Wandernde Westwinde und warmes Tiefenwasser sind die treibenden Kräfte hinter dem zunehmenden Eismassenverlust in der Westantarktis. Zu diesem Ergebnis kommt ein internationales Geologenteam, dessen Studie am 5. Juli 2017 im Fachmagazin Nature erschienen ist. Die Wissenschaftler aus Deutschland, Großbritannien, Dänemark und Norwegen hatten mit Hilfe von Sedimentkernen das Zusammenspiel von Ozean und Eisströmen im Amundsenmeer für die zurückliegenden 11.000 Jahre rekonstruiert und deutliche Parallelen zwischen den aktuellen Ereignissen und großen Eisverlusten vor mehr als 7500 Jahren entdeckt. Die neuen Daten sollen nun helfen, die zukünftige Entwicklung des Westantarktischen Eisschildes besser vorherzusagen. Mit ihren neuen Erkenntnissen füllen die Wissenschaftler eine entscheidende Lücke in der Klima- und Eismodellierung. Für ihre Studie hatten die Wissenschaftler Sedimentkerne analysiert, die im Jahr 2010 auf einer Expedition des deutschen Forschungseisbrechers Polarstern in die Pine Island-Bucht des Amundsenmeeres geborgen worden waren. Die Bodenproben enthielten Überreste winziger Meeresorganismen, sogenannter Foraminiferen. Der geochemische Fingerabdruck ihrer Kalkschalen erlaubt Rückschlüsse auf die Umweltbedingungen zu Lebzeiten der Tiere. Auf diese Weise gelang es den Forschern, die Temperatur-, Strömungs- und Eisverhältnisse im Amundsenmeer für die zurückliegenden 11.000 Jahre zu rekonstruieren. Die in das Amundsenmeer mündenden Gletscher und Eisströme verlieren inzwischen so viel Eis, dass sie allein zehn Prozent des globalen Meeresspiegelanstieges verursachen. Weltweite Aufmerksamkeit erregen vor allem der Pine Island-Gletscher und der Thwaites-Gletscher. Beide haben ihr Fließtempo und ihre Rückzugsraten in den vergangenen Jahrzehnten enorm gesteigert. Zusammen genommen speichern die Eisströme der Region so viel Eis, dass sie im Falle ihres Abschmelzens den Meeresspiegel um 1,2 Meter ansteigen lassen könnten.
The Scientific staff and crew onboard CCGS Louis S. St. Laurent (LSL) returned September the 10th, 2001 from a scientific expedition to the Nares Strait, the northernmost waterway connecting the Arctic and Atlantic oceans. The data format is Society of Exploration Geophysicists SEG Y. The ice conditions in the strait required the support of Canada's largest ice breaker. The ship was a versatile platform for 34 scientists to accomplish their marine investigation. The LSL has a history of supporting international scientific expeditions including an oceanographic transect of the Arctic Ocean in 1994 and a biological study of the Canadian Arctic Islands in 1999. Germany (Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, BGR) and Canada (Geological Survey of Canada) undertook a 5-week scientific cruise to study and explore the geological structure and evolution of the Nares Strait. The primary objective was the study of structural features relating to the formation of the Arctic Ocean and, in particular, the study of the Wegener Fault. This fault is a linear boundary between Greenland and Ellesmere Island which was noted by the German scientist Alfred Wegener in 1915 and later became the subject of a major scientific controversy. The co-operative cruise, which was planned over a period of 2 years, provided the basis for a wide range of scientific investigations, from marine seismic work and climate change studies through airborne magnetic investigations to geodetic survey measurements and geological sampling onshore. Systematic geophysical offshore studies in this key area had not been undertaken before. Where towing of seismic equipment was not possible because of ice coverage, magnetic maps were made using a helicopter-borne magnetic sensor system. Sediment and water samples taken during the cruise provide information on changes in climate and sea ice cover from the last ice-age to the present. An 11 m-long sediment core from outer Jones Sound is the longest core ever taken in the Canadian Arctic channels and holds clues to the detailed climate history of northern Baffin Bay.
The multidisciplinary marine geoscientific expedition ARK-25/3 was focused on the Greenland part of northern Baffin Bay and was aimed to acquire new geoscientific data to be used for modelling the evolution of the Greenland continental margin and its hydrocarbon prospective. The data format is Society of Exploration Geophysicists SEG Y. The cruise was performed under the direction of the Federal Institute for Geosciences and Natural Resources Hannover in cooperation with the Alfred-Wegener-Institute for Polar and Marine Research, Bremerhaven. Using 70 days of ship time onboard the research icebreaker R/V POLARSTERN a comprehensive data set was acquired along profiles extending from the deep oceanic basin in the central part of North Baffin Bay onto the Greenland continental margin in an area which was bordered by the Kane Basin in the North and Disko Island in the South. By means of multi-channel seismic, wide angle seismic, gravimetric and magnetic methods the structural inventory of the crust in the NW Baffin Bay was investigated. Additionally, heat flow data and sediment cores were collected along lines crossing the Greenland continental margin. The cores were extracted for geochemical and geomicrobiological analysis to be used for basin modelling, studying the hydrocarbon potential, and the hydrocarbon degradation by microorganisms under polar conditions. Geological sampling in the coastal area was done between Melville Bay and Washington Land. The collected rock material will be used to derive constraints on the erosion history of the coastal area. Aeromagnetic data was acquired covering a substantial part of the marine survey area to investigate magnetic signatures of the oceanic crust and the continental margin. This report summarizes the working programme and contains the documentation of acquired data and first results of the expedition.
Schulze, Tobias; Ricking, Mathias; Schröter-Kermani, Christa; Körner, Andrea; Denner, Hans-Dietrich; Weinfurtner, Karlheinz; Winkler, Andreas; Pekdeger, Asaf Journal of Soils and Sediments 7 (2007), 6, 361-367 Goal, Scope and Background. The European Water Framework Directive implies a risk based sediment management. In this approach sediments are recognised as secondary sources of contaminants, and suspended particulate matter (SPM) as the carrier. For that reason the concept of the German Environmental Specimen Bank (ESB) includes the establishment of these specimens. The ESB is characterised by a high quality assurance system of standard operation procedures (SOP) to preserve the integrity of the specimens under cryogenic conditions for transportation, storage and handling. The aim of this study was (1) the development and validation of SOPs for the collection of sediment and SPM, and (2) the adaptation and standardisation of sampling techniques for the ESB. This paper provides information about sediment and SPM as new specimens in the ESB. Methods. A redesigned freeze-coring device was tested and applied to collect unconsolidated sediments at the fresh water sampling sites of the German ESB. Liquid nitrogen was used as a cooling agent. Sediment cores were cut on site using a stainless steel saw or an angle grinder with a diamond blade, stored in stainless steel containers and transported to the depot of the ESB inside a nitrogen vapour freezer. SPM was collected using passive sedimentation boxes (SBs). The SBs were installed permanently in surface waters or monitoring stations. Sampling of SPM was performed monthly and the SPM was subsequently frozen on site, stored in stainless steel containers and transported to the depot of the ESB in a nitrogen vapour freezer. At two locations the comparability of this method with sampling using a continuous-flow centrifuge Padberg Z61 was investigated. Results and Discussion. The sediments at almost all fluvial sampling sites of the ESB are sapropel or Gyttja type. The use of a freeze-coring device allowed sampling of these unconsolidated sediments under the conditions of ESB. The device was not applicable at two locations due to tidal influence and fine-grained sediments, respectively due to the depth in case of Lake Belau (~28 m). In these cases piston corers were used for sediment sampling. The collection of time-integrated SPM samples using SBs achieves the approach of the ESB. In comparison, the Padberg Z61 provides only samples, which are representative for the short collection period of 8-10 h (snapshot). A shortcoming of SBs is a possible alteration of SPM during the sampling period of about 4 weeks. However, alteration of the samples is not as evident as shorter collection periods and usage of a Padberg Z61 causes technical and economic difficulties. Conclusions. The modified freeze-coring device and the sedimentation boxes are applicable for the collection of sediment and SPM samples within the framework of the ESB. The chosen sampling and handling techniques attain the requirements of the ESB. Consequently, routine collection and storage of sediment cores and SPM started in 2005. According to our knowledge, the German ESB is the first of all specimen banks worldwide that routinely collects and stores SPM and that applies in situ freeze-coring to collect sediment cores. Perspectives. The collection and storage of sediments and SPM as new specimens in the ESB enhances the possibilities to control the efficacy of the European Water Framework Directive, REACh, and similar regulations and to take further action. doi: 10.1065/jss2007.08.24
Abstract
Purpose The pesticide DDT and its metabolites represent a contamination risk for the aquatic environment, especially the polar metabolite DDA. The study provides a quantitative assessment of long-term pollution risks from sedimentary DDT residues with a special focus on DDA. It presents an overview of the contamination range of different DDX compounds in the sediments of a canal in Berlin (Germany), resulting from a former industrial point source that has implications for drinking water resources in the nearby area. The comprehensive analysis scheme provides information on free accessible and potentially metabolized precursors also in the non-extractable residues. This allows a quantitative assessment of the DDA pollution potential derived from the sedimentary DDT residues. Materials and methods The area was investigated for fine-grained sediment by means of a geo-electric mapping. Twelve sediment cores were taken in four areas (three in each section). A wider range of precursor metabolites has been included due to their transformation potential to the polar metabolite DDA. The sediments were analysed quantitatively for extractable and easily releasable fractions by application of a variety of degradation techniques as well as a dispersion extraction procedure on the sediment samples. These extracts were fractionated and subsequently analysed by GC-MS. Results and discussion Concentrations were obtained for extractable and bound metabolites. Different scenarios for the calculation of the amount of contaminated sediment are displayed as a tool for contamination assessment. The formation potential of DDA as the water-soluble metabolite is presented. Several precursor metabolites, e.g. DDD and DDMS, extractable from the sediment organic matter, revealed a high potential for a long-term formation of DDA, especially in the easily releasable fraction (via hydrolysis) with a mean concentration of up to 11,000 (micro)g g-1 dry sediment. The resulting DDA contamination potential represents a significant pollution risk for the groundwater from a downstream waterworks area and by remobilisation into the whole ecosystem and adjacent rivers. Conclusions The application of the presented methods provides a tool for a quantitative assessment of the long-term release potential of DDA under different scenarios by a comprehensive analysis of contaminated sediments (and soils). This approach can be transferred to pollutants that are also characterized by a complex metabolism accompanied by bound residue formation. © The Author(s) 2020
Remobilisierungspotential Lehrstuhl für Wasserbau und Wassermengenwirtschaft Prof. Dr.-Ing. Silke Wieprecht Technischer Bericht Nr. 05/2013 Ermittlung des Remobilisierungspotentials belasteter Altsedimente in ausgewählten Gewässern Sachsen-Anhalts Auftraggeber: Landesbetrieb für Hochwasserschutz und Wasserwirtschaft Sachsen-Anhalt Auftragnehmer: Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung (IWS) Lehrstuhl für Wasserbau und Wassermengenwirtschaft Verfasser: Dr.-Ing. Sven Hartmann, Dipl.-Phys. Gerhard Schmid, Prof. Dr.-Ing. Silke Wieprecht Stuttgart, 11.06.2013 Pfaffenwaldring 61 70569 Stuttgart Tel.: +49 (0)711/685-64752 Fax: +49 (0)711/685-64746 E-Mail: wieprecht@iws.uni-stuttgart.de Internet: http://www.iws.uni-stuttgart.de Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung · Prof. Dr.-Ing. Silke Wieprecht Remobilisierungspotential Sachsen-Anhalt - TB 05/2013 - Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung · Prof. Dr.-Ing. Silke Wieprecht Remobilisierungspotential Sachsen-Anhalt - TB 05/2013 - Kurzfassung Durch die jahrzehntelange Freisetzung von umweltgefährdenden Stoffen durch Betriebe des Chemiedreiecks Leuna-Buna-Bitterfeld sind, insbesondere vor 1990, erhebliche Mengen prioritärer Stoffe in die Hydrosphäre gelangt. Langlebige Substanzen haben sich durch die hohe Affinität zu feinen Feststoffpartikeln in Sedimenten der Oberflächengewässer abgela- gert und finden sich nach wie vor in teilweise beträchtlichen Konzentrationen in Sediment- senken. Obgleich z. B. durch die Sicherung von Altlasten sowie Betriebsstilllegungen der Eintrag aus den diversen Punktquellen signifikant zurückgeführt werden konnte, befinden sich noch nennenswerte Mengen an Schwermetallen und diversen Kohlenwasserstoffen in den aquatischen Ökosystemen. Für die Zielerreichung des durch die Europäische Wasser- rahmenrichtlinie (WRRL) vorgegebenen guten Zustandes der Wasserkörper ist ein Sedi- mentmanagement notwendig, um die wassergefährdenden Stoffe zu sichern und weitere negative Auswirkungen auf die Biosphäre zu vermeiden. Im Rahmen des vom Landesbetrieb für Hochwasserschutz und Wasserwirtschaft (LHW) ausgeschriebenen Projektes „Ermittlung des Remobilisierungspotentials belasteter Altsedi- mente in ausgewählten Gewässern Sachsen-Anhalts“ sollen Grundlagenerkenntnisse erho- ben werden, die eine Beurteilung des Resuspensionsrisikos belasteter Feinsedimente zulas- sen. Ziel ist es dabei, im Einzugsgebiet der Saale für repräsentative Fließgewässerstrecken die Erosionsstabilität von Feinsedimenten messtechnisch zu bestimmen, um darauf aufbau- end Bewirtschaftungsoptionen zu entwickeln. Das Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung (IWS) entwickelt seit beinahe 20 Jahren Strategien und Messgeräte zur Bestimmung der kritischen Sohlschubspannung. Ne- ben einer in der Versuchsanstalt für Wasserbau installierten Anlage zur tiefenabhängigen Analyse von Sedimentkernen verfügt das IWS auch über ein mobil einsetzbares in situ- Gerät, mit dem die Nachteile einer gestörten Bodenprobe vermieden werden kann, das je- doch keine vertikalen Aufschlüsse erlaubt. Nachdem jedoch die historisch freigesetzten und abgelagerten Sedimente zwischenzeitlich von jüngeren, zumeist weniger belasteten Sedi- menten überdeckt wurden, ist eine kombinierte Messstrategie am ehesten geeignet, das Resuspensionsrisiko von Altsedimenten zu erfassen. In drei Messkampagnen mit jeweils fünf Beprobungsorten hat das IWS umfangreiche Mess- werte vor Ort (in situ) aufgenommen und gleichzeitig eine Vielzahl an Sedimentkernen ge- wonnen, die in der Versuchsanstalt einer vertieften Untersuchung unterzogen wurden. Der nachfolgende Bericht fasst die Vorgehensweise, die Untersuchungsmethoden sowie die erzielten Ergebnisse zusammen. Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung · Prof. Dr.-Ing. Silke Wieprecht
Das Institut für Seenforschung (ISF) der LUBW begeht dieses Jahr sein 100-jähriges Jubiläum. Seit 1920 wird der Zustand der Seen in Baden-Württemberg erforscht. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse helfen dabei, die rund 4500 Seen zu schützen und ihre wertvollen Funktionen zu erhalten. Um das Ökosystem See besser verstehen zu können, arbeiten Fachleute aus mehreren Arbeitsgebieten zusammen und bewerten den Zustand der Seen in Baden-Württemberg: Wie entwickeln sie sich, gibt es neue Probleme? Erholen sie sich von übermäßigen Schadstoffeinträgen? Ein Fachgebiet, das mehrere Themen vereint und in die Geschichte des Gewässers schaut, ist die Sedimentologie. Geschichte in Schichten Die Geschichte des ISF zählt bereits 100 Jahre, die des Sediments jedoch noch viel mehr. Jahr für Jahr lagern sich Schwebstoffe aus Zuflüssen und Reste von Organismen am Seegrund ab und bilden den Sedimentkörper. Im Bodensee sind seit der Gründung des ISF ca. 30 - 40 cm Sediment in der Seemitte hinzugekommen. Vergleichbar mit Jahresringen eines Baumes oder Eiskernen, können Sedimente Aufschluss über viele unterschiedliche Einflüsse und Extremereignisse in der Geschichte eines Sees geben. Die Sedimentschichten erzählen auch von der Erfolgsgeschichte des ISF. In der Regel wird mit einem „Fall-Lot“ ein Sedimentkern aus dem Seeboden entnommen und anschließend im Labor längsseits geteilt. So können die Ablagerungen auf vielerlei Weise beprobt werden. Schadstoffe und Schwermetalleinträge sind hier wie in einem Archiv dokumentiert. Wie der See auf erhöhte Nährstoffeinträge reagiert, lässt sich zum Beispiel mit Algenzählungen untersuchen. Wie hat sich das Vorkommen bestimmter Algen entwickelt? Welche Rückschlüsse lässt das auf den Nährstoffgehalt des Sees zu? Bestimmte Algenarten nahmen in den 1940 und 1950er Jahren zu, da der Bodensee wie viele Gewässer durch die Verwendung phosphathaltiger Waschmittel und Düngung in der Landwirtschaft überdüngt wurde. Die damals gebildeten dunklen Schichten zeugen davon. In den 1960er Jahren wurde damit begonnen Kanalisation und Kläranlagen auszubauen, um die Nährstoffzufuhr in den See zu senken. Es dauerte aber bis in die 1990er Jahre bis die Nährstoffkonzentrationen sanken. Die heute abgelagerten hellen Sedimentschichten bezeugen die langanhaltende Erholung des Bodensees. Auch einzelne historische Ereignisse sind erkennbar: Die Aktivität von radioaktivem Cäsium zeigt beispielsweise das Ende der atmosphärischen Kernwaffentests oder die Katastrophe im Kernkraftwerk Tschernobyl im Jahr 1986. Durch die zunehmende Industrialisierung in den 1950er und 1960er Jahren gelangten auch viele Schwermetalle wie Zink und Blei oder organische Spurenstoffe in den See. Wie bei den Nährstoffen gibt es bei den meisten chemischen Stoffen aber Entwarnung: Die Einträge der meisten Stoffe sind stark reduziert worden oder sogar nahe des natürlichen Hintergrundwertes. Nicht zuletzt, weil das ISF den Zustand des Bodensees seit 100 Jahren untersucht und intensiv überwacht und durch die erfolgreiche Zusammenarbeit der Fachbereiche Hydrophysik und Sedimentologie, Hydrochemie und Hydrobiologie, ist der Bodensee nah an seinem natürlichen Zustand. In der Zukunft werden die Seen, Flüsse und das Grundwasser immer wieder mit neuen problematischen Stoffen wie Mikroplastik, neu eingeschleppten Arten oder globalen Umweltproblemen wie dem Klimawandel konfrontiert. Auch in Zukunft gilt es diese neuen Bedrohungen zu untersuchen, zu verstehen und die Folgen zu bewerten, um so die Seen in Baden-Württemberg für Mensch und Natur zu erhalten. Bild zeigt: Einzelne Hochwasserlagen in einem Sedimentkern (Markierungen auf dem Foto) können benutzt werden, um die Ablagerungen am Seeboden genau zu datieren. So kann die Umweltgeschichte des Bodensees sehr genau rekonstruiert werden. Bildnachweis: Martin Wessels / ISF Mehr zum Thema: Bildnachweis Titelbild: Wessels / ISF
Bei bestem Wetter für einen Außentermin, besuchte Baden-Württembergs Finanzminister Dr. Danyal Bayaz im Rahmen seiner Sommertour im August das Institut für Seenforschung der LUBW in Langenargen. Bild zeigt: Der Präsident der LUBW Dr. Ulrich Maurer und Finanzminister Dr. Danyal Bayaz MdL am Bug der „Kormoran“. Bildnachweis: LUBW Bei einer kurzen Begrüßung durch den Präsidenten der LUBW Dr. Ulrich Maurer, wurde dem Minister ein kurzer Überblick über die Aufgaben und die Arbeit der Landesanstalt für Umwelt Baden-Württemberg gegeben. Danach wurde der Besuch auf dem Forschungsschiff „Kormoran“ fortgesetzt. Während einer Ausfahrt auf den Bodensee durfte der Minister bei Probenahmen selber Hand anlegen und Messungen der Sichttiefe durchführen. Bild zeigt: Die Teilnehmenden der Ausfahrt schauen auf den Rosettenschöpfer, der Wasserproben aus bis zu sechs verschiedenen Wassertiefen holen kann. Bildnachweis: LUBW Auf großes Interesse stieß dabei das Plankton aus dem See. Mit bloßem Auge kaum sichtbar, offenbarte sich am Mikroskop an Bord eine große Vielfalt an Algen und winzigen Tieren. Über die Einblicke in die tägliche Arbeit der Forschenden hinaus ließ sich Minister Dr. Bayaz MdL dabei über aktuelle Themen zum Bodensee informieren. Vor dem Hintergrund klimatischer Veränderungen und dem dazu laufenden Interreg-Projekt „Seewandel-Klima“, wurde dem Minister anhand eines Sedimentkerns aus dem Bodensee erklärt, wie dieser als Klimaarchiv verwendet werden kann. Mehr zum Thema: Projektseite zum Interreg-Projekt „Seewandel-Klima“
Seit einigen Jahren ermöglicht die Baden-Württemberg Stiftung Schülerinnen und Schülern Einblicke in die Gewässerforschung. In den Pfingstferien war es nun wieder soweit. Im Programm „mikro makro mint“ führten Gruppen von baden-württembergischen Schulen eigene Forschungsprojekte an Bord des Forschungsschiffes „Aldebaran“ auf dem Bodensee durch. Die von den Schulen vorbereiteten Fragestellungen befassen sich mit komplexen und aktuellen Themen wie zum Beispiel Mikroplastik in Gewässern, die Gewässerqualität oder die Erprobung eines selbst gebauten Katamarans zur Probenahme. Die „Aldebaran“ ist ein zum Forschungsschiff umgebautes Segelschiff der privaten Deutschen Meeresstiftung. Wie in den Vorjahren gab es für die Schüler an einem Tag die Gelegenheit, das Institut für Seenforschung der LUBW zu besuchen und eine gemeinsame Ausfahrt mit dem LUBW-Forschungsschiff „Kormoran“ und der „Aldebaran“ durchzuführen. Die Mitarbeiter der LUBW erkundeten mit den Schülern und Schülerinnen den Seeboden mit Sedimentkernen, sodass sie auch einen Einblick in die „richtige“ Bodenseeforschung bekamen und für die Umweltgeschichte sensibilisiert wurden. Fotos zeigen: Schülerinnen und Schüler aus Baden-Württemberg forschen in den Ferien am Bodensee. Quelle: LUBW, Martin Wessels
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