die Öffentlichkeit ausgeschlossen werden. Bei Platzmangel haben Behördenvertreter, die Antragstellerin und Personen, die fristgerecht Einwendungen vorgebracht haben, sowie deren rechtsgeschäftliche Vertreter und Beistände Vorrang bei der Teilnahme. Die rechtzeitig erhobenen Einwendungen werden gem. § 10 Abs. 4 Nr. 3 und Abs. 6 BImSchG in diesem Termin ohne Rücksicht auf das Ausbleiben des Antragstellers oder der Personen, die Einwendungen erhoben haben, erörtert. Es wird darauf hingewiesen, dass die Zustellung der Entscheidung über den Antrag auf Erteilung einer Genehmigung und über Einwendungen durch öffentliche Bekanntmachung ersetzt werden kann. Das Vorhaben und die Auslegung werden hiermit gemäß § 10 Abs. 3 BImSchG, § 8 Abs. 1 der 9. BImSchV öffentlich bekannt gemacht. Im Auftrag gez. Winter

The iron-snow regime in Fe-FeS cores: a numerical and experimental approach

In the Earth, the dynamo action is strongly linked to core freezing. There is a solid inner core, the growth of which provides a buoyancy flux that drives the dynamo. The buoyancy in this case derives from a difference in composition between the solid inner core and the fluid outer core. In planetary bodies smaller than the Earth, however, this core differentiation process may differ - Fe may precipitate at the core-mantle boundary (CMB) rather than in the center and may fall as iron snow and initially remelt with greater depth. A chemical stable sedimentation zone develops that comprises with time the entire core - at that time a solid inner core starts to grow. The dynamics of this system is not well understood and also whether it can generate a magnetic field or not. The Jovian moon Ganymede, which shows a present-day magnetic dipole field, is a candidate for which such a scenario has been suggested. We plan to study this Fe-snow regime with both a numerical and experimental approach. In the numerical study, we use a 2D/3D thermo-chemical convection model that considers crystallization and sinking of iron crystals together with the dynamics of the liquid core phase (for the 3D case the influence of the rotation of the Fe snow process is further studied).The numerical calculations will be complemented by two series of experiments: (1) investigations in metal alloys by means of X-ray radioscopy, and (2) measurements in transparent analogues by optical techniques. The experiments will examine typical features of the iron snow regime. On the one hand they will serve as a tool to validate the numerical approach and on the other hand they will yield important insight into sub-processes of the iron snow regime, which cannot be accessed within the numerical approach due to their complexity.

Ecology and Population Biology of Armillaria mellea s.l.

The basidiomycete Armillaria mellea s.l. is one of the most important root rot pathogens of forest trees and comprises several species. The aim of the project is to identify the taxa occurring inSwitzerland and to understand their ecological behaviour. Root, butt and stem rots caused by different fungi are important tree diseases responsible for significant economic losses. Armillaria spp. occur world-wide and are important components of many natural and managed forest ecosystems. Armillaria spp. are known saprothrophs as well as primary and secondary pathogens causing root and butt rot on a large number of woody plants, including forest and orchard trees as well as grape vine and ornamentals. The identification of several Armillaria species in Europe warrants research in the biology and ecology of the different species. We propose to study A. cepistipes for the following reasons. First, A. cepistipes is dominating the rhizomorph populations in most forest types in Switzerland. This widespread occurrence contrasts with the current knowledge about A. cepistipes, which is very limited. Second, because the pathogenicity of A. cepistipes is considered low this fungus has the potential for using as an antagonist to control stump colonising pathogenic fungi, such as A. ostoyae and Heterobasidion annosum. This project aims to provide a better understanding of the ecology of A. cepistipes in mountainous Norway spruce (Picea abies) forests. Special emphasis will be given to interactions of A. cepistipes with A. ostoyae, which is a very common facultative pathogen and which often co-occurs with A. cepistipes. The populations of A. cepistipes and A. ostoyae will be investigated in mountainous spruce forests were both species coexist. The fungi will be sampled from the soil, from stumps and dead wood, and from the root system of infected trees to determine the main niches occupied by the two species. Somatic incompatibility will be used to characterise the populations of each species. The knowledge of the spatial distribution of individual genets will allow us to gain insights into the mode of competition and the mode of spreading. Inoculation experiments will be used to determine the variation in virulence expression of A. cepistipes towards Norway spruce and to investigate its interactions with A. ostoyae.

Flood risk in a changing climate (CEDIM)

Aims: Floods in small and medium-sized river catchments have often been a focus of attention in the past. In contrast to large rivers like the Rhine, the Elbe or the Danube, discharge can increase very rapidly in such catchments; we are thus confronted with a high damage potential combined with almost no time for advance warning. Since the heavy precipitation events causing such floods are often spatially very limited, they are difficult to forecast; long-term provision is therefore an important task, which makes it necessary to identify vulnerable regions and to develop prevention measures. For that purpose, one needs to know how the frequency and the intensity of floods will develop in the future, especially in the near future, i.e. the next few decades. Besides providing such prognoses, an important goal of this project was also to quantify their uncertainty. Method: These questions were studied by a team of meteorologists and hydrologists from KIT and GFZ. They simulated the natural chain 'large-scale weather - regional precipitation - catchment discharge' by a model chain 'global climate model (GCM) - regional climate model (RCM) - hydrological model (HM)'. As a novel feature, we performed so-called ensemble simulations in order to estimate the range of possible results, i.e. the uncertainty: we used two GCMs with different realizations, two RCMs and three HMs. The ensemble method, which is quite standard in physics, engineering and recently also in weather forecasting has hitherto rarely been used in regional climate modeling due to the very high computational demands. In our study, the demand was even higher due to the high spatial resolution (7 km by 7 km) we used; presently, regional studies use considerably larger grid boxes of about 100 km2. However, our study shows that a high resolution is necessary for a realistic simulation of the small-scale rainfall patterns and intensities. This combination of high resolution and an ensemble using results from global, regional and hydrological models is unique. Results: By way of example, we considered the low-mountain range rivers Mulde and Ruhr and the more alpine Ammer river in this study, all of which had severe flood events in the past. Our study confirms that heavy precipitation events will occur more frequently in the future. Does this also entail an increased flood risk? Our results indicate that in any case, the risk will not decrease. However, each catchment reacts differently, and different models may produce different precipitation and runoff regimes, emphasizing the need of ensemble studies. A statistically significant increase of floods is expected for the river Ruhr in winter and in summer. For the river Mulde, we observe a slight increase of floods during summer and autumn, and for the river Ammer a slight decrease in summer and a slight increase in winter.

Forest vegetation development in the Bavarian Forest National Park following the 1983 windfall event

In the Bavarian Forest National Park a brief, but intense storm event on 1 August 1983 created large windfall areas. The windfall ecosystems within the protection zone of the park were left develop without interference; outside this zone windfall areas were cleared of dead wood but not afforested. A set of permanent plots (transect design with 10 to 10 m plots) was established in 1988 in spruce forests of wet and cool valley bottoms in order to document vegetation development. Resampling shall take place every five years; up to now it was done in 1993 and 1998. On cleared areas an initial raspberry (Rubus idaeus) shrub community was followed by pioneer birch (Betula pubescens, B. pendula) woodland, a sequence well known from managed forest stands. In contrast to this, these two stages were restricted to root plates of fallen trees in uncleared windfalls; here shade-tolerant tree species of the terminal forest stages established rather quickly from saplings that had already been present in the preceeding forest stand. Soil surface disturbances are identified to be causal to the management pathway of forest development, wereas the untouched pathway is caused by relatively low disturbance levels. The simulation model FORSKA-M is used to analyse different options of further stand development with a simulation time period of one hundred years.

Nachhaltigkeitsbewertung des Water-Energy-Food (WEF) nexus für Beregnungslandwirtschaft am Beispiel von Einzugsgebieten in Usbekistan (WEFUz)

Ziel des Projektes ist es, am Beispiel von Bewässerungslandwirtschaft in kleinen Einzugsgebieten Usbekistans den Wasser-Energie-Ernährungsnexus (Water-Energy-Food nexus, WEF) besser zu verstehen, und Optionen für seine nachhaltige Bewirtschaftung zu entwickeln. Nachhaltige Bewirtschaftung bedeutet in diesem Fall sowohl die Bereitstellung von Wasser für Kraftwerke und die Feldbewässerung (Level 1), als auch für Minimierung der Bodenversalzung, so dass die Böden langfristig für die Ernährungsproduktion und weitere Ökosystemleistungen erhalten bleiben (Level 2). Am Beispiel von Fallstudien in drei Wassereinzugsgebieten wird aufbauend auf hydrologischen, landwirtschaftlichen und institutionenökonomischen Kontextanalysen ein analytischer Rahmen mit Indikatoren entwickelt und für partizipative, ex-ante Nachhaltigkeitsbewertungen von Szenarien des WEF Nexus Managements genutzt. Das Projekt ist in vier Arbeitspakete gegliedert: (1) Analyse von 28 Einzugsgebieten bezüglich hydrologischer, agronomischer und sozio-ökonomischer Parameter und Auswahl von drei Fallstudiengebieten, (2) detaillierte Kontextanalyse in den drei Fallstudiengebieten mittels Stakeholderkonsultationen, Dokumentenanalyse und ergänzender Satellitendatenauswertung zur Ermittlung der wesentlichen Faktoren für ein nachhaltiges WEF Management und zur Entwicklung eines analytischen Rahmens mit Indikatoren für die Nachhaltigkeitsbewertung; (3) Entwicklung von Management Szenarien und Durchführung von partizipativen Nachhaltigkeitsbewertungen in Workshops mit Stakeholdern, die mittels des analytischen Rahmens ausgewählt wurden; (4) Synthese und Validierung der Ergebnisse aus den drei Fallstudien und Ableitung von übertragbaren Determinanten für das nachhaltiges Management des WEF-Nexus für Einzugsgebiete in Usbekistan. Der Ansatz kombiniert theoretische Konzepte aus der Institutionenökonomie (z.B. Collective Action, Polycentric Governance, Mental Models) mit wissenschaftlich etablierten Methoden der Kontextanalyse (fuzzy-set Qualitative Comparative Analysis fsQCA) und der Nachhaltigkeitsbewertung (Framework of Participatory Impact Assessment FoPIA), um die wesentlichen Nachhaltigkeitsaspekte und die damit verbundenen Konflikte für den WEF Nexus am Beispiel der Bewässerungslandwirtschaft in Usbekistan besser zu verstehen. Usbekistan hat die UN-Agenda 2030 unterzeichnet und sich damit zur Umsetzung der 17 Nachhaltigkeitsziele verpflichtet. Das vorgeschlagene Forschungsprojekt möchte in einem integrierten Ansatz die wissenschaftliche Grundlage dafür verbessern.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1488: Planetary Magnetism (PlanetMag), Evolution of geomagnetic dipole moment and South Atlantic Anomaly

The geomagnetic field shields our habitat against solar wind and radiation from space. Due to the geometry of the field, the shielding in general is weakest at high latitudes. It is also anomalously weak in a region around the south Atlantic known as South Atlantic Anomaly (SAA), and the global dipole moment has been decreasing by nearly 10 percent since direct measurements of field intensity became possible in 1832. Due to our limited understanding of the geodynamo processes in Earths core, it is impossible to reliably predict the future evolution of both dipole moment and SAA over the coming decades. However, lack of magnetic field shielding as would be a consequence of further weakening of dipole moment and SAA region field intensity would cause increasing problems for modern technology, in particular satellites, which are vulnerable to radiation damage. A better understanding of the underlying processes is required to estimate the future development of magnetic field characteristics. The study of the past evolution of such characteristics based on historical, archeo- and paleomagnetic data, on time-scales of centuries to millennia, is essential to detect any recurrences and periodicities and provide new insights in dynamo processes in comparison to or in combination with numerical dynamo simulations. We propose to develop two new global spherical harmonic geomagnetic field models, spanning 1 and 10 kyrs, respectively, and designed in particular to study how long the uninterrupted decay of the dipole moment has been going on prior to 1832, and if the SAA is a recurring structure of the field.We will combine for the first time all available historical and archeomagnetic data, both directions and intensities, in a spherical harmonic model spanning the past 1000 years. Existing modelling methods will be adapted accordingly, and existing data bases will be complemented with newly published data. We will further acquire some new archeomagnetic data from the Cape Verde islands from historical times to better constrain the early evolution of the present-day SAA. In order to study the long-term field evolution and possible recurrences of similar weak field structures in this region, we will produce new paleomagnetic records from available marine sediment cores off the coasts of West Africa, Brazil and Chile. This region is weakly constrained in previous millennial scale models. Apart from our main aim to gain better insights into the previous evolution of dipole moment and SAA, the models will be used to study relations between dipole and non-dipole field contributions, hemispheric symmetries and large-scale flux patterns at the core-mantle boundary. These observational findings will provide new insights into geodynamo processes when compared with numerical dynamo simulation results.Moreover, the models can be used to estimate past geomagnetic shielding above Earths surface against solar wind and for nuclide production from galactic cosmic rays.

Drivers and mechanisms of 13C discrimination in Cleistogenes squarrosa (C4) - reducing uncertainties on bundle sheath leakiness

The energetic efficiency of C4 photosynthesis is strongly affected by bundle sheath leakiness, which is commonly assessed with the 'linear version' of the Farquhar model of 13C discrimination, and leaf gas exchange and 13C composition data. But, the linear Farquhar model is a simplification of the full mechanistic theory of ? in C4 plants, potentially generating errors in the estimation of leakiness. In particular, post-photosynthetic C isotope fractionation could cause large errors, but has not been studied in any detail. The present project aims to improve the understanding of the ecological and developmental/physiological factors controlling discrimination and leakiness of the perennial grass Cleistogenes squarrosa. C. squarrosa is the most important member of the C4 community which has spread significantly in the Mongolia grasslands in the last decades. It has an unusually high and variable discrimination, which suggests very high (and potentially highly variable) leakiness. Specifically, we will conduct the first systematic study of respiratory 13C fractionation in light and dark at leaf- and stand-scale in this C4 species, and assess its effect on discrimination and estimates of leakiness. These experiments are conducted in specialized 13CO2/12CO2 gas exchange mesocosms using ecologically relevant scenarios, testing specific hypotheses on effects of environmental drivers and plant and leaf developmental stage on discrimination and leakiness.

Emmy Noether-Nachwuchsgruppen, Mechanisms regulating the boron nutritional status in rapeseed and Arabidopsis and their implications for the development of boron-efficient genotypes

Boron (B) is an essential microelement for plants. Despite the use of modern fertilization methods, B deficiency still causes losses in agricultural plant production. Even though many positive effects of B on plant growth and physiology have been reported, a large majority of B functions and the regulatory mechanisms controlling the B nutritional status remain unknown. The main objective of this project is to elucidate how the greatly B deficiency-sensitive Brassica crop plants process and regulate their B status during vegetative and reproductive growth. In this context, the project aims at identifying the mode of action of B in mechanisms regulating the B status itself and uncovering those mechanisms contributing to B efficiency in different genotypes. Plant species subjected to investigation will be the agronomically important oilseed and vegetable plant Brassica napus (rapeseed) and its close relative the genetic and molecular model plant Arabidopsis thaliana. Questions addressed within the scope of this project should lead to a detailed understanding of mechanisms controlling B uptake and allocation from the level of the whole plant down to the cellular level. B transport routes and rates will be determined in sink- and source tissues and in developmental periods with a particularly high B demand. A special focus will be on the identification of B transport bottlenecks and the analysis of B deficiency-sensitive transport processes to and within the highly B-demanding reproductive organs. Recent studies in Arabidopsis suggest that Nodulin26-like Intrinsic Proteins (NIPs), which belong to the aquaporin channel protein family, are essential for plant B uptake and distribution. The systematic focus on the molecular and physiological characterization of B. napus NIPs will clarify their role in B transport and will identify novel NIP-associated mechanisms playing key roles in the B response network.To further resolve the mostly unknown impact of the B nutritional status on gene regulation and metabolism, a transcript and metabolite profile of B-sufficient and B-deficient rapeseed plants will be generated. Additionally, an Arabidopsis transcription factor knockout collection (greater 300 lines) will be screened for abnormalities in responses to the B nutritional status. This will identify yet unknown B-responsive genes (transcription factors and their targets) and gene products (enzymes or metabolite variations) playing key roles in signalling pathways and mechanisms regulating the B homeostasis. Boron (in form of boric acid) and arsenite (As) share in all likelihood the same NIP-mediated transport pathways. To assess the consequences of this dual transport pathway the so far unstudied impact of the plants B nutritional status on the accumulation and distribution of As will be investigated in B. napus. Moreover, the current dimension of the As contamination of Brassica-based food products, to which consumers are exposed to, will be analyzed. usw.

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