Within the framework of MOSES (Modular Observation Solutions for Earth Systems) and ElbeXtreme, we performed three longitudinal sampling campaigns in the Elbe catchment in 2024. The campaigns covered the German freshwater part, the tidal Elbe river, and the German Bight. Here we present the results of the freshwater river where the sampling was conducted in a Langrangian way according to flow velocity. Physico-chemical and biological parameters were measured along the Elbe from bridges between Bad Schandau (km 12, Czech-German border) and Lauenburg (km 570, close to Hamburg). A particular scientific focus was on (1) nutrients and eutrophication, (2) composition of dissolved organic matter measured by high-resolution mass spectrometry, (3) greenhouse gas measurements, and (4) micropollutants. This was done during a winter flood event in January, a summer drought in July, and a second smaller flood in September 2024.
The PLANKTON*NET data provider at the Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research is an open access repository for plankton-related information. It covers all types of phytoplankton and zooplankton from marine and freshwater areas. PLANKTON*NET's greatest strength is its comprehensiveness as for the different taxa image information as well as taxonomic descriptions can be archived. PLANKTON*NET also contains a glossary with accompanying images to illustrate the term definitions. PLANKTON*NET therefore presents a vital tool for the preservation of historic data sets as well as the archival of current research results.
Because interoperability with international biodiversity data providers (e.g. GBIF) is one of our aims, the architecture behind the new planktonnet@awi repository is observation centric and allows for mulitple assignment of assets (images, references, animations, etc) to any given observation. In addition, images can be grouped in sets and/or assigned tags to satisfy user-specific needs . Sets (and respective images) of relevance to the scientific community and/or general public have been assigned a persistant digital object identifier (DOI) for the purpose of long-term preservation (e.g. set ""Plankton*Net celebrates 50 years of Roman Treaties"", handle: 10013/de.awi.planktonnet.set.495)"
Zielsetzung:
Das Vorhaben hat das Ziel, ein innovatives, dezentrales IoT-System zu entwickeln, das die Bewässerung und Agrarprozesse im Weinbau sowie in anderen landwirtschaftlichen Betrieben revolutionieren soll. Mithilfe hochmoderner Sensorik und Künstlicher Intelligenz (KI) soll der Trockenstress von Pflanzen in Echtzeit überwacht werden , um datenbasierte, intelligente Bewässerungsentscheidungen zu treffen. Dadurch soll der Wasserverbrauch signifikant reduziert werden - Schätzungen zufolge um bis zu 30 %, was Millionen von Litern Wasser jährlich entspricht. Dies trägt nicht nur zur Schonung wertvoller Süßwasserressourcen bei, sondern schützt auch die Grundwasserqualität und unterstützt die nachhaltige Nutzung von Ressourcen.
Der Anlass für das Projekt liegt in den zunehmenden Herausforderungen, vor denen die Landwirtschaft angesichts des Klimawandels steht. Längere Trockenperioden, steigende Temperaturen und die globale Wasserknappheit setzen traditionelle Bewässerungsmethoden unter Druck, die oft ineffizient und verschwenderisch sind. Laut dem Weltwasserbericht der Vereinten Nationen von 2021 werden etwa 69 % des weltweit verfügbaren Süßwassers in der Landwirtschaft genutzt, wobei ineffiziente Praktiken wie Großflächenberegnung erhebliche Verluste verursachen. Besonders in Weinbauregionen führt die übermäßige Nutzung von Wasser zu ökologischen und wirtschaftlichen Problemen. Das Vorhaben möchte diese Problematik adressieren, indem es innovative Technologien einsetzt, die den Wasserverbrauch optimieren und die landwirtschaftliche Produktivität erhöhen.
Darüber hinaus verfolgt das Projekt einen umfassenden Ansatz: Neben der Entwicklung und Erprobung von Sensorik und Hardware wird eine KI-basierte Bewässerungssteuerung entwickelt , die in realen landwirtschaftlichen Betrieben getestet wird. Das IoT-System ermöglicht eine präzise und ressourcenschonende Bewässerung in der Landwirtschaft. Dazu werden Sensoren zur Messung von Bodenfeuchtigkeit, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Pflanzenzustand in einer Pilotanlage installiert. Die erfassten Daten werden über eine drahtlose Infrastruktur in eine Cloud übertragen, wo sie verarbeitet und analysiert werden. Eine KI wertet die Daten aus, erkennt Zusammenhänge zwischen den Messwerten und dem Trockenstress der Pflanzen und steuert die Bewässerung automatisch.
Die Karte zeigt die mögliche Grundwasserversalzung im Maßstab 1:200 000.
Süßwassererfüllte Grundwasserleiter sind in Niedersachsen nur bis zu einer Tiefe von maximal 300 m anzutreffen. Ihr Vorkommen ist auf die Bereiche beschränkt, in denen ein ständiger Wasseraustausch durch versickerndes Niederschlagswasser erfolgt (Zone des aktiven Wasseraustausches). Darunter ist eine zunehmende Versalzung des Grundwassers zu beobachten (Zone des verzögerten Wasseraustausches). In größeren Tiefen schließt sich ein Bereich mit weitgehend stagnierendem Grundwasser an.
Der enge Zusammenhang zwischen Süßwasservorkommen und aktivem Wasseraustausch macht die Grundwasserdynamik zu einem zentralen Kriterium bei der Bewertung der Nutzbarkeit der Grundwasserleiter sowie auch bei der Abgrenzung von Grundwasserkörpern. Die Tiefenlage der versalzten Wässer, dass heißt, der Tiefgang des aktiven Wasseraustausches, wird wesentlich durch die hydraulischen Eigenschaften der Gesteinsschichten und das Potenzial der durchflossenen Süßwasserkörper gesteuert. Sie variiert demzufolge sehr stark.
In großflächigen Vorflutbereichen ( z.B. Elbe-, Weser-, und Allerniederung), in denen der hydrostatische Druck infolge des Übertrittes großer Grundwassermengen in die Vorfluter abrupt abgebaut wird, können großräumige Druckgefälle auftreten, die ein Aufdringen von tiefen versalzten Wässern bis in den oberflächennahen Grundwasserbereich bewirken ( Binnenländische Versalzung ). Die Versalzungsbereiche im Tiefengrundwasser sind oft an die in den älteren Untergrund eingeschnittenen quartären Schmelzwasserrinnen gebunden. Die Tiefenlage der Versalzung liegt dort in einem Niveau, in dem außerhalb der Rinnen keine Grundwasserleiter mehr ausgebildet sind. Im Binnenland sind ferner rund 400 km2 als Grundwasserversalzungsbereiche einzustufen, die durch Ablaugungsvorgänge an hoch liegenden Salzstöcken verursacht sind ( Salzstockablaugung, Subrosion, vgl. Salzstrukturen Norddeutschlands 1 : 500 000, © BGR, 2008). An der Nordseeküste ist als Folge des allgemeinen Meeresspiegelanstieges nach der letzten Eiszeit auf breiter Front Meerwasser in die binnenländischen Grundwasserleiter eingedrungen ( Küstenversalzung ), wobei das in ihnen befindliche Süßwasser verdrängt wurde. Betroffen von dieser Art der Grundwasserversalzung ist ein bis zu 20 km breiter, insgesamt 2500 km2 großer Küstenstreifen, der somit für die Grundwassernutzung weitgehend ausfällt. Nur auf den Küsteninseln haben sich unter den Dünengebieten durch versickernde Niederschläge Süßwasserlinsen gebildet, die in begrenztem Umfang eine Trinkwasserförderung erlauben. Insgesamt sind in Niedersachsen Gebiete mit einer Gesamtfläche von rd. 6500 km2 von Grundwasserversalzungen betroffen, die dort eine Grundwassernutzung erschweren oder unmöglich machen.
Zur Abgrenzung der Gebiete mit versalztem Grundwasser wurden die Ergebnisse von Wasseranalysen, geoelektrischen Sondierungen und Aufschlussbohrungen mit geophysikalischen Bohrlochmessungen ausgewertet. Ein Wasser wird als versalzt bezeichnet, wenn sein Chloridgehalt 250 mg/l übersteigt, was in etwa der menschlichen Geschmacksgrenze entspricht. In der Karte wird im Lockergestein unterschieden, ob der gesamte Grundwasserkörper versalzt ist oder ob Salzwasser nur in einem Teil des Grundwassers angetroffen wurde. Im Festgestein werden nur oberflächennahe Versalzungen, auch im Bereich von Salzhalden, dargestellt.