Das Projekt "Methanproduktion durch Mikrophytobenthos und dessen Beitrag am benthischen Methanfluss in der Küstenzone der Ostsee" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft.Der Anstieg natürlicher Emissionen des Treibhausgases Methan haben einen bedeutenden Einfluss auf das Klima der Erde. Als Methanquelle nehmen küstennahe Gewässer eine besondere Stellung ein, da die Methankonzentration im Wasser hier wesentlich höher ist als im offenen Ozean. Trotz der Bedeutung der Küstengebiete ist bisher nur wenig bekannt über die hier zu findenden Methanemittenten und ihr jeweiliger Beitrag am atmosphärischen Methanfluss. Zudem zeigen eine Reihe aktueller Untersuchungen, dass Methan nicht nur unter anoxischen Bedingungen mikrobiell gebildet werden kann, sondern dass dies auch in einer oxischen Umgebung möglich ist. Eine solche Methanproduktion nahe der Meeresoberfläche würde den Weg zwischen Methanquelle und Atmosphäre wesentlich verkürzen und damit den Methanfluss in die Atmosphäre verstärken. Aufgrund einiger Untersuchungen, die eine Verknüpfung zwischen Primär- und Methanproduktion aufzeigen, stellen wir die Hypothese auf, dass Mikrophytobenthos (MPB)-Gemeinschaften eine wichtige, aber bisher nicht bearbeitete Stellung in der Flachwasser-Methandynamik zukommen. MPB-Gemeinschaften nehmen eine herausragende Rolle in der Primärproduktion von Küstensedimenten ein. Um die Bedeutung der MPB-assoziierten Methanproduktion besser einordnen zu können, werden wir das Potential dieser Methanquelle in Inkubationsexperimenten detailliert untersuchen. Zur Bestimmung der hierbei wichtigen Effektoren und Mikrophytobenthosarten werden wir an verschiedenen axenischen und xenischen klonalen Kulturen benthischer Diatomeen-Spezies die Primär- und Methanproduktion unter kontrollierten Temperatur- und Lichtbedingungen bestimmen. Mit Hilfe einer neuen Cavity-Ring-Down-Spektroskopie basierten Methode planen wir an geschlossenen Inkubationen die Methankonzentrationsentwicklung in hoher zeitlicher Auflösung über Tag/Nacht Zyklen zu erfassen. Zusätzliche Inkubationen mit 13C-markierten Substraten werden es uns erlauben, den Weg der Methanproduktion in den Diatomeen einzugrenzen. Bisher wurde der Prozess der oxischen Methanproduktion nur in Kulturexperimenten untersucht. Ob die hier ermittelten Raten auch in die natürliche Umgebung übertragbar sind, wurde hingegen nicht geprüft. Um diese Wissenslücke zu schließen, planen wir neben den Experimenten an klonalen Kulturen auch Studien an natürlichen MPB-Gemeinschaften durchzuführen. Diese Gemeinschaften werden wir im Flachwasser vor der Insel Askö (schwedische Ostseeküste) und dem inneren Küstengewässer vor Zingst (Darßer-Zingst-Bodden, deutsche Ostseeküste) beproben, um ein möglichst breites Spektrum an Sedimenten, hydrodynamischen Bedingungen und MPB-Gemeinschaften abzudecken. Um die in unseren Experimenten ermittelten Methanproduktionsraten in die benthischen und atmosphärischen Methanflüsse besser einordnen zu können, werden wir in beiden Untersuchungsgebieten die Methanflüsse zwischen Sediment, dem Wasser und der Atmosphäre bestimmen.
Das Projekt "Aufbereitung und Weiterverwendung von Hausmuell" wird/wurde ausgeführt durch: Forschungs- und Materialprüfungsanstalt Baden-Württemberg.Mit der Studie wurde erst begonnen. Es soll ein Weg gefunden werden, Hausmuell nach einer Vorbehandlung wie z.B. Rotte, Verbrennung, nach verschiedenen Komponenten zu sichten und diese Komponenten als Werkstoffe dem Bauwesen zuzufuehren.
Das Projekt "Studie ueber den technologischen Stand von Pyrolyse- und Hochtemperaturverbrennungsverfahren in USA, Europa und Japan" wird/wurde gefördert durch: Bayerisches Landesamt für Umweltschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Messerschmitt-Bölkow-Blohm.Ziel der Arbeit ist es, bestehende Pyrolyseanlagen im Hinblick auf technische Aspekte, Kosten, Wert der Rohstoffrueckgewinnung (monetaer und nicht monetaer) und Umweltbelastung zu untersuchen. Die Anlagen werden auf 100-150 Tagestonnen-Anlagen umgerechnet und danach einer Kosten-Nutzen-Analyse unterzogen. Abhaengig von lokalen Gegebenheiten wird die Gewichtung der Kriterien im Analysemodell vorgenommen. Das Ergebnis ist die Benennung einer oder mehrerer Verfahren, die die gestellten Anforderungen erfuellen. Die ausgewaehlten Verfahren werden dann noch einmal kritisch untersucht, um Auskunft ueber verfahrenstechnische Probleme zu erhalten.
Das Projekt "ICON-Modeling Framework interoperabel und flexibel für Forschung gestalten" wird/wurde ausgeführt durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft.Das ICON-Modell (ICOsahedral Non Hydrostatic) ist ein einheitlicher Modellierungsrahmen für Wetter-, Klima- und Umweltmodellierungsanwendungen. Hauptziel der Entwicklung ist es, die Synergien zwischen Wettervorhersage, Klimasimulation, Umweltvorhersage, Prozessstudien und Re-Analyse zu nutzen und gemeinsam ein vollständiges, nahtloses, sowohl global als auch regional anwendbares Modellierungssystem für diese Anwendungsbereiche zu entwickeln und zu pflegen. Die Entwicklung und Pflege eines solchen flexiblen Modellierungssystems erfordert einen zunehmenden Aufwand in den Bereichen Softwaredesign und optimale Nutzung von Hochleistungsrechnersystemen. Das übergeordnete Ziel dieses Projekts ist es, die Interoperabilität und Flexibilität des Codes zu verbessern, um ihn für die Forschungsgemeinschaft besser nutzbar und zugänglich zu machen. Um dies zu erreichen, werden wir 1) die Community Interface und die Kopplungssoftware kombinieren, die die Diagnose, die I/O und die Kopplung mit ML- und Drittanbietermodulen vereinfachen werden. 2) Vollständige Modularisierung des Physik- und Dynamik-Codes, um die wissenschaftliche Nutzung und weitere Entwicklung des Codes zu erleichtern.
Das Projekt "Gemeinschaftsökologie und Koexistenz der Flussfische Sulawesis" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Zoologisches Forschungsmuseum Alexander König - Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere.Flussfischgemeinschaften entstehen unter den hoch dynamischen, heterogenen Lebensbedingungen natürlicher Wasserläufe. Die Artenzusammensetzung und -vielfalt solcher Gemeinschaften variiert typischerweise auf verschiedenen Skalen, entlang Höhengradienten oder zwischen Mikrohabitaten, und wird überdies durch die geographische Geschichte des Lebensraumes beeinflusst. Die Community-Assembly Theorie bietet integrative Ansätze zur Erklärung grundlegender Prozesse, die zur Koexistenz von Arten führen; der derzeitige Wissensstand über die-Mechanismen, die der Koexistenz von Arten in komplexen tropischen Fischfaunen zugrunde liegen, ist allerdings sehr lückenhaft. Die Flussfischfauna der indonesischen Insel Sulawesi ist ein sehr geeignetes Modell, um aktuelle Hypothesen zur Koexistenz in solchen Artengemeinschaften zu untersuchen. Die Geschichte der Fauna Sulawesis ist durch die räumliche Isolation von benachbarten Faunen geprägt, und die Topographie der Insel weist zahlreiche kleinere Flusssysteme mit artenreichen Flussfischgemeinschaften auf. Diese umfassen sowohl obligate Süßwasserfische, als auch Arten mit marinen Stadien, bis hin zu Arten, die zwischen Süßwasser und Meer wandern. Aktuelle Fortschritte in der Paläo-Geographie der Insel deuten an, dass Sulawesi aus alten Paläo-Inseln und jüngeren Expansionsgebieten besteht. Das hier beantragte Projekt nutzt die vorhandenen natürlichen Replikate der küstennahen Flussfischgemeinschaften auf den vormals getrennten Inselteilen. Übergeordnetes Ziel ist es, zentrale Prozesse zu verstehen, die der Koexistenz in komplexen Flussfischgemeinschaften zugrunde liegen. Zwei zentrale Hypothesen sollen dazu beitragen, diese Prozesse zu analysieren: (i) Die Entwicklung von Flussfischgemeinschaften wird maßgeblich durch Umweltfilter und räumliche Isolation geprägt; (ii) Funktionelle Eigenschaften ermöglichen die lokale Koexistenz von Arten, und variieren entlang von Umweltgradienten. Um diese Hypothesen zu testen, werden Fische und Daten zu deren Habitatnutzung an einer Gesamtzahl von 63 Flussstrecken gesammelt. Die Beprobung wird dabei signifikante Höhengradienten und eine Vielzahl von Habitaten auf den größten Paläo-Inseln, sowie den daran anschließenden Expansionsbereichen abdecken. Die Habitatnutzung wird dabei durch Punkt-Abundanz-Befischung quantifiziert, ergänzt durch komplementäre Untersuchungen der funktionellen Eigenschaften, der trophischen Nischen, sowie der phylogenetischen Diversität. Zusammengenommen werden die so erhobenen Daten detaillierte Rückschlüsse auf die entscheidenden Prozesse erlauben, die komplexe Fischgemeinschaften formen, am Beispiel einer größeren tropischen Insel.
Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1788: Study of Earth system dynamics with a constellation of potential field missions, Detektierbarkeit der Ozeanzirkulation im Erdmagnetfeld (OceanMag)" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum.Die Wärmeaufnahme und der meridionale Wärmetransport der globalen Ozeanzirkulation ist ein zentraler Bestandteil des Klimasystems der Erde. Die damit einhergehenden Massentransporte finden auf Zeitskalen von Tagen bis Jahrtausenden statt. Die SWARM mission ermöglicht mit ihrer angestrebten Präzession von 0.1 nT erstmals einen direkten Blick auf diese Prozesse. Das beantragte Projekt verbessert, quantifiziert und charakterisiert die auf die Ozeanzirkulation zurückgehenden Signale im Magnetfeld der Erde. Ein Ensembleansatz wird mit einem globalen Ozeanzirkulationsmodell kombiniert um Charakteristika der strömungsinduzierten Signale zu abzuleiten. Diese Charakteristika beinhalten Wertebereich, Pattern, Frequenzen, Fehler und Korrelationen der ozeanischen Magnetfelder. Weiterhin werden die Sensitivitäten der ozeanischen Magnetfeldberechnung bezüglich der Annahmen: Salzgehalts und Temperaturabhängige Leitfähigkeit und konstante Leitfähigkeit, 2D- und 3D-Strömungsverteilung, Gleichgewichtslösung und zeitliche Variabilität der Lösung, untersucht. Die identifizierten Signale, ihre Fehler und entsprechende Korrelationen können benutzt werden, die SWARM-Messungen vom ozeanischen Signalanteil zu befreien. Dies ist insbesondere für die nicht-ozeanischen Projekte innerhalb des SPP wichtig, da die integralen SWARM-Messungen nur Informationen über einzelne Erdsubsysteme liefern können, wenn alle anderen Signalbeiträge und ihre Fehler entweder genau bekannt oder zumindest gut charakterisiert sind. Im Hinblick auf ein zukünftige Datenassimilation der Magnetfeldmessungen mit Ozeanmodellen, wird das beantragte Projekt untersuchen, welche ozeanischen Signale und Frequenzen aus aktuellen oder zukünftigen satellitenbasierten Magnetfeldmissionen separiert werden können. Mithilfe des Ozeanmodell-Ensembles werden robuste ozeanische Magnetfeldsignale ermittelt. Dies sind Signale, die von unsicheren Annahmen bei der Magnetfeldberrechung (z.B., durch Unsicherheiten in der Hintergrundleitfähigkeit) und dem Ozeanmodell (z.B. durch Unsicherheiten im Anfangszustand und dem Modellantrieb) wenig beeinflusst werden. Im Anschluss an die Identifizierung werden die robusten Signale mit den Signalen der nichtozeanischen Erdsubsysteme und den SWARM-Messunsicherheiten abgeglichen. Dieser Abgleich wird den gesamten Informationsgewinn des DynamicEarth Schwerpunktprogramms nutzen.
Das Projekt "Unbekannte mikrobielle Interaktionen: Die Auswirkungen von Pilzparasitismus auf Phytoplankton-Bakterien-Interaktionen, aufgedeckt durch Genom- und Transkriptomprofiling" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft.Etwa die Hälfte der weltweiten Primärproduktion wird dem Phytoplankton zugeschrieben, obwohl es weniger als 1% der photosynthetischen Biomasse ausmacht. Phytoplankton ist somit die Grundlage aquatischer Nahrungsnetze und beeinflusst grundlegend die Zusammensetzung unserer Erdatmosphäre. Das Wachstum von Phytoplankton sowie entscheidende Wechselwirkungen zwischen Phytoplankton und Bakterien können jedoch durch Pilzparasiten mit unbekannten Regulationsmechanismen auf molekularer Ebene gestört werden. Um diese Mechanismen aufzuklären, werden wir OMICS auf zwei Modellsysteme anwenden. Das 1. Phytoplankton-Pilzparasit System wird in unserem Labor kultiviert und sein Genom wurde in unserer laufenden Arbeit sequenziert. Es besteht somit die Möglichkeit Genexpressionsprofile während des Parasitismus zu erstellen, anhand von Metagenomik- und Transkriptomikanalysen. Das zweite System ist neu, da es von unserer Gruppe erstmalig aus einem Küstengebiet isoliert wurde. Wir planen das Genom von diesem neuen marinen Modellsystems zu rekonstruieren, um zukünftige Studien zum Parasitismus im Phytoplankton zu initiieren. Unsere übergreifende Frage lautet: Wie modulieren parasitäre Pilzinfektionen im Phytoplankton funktionelle und metabolische Eigenschaften sowie Genexpressionsmuster innerhalb von Phytoplankton-Pilz-Bakterien-Assoziationen in aquatischen Umgebungen? Angesichts der Tatsache, dass Pilzparasiten weltweit in aquatischen Systemen verbreitet sind und potenziell die aquatische Primärproduktivität, kommerzielle Massenkulturen, aber auch schädliche Algenblüten einschränken, werden unsere Studienergebnisse sowohl für die Wissenschaft als auch für Industrie und dem Erholungstourismus relevant sein.
Das Projekt "Wechselwirkungen zwischen Aerosolen und niedrigen Wolken verstehen mit maschinellem Multi-Target-Lernen" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft.Niedrige Wolken der marinen Grenzschicht kühlen das Erdsystem und spielen somit eine entscheidende Rolle für die Energiebilanz der Erde. Die physikalischen Eigenschaften dieser Wolken werden von Aerosolen beeinflusst. Veränderungen in der Zusammensetzung oder Konzentration atmosphärischer Aerosole können daher die Strahlungswirkung und somit das Kühlungspotential dieser Wolken verändern. Die Quantifizierung der Auswirkungen atmosphärischer Aerosole auf marine Grenzschichtwolken mit Beobachtungsdaten ist eine große Herausforderung, da viele Prozesse gleichzeitig wirken, statistisch schwer zu trennen sind und Wolken gegen Aerosoleinflüsse “gepuffert” sein können. Globale Klimamodelle können diese Prozesse nicht auflösen, sodass sie über Parametrisierungen festgeschrieben werden müssen, welche wiederum mit Unsicherheiten belastet sind. Durch diese Probleme in der Auswertung von Beobachtungen sowie in Modellen ist die Quantifizierung von Aerosol-Wolken-Interaktionen weiterhin eine der größten Unsicherheiten der Klimawissenschaften, was die Abschätzung der Klimasensitivität erschwert.Das beantragte Forschungsprojekt adressiert diese Herausforderungen und wird die Wirkung von Aerosolen auf marine Grenzschichtbewökung mit globalen Beobachtungsdaten quantifizieren und die Parameterisierungen dieser Prozesse in globalen Klimamodellen evaluieren. In aktuellen Studien haben statistische Modelle aus dem Bereich des maschinellen Lernens geholfen, das Aerosol-Wolken-Meteorologie-System besser zu verstehen und zu quantifizieren, da sie in der Lage sind, Effekte von Aerosolen von anderen atmosphärischen Größen zu isolieren. Das beantragte Forschungsprojekt wird sich auf maschinelle Lernmethoden stützen, welche zusätzlich in der Lage sind, alle relevanten Wolkeneigenschaften gleichzeitig vorherzusagen, und damit mögliche Puffer explizit berücksichtigen und quantifizieren können. Die statistischen Modelle werden verwendet, um Zusammenhänge und Prozesse in globalen Beobachtungsdaten und dem Output globaler Klimamodelle zu analysieren. Auf diese Weise kann eine prozessorientierte Evaluierung von Modellparameterisierungen erreicht werden, die sich deutlich von dem üblichen Vergleich klimatologisch gemittelter Wolkenmuster abhebt. So können Modellparametrisierungen beobachtungsgestützt eingegrenzt, und der Strahlungsantrieb durch Wechselwirkungen zwischen Aerosolen und marinen Grenzschichtwolken quantifiziert werden.
Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1685: Ecosystem nutrition: forest strategies for limited phosphorus resources; Ökosystemernährung: Forststrategien zum Umgang mit limitierten Phosphor-Ressourcen, Dynamik der Phosphor- und Wasserflüsse im Abfluss und bei der Pflanzenaufnahme in bewaldeten Kopfeinzugsgebieten" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Freiburg, Institut für Geo- und Umweltnaturwissenschaften, Professur für Hydrologie.Hydrologische Fließwege bilden die kritische Verbindung zwischen der Quelle der P Mobilisierung und des P Exports zu den Flüssen. Die Prozesse der P Mobilisierung auf der Standortskale ist vergleichsweise gut verstanden, jedoch ist die Kenntnis des P Transportes in Hängen und Einzugsgebieten durch die Komplexität der Transport-Skalen und Fließprozesse begrenzt. In Hängen können große P Flüsse zum dynamischen P Export beitragen, da P oft in schnellen Fließwegen transportiert wird, insbesondere in bewaldeten Systemen wo präferentielle Fließwege häufig auftreten. Ein adäquates Prozesswissen der Hanghydrologischen Dynamik ist daher wichtig um die P Transport Dynamik zu beurteilen und vorherzusagen. Jedoch wurden bisher solche Studien fast ausschließlich in Einzugsgebieten mit landwirtschaftlicher Nutzung durchgeführt. In dieser experimentellen und modellierungs-basierten Studie über hanghydrologische Prozesse und Phosphortransport werden wir die Auswirkungen der Abflussprozesse auf den P-Transport in bewaldeten Hängen entlang des grundlegenden Hypothesen des SPP untersuchen. Wir werden die Auswirkungen unterschiedlicher Fließwege und Verweilzeiten auf den P Transport und den damit verbundenen hydrologischen Bedingungen untersuchen. Die Hypothese wird getestet, dass die P-Signaturen im Abfluss im Zusammenhang stehen mit den bodenökologischen P-Gradienten und dass die P-Signaturen durch die Verweilzeiten des Wassers im Hang bestimmt werden, die insbesondere durch präferentielle Fließwege bei Niederschlagsereignissen dominiert werden. Diese Hypothesen werden an den vier SPP Standorte im Gebirge mit einem innovativen, kontinuierliche Monitoring-System für unterirdische Hangabflüsse und P-Transport bei hoher zeitlicher Auflösung untersucht. Event-basierte und kontinuierliche Probenahmen für die verschiedenen P Spezies, stabile Wasserisotope und andere geogene Tracer in Niederschlag, Abfluss und Grundwasser werden es uns ermöglichen, Verweilzeiten von Wasser mit den P Flüsse und P Transportprozessen zu verknüpften. Schließlich werden wir ein prozessorientierten hydrologischen Hang-Modell weiterentwickeln um die verschiedenen Fließ-und Transportwege zu simulieren, um die Dynamik von Abfluss und P Transport zwischen der Hang- und Einzugsgebietsskala zu verknüpfen. Die Modellierung wird sich darauf fokussieren die Altersverteilung von Wasser und die bevorzugte Fließwege die durch 'hot spots' bei der Infiltration und P Mobilisierung entstehen in bewaldeten Hängen adäquat darzustellen.
Das Projekt "Cyanobakterien im Kimawandel: ein Blick in die Vergangenheit - Prognosen für die Zukunft Akronym: CYA-REMo (Cyanobakterien-Wiederbelebungs-Evolution-Modellierungsuntersuchungen)" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft.Cyanobakterien wachsen in vielen aquatischen Systemen, jedoch hat ihre Abundanz in den letzten Jahren stark zugenommen. Um die Gründe und die Folgen ihres Erfolgs zu beleuchten, werden wir Wiederbelebungs-, Evolutions- und Modellexperimente durchführen. Wir werden 1) untersuchen, ob sich die Cyanobakterien zu wärmeren Umweltbedingungen evolviert haben, 2) ihr evolutionäres Potenzial, mit noch höheren Temperaturen umzugehen, quantifizieren und 3) ihr Potenzial künftige Phytoplanktongemeinschaften, in einer saisonal schwankenden und insgesamt wärmeren Umwelt, zu dominieren abschätzen (unter Berücksichtigung ökologischer Prozesse und biogeochemischer Rückkopplungsmechanismen). Diese Studie dient als Grundlage für verbesserte Klimaprojektionen, die die evolutionäre Reaktion von Schlüsselorganismen mit einbeziehen.
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