Die Biologische Kohlenstoffpumpe (BCP) steuert die Zufuhr, Verwertung und Speicherung von Kohlenstoff in den Weltmeeren. Ein mechanistisches Verständnis der BCP erfordert kontinuierliche Beobachtungen, welche Biologie, Ozeanographie und Geochemie über Zeit, Wasserschichten und Umweltbedingungen verknüpfen. Solche Beobachtungen der BCP im Südlichen Ozean fehlen, und erfordern autonome Technologien. Basierend auf autonomen Probennehmern und Sensoren, gibt YIPPEE ganzjährige Einblicke in die taxonomischen und funktionellen Merkmale der BCP im Weddellmeer. Dieses "letzte Eisgebiet" mit zentraler Bedeutung für das globale Klima ist ein natürliches Labor für das Verständnis polarer Prozesse und ihrer Reaktion auf den Klimawandel. Die Verankerung wurde zwischen März 2021 und März 2022 erfolgreich ausgebracht. Vorläufige Analysen von eDNA und Umweltparametern bestätigen die Konsistenz des Datensatzes. Drei Arbeitspakete beleuchten die biologische Vielfalt und funktionelle Genomik über ein komplettes Jahr im Kontext von Wassermassen, Eisbedeckung und Nährstoffkonzentrationen. Essenziell ist die hochauflösende biologische und ökologische Probenahme, welche Dynamiken in der photischen Zone mit geochemischen Flüssen in die Tiefsee verbindet. eDNA-Sequenzierung wird Populationen - von Bakterien bis Metazoen - während spezifischer Ökosystemzustände darstellen, sowie deren zeitliche und ökologische Konnektivität. Dies wird Übergangsperioden und zentrale Wendepunkte im Jahreszyklus aufdecken: die Schwelle des Tageslichts, welches Phytoplanktonwachstum auslöst, bakterielle Aktivitäten nach dem ersten photosynthetischen Impuls, sowie die Sukzession von Protisten und Zooplankton. Die Sequenzierung von Long-Read-Metagenomen wird funktionelle Signaturen saisonaler Ökosystemzustände aufzeigen und den Beitrag biogeochemischer Pfade über Umweltgradienten quantifizieren, was eine Klassifizierung des Jahreszyklus in Perioden der Autotrophie und (Chemo-)Heterotrophie sowie der zugrundeliegenden Stoffwechselwege ermöglicht. Genetische Funktionen, welche während hoher Eisbedeckung vorherrschen, schaffen einen Bezugswert für das "wahre" Weddellmeer vor den Auswirkungen des Klimawandels. Drittens eröffnet der Vergleich antarktischer und arktischer Dynamiken eine bipolare Perspektive auf die funktionale Saisonalität und den Aufbau biologischer Gemeinschaften. Dieses hochauflösende Bild der wichtigsten Taxa, genetischen Vielfalt, ökologischen Netzwerke und Nährstoffflüsse erstellt ein einzigartiges Bild der antarktischen BCP, und polarer Ökosysteme im Allgemeinen. YIPPEE steht im Einklang mit ~10 anderen SPP-Projekten und zentralen SPP-Zielen, einschließlich angeregter Langzeitbeobachtungen. Alle Daten und bioinformatischer Code werden sofort veröffentlicht. Zusätzlich zu wissenschaftlichen Publikationen werden die Ergebnisse über eine interaktive Web-App und gesellschaftliche Kommunikationskanäle verbreitet.
Die atmosphärische Grenzschicht spielt eine entscheidende Rolle für die bodennahe Wettervorhersage und die Entstehung von Wolken und Niederschlag. Zur Bestimmung des Anfangszustands der Grenzschicht werden aber bisher nur wenige Beobachtungen genutzt, im Wesentlichen Radiosondenaufstiege (meist nur alle 12 Stunden verfügbar), und an den Flughäfen die von Verkehrsflugzeugen gemessenen Profile von Temperatur und Wind. Aber gerade für die modernen hochaufgelösten Modelle für die Kurzfristvorhersage kann eine realistische Initialisierung der vertikalen Schichtung und Stabilität in der Grenzschicht entscheidend sein. Bodengebundene Fernerkundungsgeräte liefern hochfrequente Profile der thermodynamischen Variablen in der Grenzschicht. Bisher gibt es jedoch keine konkreten Strategien, wie diese Daten optimal für die numerische Wettervorhersage (NWP) genutzt werden können, da die Entwicklung von bezahlbaren Geräten durch kommerzielle Hersteller erst in den letzten Jahren stattgefunden hat. Auch viele Prozesse der atmosphärischen Grenzschicht sind bis heute noch nicht vollständig verstanden, insbesondere Prozesse in der stabilen Grenzschicht, der Einfluss von orographischen Effekten, Schwerewellen, thermischen Zirkulationen und Heterogenitäten der Erdoberfläche. Daher ist die Modellierung von subskaligen Grenzschicht-Prozessen oftmals fehlerbehaftet.Aus dieser Motivation heraus sollen in dem Projekt zweierlei Ziele realisiert werden:In einer ersten Phase soll das Potential von boden-basierten Fernerkundungsgeräten (Mikrowellenradiometer und Doppler-Lidar) den Anfangszustand und darauf folgende Vorhersagen der Grenzschicht in Atmosphärenmodellen zu verbessern, untersucht werden, inklusive der Entwicklung einer optimalen Assimilations-Strategie. Wir wollen zeigen, dass die Entwicklungen der letzten Jahre im Bereich der Datenassimilation (DA) den Ensemble Kalman Filter (EnKF) für die konvektive Saka zu nutzen, es ermöglichen, die für die Grenzschicht typische kleinskalige Strukturen zu erfassen, da der EnKF eine strömungsabhängige Hintergrundkovarianz-Matrix liefert und hoch-frequente Update-Zyklen erlaubt.In einer zweiten Phase planen wir, das enorme Potential dieses erweiterten Systems aus NWP-Modell, DA-System und kontinuierlichen, qualitätsgeprüften Beobachtungen für das Verständnis von Grenzschichtprozessen und deren Simulation zu nutzen. So stellt die Analyse selber einen in sich konsistenten dreidimensionaler Zustand auf der Kilometerskala basierend auf einer optimalen Kombination von Modellvorhersage und Beobachtungen dar. Über die statistische Auswertung der Inkremente, die im Analyseschritt bestimmt werden, um das Modell Richtung Beobachtung zu korrigieren, erhält man wertvolle Informationen über systematische Fehler des Modell und die dazugehörigen Prozesse. Um die Information aufzusplitten in Beiträge verschiedener Prozesse und Parametrisierungen wird der sogenannte ”initial tendency approach“ aus Klocke and Rodwell (2013) angewandt werden.
The ECOMS2 Action will coordinate and support Europe's knowledge base to enable better management of climate-related risks and opportunities thereby creating greater social and economic value. ECOMS2 has 4 main objectives: 1. Develop a European framework for Earth-system modelling and climate service activities. The framework will be built around a managed network of European, national and international activities and organisations. 2. Coordinate and integrate European climate modelling, climate observations and climate service infrastructure initiatives (including JPI-Climate, Climate-KIC, Copernicus C3S) and facilitate dialogue among the relevant stakeholders, including climate science communities, funding bodies, providers and users. The user communities will include public sector, businesses, industry and society. 3. Establish multi-disciplinary expert groups to assess the state-of-the-art in Earth-system modelling and climate services in Europe; and identify existing gaps, new challenges and emerging needs. 4. Enhance communication and dissemination activities with stakeholders; operating a website; and undertaking additional stakeholder interactions to increase awareness and maximise project impacts. Two key expected impacts of ECOMS2 are (i) to greatly enhance the transfer of information between suppliers and users to improve the resilience of European society to climate change and mitigation of the risk of dangerous climate change; and (ii) to improve coordination to increase efficiency, reduce fragmentation and create synergies with international R&I programmes. As a key contribution to objective 4 mentioned above, GERICS will lead a work package with the objective to organise festivals to: 1. Enable exchange of knowledge among users, providers, intermediaries, funders through showcases of European climate services and Earth System modelling; 2. Provide results from mapping and forward looking analyses developed in other work packages to a larger audience; and 3. Strengthen science-policy and science-use interface.
The central experimental facility was designed as a three-dimensional integration platform for all subprojects. In the first funding period, the container was constructed, measuring devices were inserted and test runs with varying water levels were performed. Specific experiments within the subprojects were performed with their 'own' experimental set-ups with different porous media. In the second funding period, all members will use the same two-dimensional flow-through cell to answer project-specific questions in detail. The container experiment is not so versatile and thus the focus of the experimental work with the container will be directed towards long-term observations of naturally evolving populations in the CF with a basic substrate supply containing a xenobiotic contaminant such as e.g. benzoic acid. When steady state conditions will be reached, a step-wise increase of the contaminant concentration will be initiated and changes of the biofilm and subsequent changes in the hydraulic behaviour (bio-clogging) of the system will be compared with 2-D experimental results and documented. The influence of an increase in the height of the groundwater table which will shift the CF into higher zones causing oxygen limitation below, on the stability of the biofilm as well as the influence of nitrate as the only or an additional electron acceptor will be experimental variations. The response of the established bacterial community on these changes in terms of composition and degradation efficiency after reaching steady state will be investigated. In addition, the central project aims at disseminating and discussing the results of the research unit with other scientists and joint meetings are planned with related research units and research programs at other universities of Germany. For this purpose, national and international workshops will be organized and a visitor program will be maintained.
Hintergrund: Die kontinuierliche Verbesserung der betrieblichen Umweltschutzleistung ist für viele Unternehmen ein entscheidender Bestandteil für ein erfolgreiches Agieren am Markt. Die Einhaltung internationaler Standards ist in vielen Fällen Voraussetzung für den Aufbau regionaler, überregionaler oder globaler Geschäftsbeziehungen. Dass eine Vielzahl von Unternehmen der unterschiedlichsten Branchen den wirtschaftlichen Nutzen von Umweltmanagementsystemen bereits erkannt hat, wird durch die rasante Entwicklung der Anzahl der nach ISO 14000 zertifizierten Unternehmen weltweit deutlich. Wie erste Analysen zeigten, wird dieser Trend nicht nur von europäischen oder amerikanischen Unternehmen geprägt. Auch vereinzelte Länder des ASEAN-Staatenbundes (z.B. Malaysia, Thailand, Indonesien, Vietnam sowie Philippinen) haben die Potentiale erkannt und schließen sich dieser Entwicklung an. Wie jedoch verschiedene Unternehmensanalysen zeigten, konnten die Kompetenzen zur betrieblichen Organisations- und Technologieentwicklung dieser Entwicklung nur bedingt folgen. Die dynamische Entwicklung des Unternehmensumfeldes, geprägt durch stärker wahrnehmbare Auswirkungen von Umweltverschmutzungen, steigenden Wettbewerbs- und Kostendruck sowie zunehmend globalen Wirtschaftsaktivitäten, führt zu neuen Anforderungen an die Unternehmen. Um aber die zweifelsohne vorhandenen Potenziale (Kostensenkung durch effizientes Ressourcenmanagement, Prozessoptimierung) auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten erschließen zu können, ist die Anwendung problemadäquater Methoden und Werkzeuge notwendig. Voraussetzung für eine erfolgreiche Einführung sowie Nutzung eines Umweltmanagementsystems und der damit verbundenen Vorteile (z.B. Rechtssicherheit, Kostenreduktion, effizienter Ressourceneinsatz) ist die transparente Abbildung der betrieblichen Umweltsituation. Sowohl ökologische als auch häufig damit im Zusammenhang stehende ökonomische Schwachstellen entlang der betrieblichen Wertschöpfungskette müssen als solche identifiziert und lokalisiert werden, bevor Maßnahmen zur gezielten Kompensation dieser eingeleitet werden können. Des weiteren ist zu berücksichtigen, dass ein effizientes Umweltmanagementsystem von der Kontinuität 'lebt', d.h. auch im Falle der Umweltmanagementsysteme ist der kontinuierliche Verbesserungsprozess eine zentrale Zielstellung. Hierbei sind kurzfristig realisierbarer Nutzen (short term benefits) und langfristiger Nutzen (long term benefits) grundsätzlich als Einheit zu betrachten. Erste Pilotprojekte zeigten, dass selbst in kleinen und mittelständischen Unternehmen die Komplexität solcher Umweltmanagementsysteme ein nicht zu unterschätzendes Ausmaß annehmen kann. Es sind demnach einfache, praktikable Werkzeuge erforderlich, die den Prozess der kontinuierlichen Verbesserung der betrieblichen Umweltleistung unterstützen und diese auch bewerten (Environmental Performance Assessment - EPA). ...
Eine unabhaengige Assoziation, bestehend aus der Europaeischen Gemeinschaft, ihren Mitgliedstaaten und weiteren Laendern, die allesamt bestrebt sind, das wertvolle wissenschaftliche Potential der Staaten der ehemaligen Sowjetunion durch die wissenschaftliche Zusammenarbeit zwischen Ost und West zu erhalten und zu foerdern.
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