Ziel dieses Projektes ist die Beschreibung von Strömungsmustern über ästuarinen Bodenformen anhand von Rinnenexperimenten und numerischen Simulationen. Bodenformen (Riffel und Dünen) sind weitverbreitete Bestandteile von Flüssen, Ästuaren, Küstengewässern- und Tiefseegebieten. Bodenformen liefern Hinweise auf Richtung und Stärke von Sedimenttransportprozessen, haben einen starken Einfluss auf die über ihnen liegende Strömung und sind zudem von großer sozioökonomischer Bedeutung, z. B. hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Schiffbarkeit der Gewässer. In vielen Ästuaren bilden sich aufgrund der starken Hydrodynamik und der hohen Verfügbarkeit von sandigen Sedimenten große Bodenformfelder. Die Strömung über diesen Bodenformfeldern unterscheidet sich grundlegend von der Strömung über den bekannten, dreieckigen Bodenformen mit einem Neigungswinkel von 30°, die bisher im Fokus von Labor- und numerischen Modellierungsstudien standen. Ästuarine Bodenformen sind hauptsächlich flachgeböschte Dünen mit mittleren Luvwinkeln von 5 bis 20°. Die Strömungseigenschaften über derartigen, flachen Winkeln sind derzeit nicht genau bekannt. So ist zum Beispiel der Zusammenhang zwischen der Neigung der Leeböschung und dem Vorhandensein oder Fehlen einer intermittierenden oder permanenten Strömungsablösung noch nicht ausreichend verstanden. Außerdem haben ästuarine Dünen ein relativ flaches Tal und steile Böschungen in der Nähe des Kammes, während Flussdünen einen flachen Kamm und in der Nähe des Tals steile Böschungen haben. Die Auswirkungen dieses Unterschieds in der Dünenmorphologie auf die Strömung sind derzeit noch unbekannt. Darüber hinaus wurde der Zusammenhang zwischen einer sich in der Richtung ändernden Gezeitenströmung und der natürlichen Morphologie von Dünen, einschließlich der dreidimensionalen Variationen, noch nicht im Detail untersucht.Im Rahmen der vorgeschlagenen Studie werden mehrere Versuchsreihen in einer großen Laborrinne durchgeführt, um die Strömungseigenschaften (Geschwindigkeit und Turbulenz) über an Ästuardünen angelehnten Modelldünen aus Beton zu charakterisieren. Basierend auf Feldmessungen von Bodenformen in der Weser werden drei Dünenformvarianten untersucht: Steilgeböschte asymmetrische Dünen, flachgeböschte asymmetrische Dünen und flachgeböschte symmetrische Dünen. Darüber hinaus werden hochauflösende numerische Simulationen der Strömung über dreidimensionalen Bodenformfeldern die Rinnenexperimente ergänzen. Mithilfe der Modellsimulationen ist es möglich, die Geschwindigkeitsstrukturen der Gezeitenströmung und die Turbulenzstrukturen über natürlichen, in der Weser vorkommenden Dünenfeldern zu bestimmen. Die Ergebnisse dieses Projekts tragen zu einem besseren Verständnis der komplexen Wechselwirkungen zwischen ästuarinen Dünen und der Gezeitenströmung bei und erlauben eine bessere Parametrisierung der kleinräumigen Prozesse in großräumigen hydro- und morphodynamischen Modellen.
Eine Brennstoffzelle als Primärenergiequelle mit einem Doppelschichtkondensator (Supercap) als Zwischenspeicher zu kombinieren ist ein vielversprechender Ansatz für zukünftige Elektrofahrzeuge. In Kooperation mit einem Fahrzeughersteller wurden verschiedene Strategien für ein Energiemanagement für die Kombination einer Brennstoffzelle mit einem Doppelschichtkondensatormodul entworfen und verglichen. Basierend auf der aktuellen Geschwindigkeit und Beschleunigung werden verschiedene Fahrzeugzustände bezüglich kinetischer Energie und Leistungsbedarf unterschieden. In Abhängigkeit von der verfügbaren Leistung von Supercaps und Brennstoffzelle wird eine optimale Leistungsaufteilung zwischen den beiden Energiequellen ermittelt. In Bremsphasen wird durch Rekuperation Energie zurückgewonnen und in den Supercaps gespeichert. Wenn die Supercaps vollgeladen sind oder ihre maximale Ladeleistung erreicht haben, übernehmen mechanische Bremsen die übrige Ladeleistung. Da diese Situation zu einem Energieverlust führt, sollte sie möglichst vermieden werden. Um immer die notwendige Beschleunigungsleistung und gleichzeitig auch ein Maximum an Rekuperation zu garantieren, wird der Ladezustand der Supercaps kontinuierlich und dynamisch an die kinetische Energie des Fahrzeugs angepasst. Verschiedene Strategien wurden in Matlab/Simulink mit einem Stateflow-Chart zur Abbildung der Zustände implementiert. Die verfügbare Supercapleistung wird mit Hilfe eines impedanzbasierten Modells für Supercaps berechnet. Mit diesen Strategiemodellen können die Leistungsfähigkeit der verschiedenen Strategien verglichen und die Einflüsse von Parametern untersucht werden. Ziel eines Energiemanagements ist es, den Wasserstoffverbrauch zu minimieren und die notwendige Leistung zu jeder Zeit sicherzustellen. Bei der Bewertung der Strategien wird der Wasserstoffverbrauch, die verlorene Bremsenergie und eine mögliche Geschwindigkeitsreduzierung verglichen. Mit einer optimalen Strategie können bis zu 23 Prozent Wasserstoff während eines definierten Fahrprofils gespart werden.
Südchina, insbes. die Provinz Guandong, ist eines der am dichtesten besiedelten Gebiete der Erde. Positive Konsequenz dieser Ballung ist eine äußerst dynamische Wirtschaftsentwicklung, aber gerade diese von subtropischem Monsunklima geprägte Region ist auch immer wieder Ausgangspunkt für sich schnell und zunehmend global ausbreitende epidemische Krankheiten wie zuletzt SARS. Mit der globalen Erwärmung einhergehende Klimaveränderungen könnten sich für diese Region insbesondere durch Veränderungen der Häufigkeit und Intensität tropischer Wirbelstürme, aber auch Änderungen der Niederschlagsmenge- und Intensität bemerkbar machen. Im Gegensatz zu den schon recht umfangreichen Datensätzen aus der Südchinesischen See (SCS) gibt es bisher jedoch nur sehr wenige terrestrische Paläoklimaarchive aus der Region, die Klimaveränderungen während des Holozäns, des Spätglazials oder Glazials hochauflösend dokumentieren. Wir haben deshalb einen an der nördlichen Küste der SCS gelegenen Maarsee ausgewählt, um über die Analyse von Proxydaten aus Seesedimenten solche Paläo-Klimavariationen zu untersuchen. Aus dem Sediment des Huguang-Maarsees wurden mittels Usinger-Präzisionsstechtechnik von einem Floss aus insgesamt 7 Sedimentsequenzen gewonnen, von denen die tiefste bis 57 m unter den Seeboden reicht. Die zeitliche Einstufung der Profile wurde mit Hilfe von 17 Radiokohlenstoff-Datierungen vorgenommen und ergab ein extrapoliertes Maximalalter von ca. 78.000 Jahren. Ein breites Spektrum aus sedimentologischen, geochemischen, paläo- und gesteinsmagnetischen sowie palynologischen Methoden kam sodann zum Einsatz, um die Paläo-Umweltbedingungen, die natürlich immer das entsprechende Klima widerspiegeln, während dieses Zeitraumes zu rekonstruieren. Überraschenderweise ergab sich ein von vielen bekannten Klimaprofilen der Nordhemisphäre (insbes. des Atlantikraumes, aber auch mariner Kerne aus dem Indik und Südostasien) abweichendes Muster. Im Gegensatz zu dem bekannten Grundmuster eines vergleichsweise stabilen Klimas während des Holozäns und stärkerer Schwankungen während des letzten Glazials weisen die Daten aus dem Huguang-Maarsee für das letzte Glazial im Zeitraum zwischen 15.000 und 40.000 Jahren auf relativ stabile Umweltbedingungen hin. Die älteren Bereiche zwischen 40.000 und ca. 78.000 Jahren haben durch Eintrag von umgelagertem Torf eine eher lokale Komponente und sind somit für den regionalen und globalen Vergleich ungeeignet. Das Holozän hingegen zeichnet sich durch hohe Schwankungsamplituden vieler Proxydaten (Karbonatgehalt, magnetische Suszeptibilität, organischer Kohlenstoff, Trockendichte, gesteinsmagnetische Parameter, Redox-Verhältnisse) aus, die auf ein recht variables Klima hinweisen. Besonders interessant ist die Übergangsphase vom Glazial zum Holozän, die bei etwa 15.000 Jahren vor heute in etwa zeitgleich mit dem beobachteten stärksten Meeresspiegelanstieg der Südchinesischen See einsetzt und eine abrupte Intensitätszunahme des Sommermonsuns anzeigt
Die klimabedingte Erwärmung hat die westliche Antarktische Halbinsel (WAP) in den letzten 50 Jahren stark beeinflusst, was zu massiven Verlusten des westantarktischen Schelfeises führte. Als Folge der schmelzenden Gletscher hat sich die Akkumulation von Schelfsedimenten, einschließlich großer Mengen an reduzierbaren Eisen (III) -oxiden, in diesem Gebiet verstärkt. Die mikrobielle Eisen (III) -Reduktion scheint für die Freisetzung von gelöstem Eisen aus Schelfsediment relevant zu sein. Sie trägt somit zum Export von Eisenverbindungen in den Südlichen Ozean bei, die als limitierend für die Primärproduktivität bekannt sind. Die Mikroorganismen, die an der Eisenreduktion in antarktischen Schelfsedimenten beteiligt sind, wurden bisher nicht untersucht.Das Ziel unseres Projekts ist die Aufklärung der Ökologie der eisenreduzierenden mikrobiellen Populationen und ihrer umweltbedingten Steuerung in antarktischen marinen Sedimenten. Wir werden uns darauf konzentrieren, (1) mikrobielle Populationen zu identifizieren, die an der Eisenreduktion beteiligt sind, sowie (2) deren Verteilung, (3) Häufigkeit und (4) Aktivität in anoxischen Küstensedimentschichten im Vergleich zu ihren anaerob-atmenden Konkurrenten, den sulfatreduzierenden Mikroorganismen, zu bestimmen. In unserem Projekt werden wir uns auf die Hot Spots der Umweltveränderungen konzentrieren, also Standorte, die aufgrund von zurückweichenden Gletschern neu exponiert wurden, mit hohen Gehalten an Eisenoxiden und gelöstem Eisen im Vergleich zu typischen sulfidogenen Standorten der Sulfatreduktion als Referenz. Dies wird es ermöglichen, geochemische Variationen und Hotspots der Eisenreduktion mit Unterschieden in der mikrobiellen Gemeinschaft zu verknüpfen; letztere sollen mittels Hochdurchsatz-Sequenzierung von 16S rRNA-Genen und der 16S rRNA physiologisch aktiver Mikroorganismen (600 Proben) bestimmt werden. Diese Analysen werden ergänzt durch die Quantifizierung der mikrobiellen Gemeinschaft in Sedimentschichten durch qPCR sowie des Most-Probable-Number-Verfahrens für eisen- und sulfatreduzierende Mikroorganismen. Funktionelle Potentiale von eisen- und sulfatreduzierenden Mikroorganismen werden mittels Inkubationen bestimmt. Das cutting-edge Verfahren, zeitlich-aufgelöstes 13C-Stable Isotope Probing von RNA, soll eingesetzt werden, um spezifische Funktionen einzelner eisenreduzierender Mikroorganismen in Mikrokosmos-Inkubationen zu bestimmen. Letztlich soll die Steuerung von antarktischen eisenreduzierenden Mikroorganismen durch Umweltfaktoren in Mikrokosmen untersucht werden, indem die Verfügbarkeit und Qualität des Elektronendonors und -akzeptors sowie die Temperatur variiert werden. Dies wird es ermöglichen, zukünftige Szenarien von Umweltveränderungen bei der Eisenfreisetzung aus antarktischen Schelfsedimenten zu bewerten.
Folgende Projektziele wurden während der Arbeitssuche bearbeitet: Beurteilung von Indikatoren zur Bodenqualität, Bodenfruchtbarkeit und Ertragssituation am Beispiel aktueller Bodenprofile und der praktizierten Bewirtschaftung. Die Beurteilung der Bodenqualität erfolgte auf der Basis des 'Müncheberger Soil Quality Rating'. Das Bewertungskonzept basiert auf der Beurteilung von Basisindikatoren (z.B. Bodenstrukturkennzeichnung, Abschätzung des pflanzennutzbaren Bodenwasserspeichers nach dem Konzept der nFKWe.) und der zusätzlichen Einbeziehung von standörtlichen Begrenzungen (Hazardindikatoren, z.B. Versalzung, Trockenheit, Vernässung) für die Schaffung einer globalen Gültigkeit. Dieses Konzept wurde auf Experimentalstandorten getestet. Hydrologische Standortbewertung im Kontext zur Landschaft und zum Klima. Methodenvergleich zur Laboranalyse bodenfruchtbarkeits-relevanter chemischer und physikalischer Kennwerte. Hydraulische Kennfunktionen der Böden und deren Messung. Dazu wurden Proben an mehreren Standorten in Kasachstan, sowie in Deutschland, unter verschiedenen Klimabedingungen, genommen und analysiert. Automatisierte, bodenstrukturschonende Bewässerungstechnologien. Optimierung der Pflanzenproduktion (Anbauverfahren, Düngung, Bodenbearbeitung) und Bodenschutz unter semiariden Bedingungen. Erhöhung der Leistungsfähigkeit der Agrarforschung für eine nachhaltige Entwicklung. Agrarökologisches Monitoring. Stand der Erarbeitung von Richtlinien und Kriterien für gute landwirtschaftliche Praxis.
Die Insektensammlung des DEI ist mit etwa 3.000.000 präparierten Objekten eine faktische Datensammlung, die kritisch erschlossen werden muss. Nur so können die in der Sammlung enthaltenen Primärinformationen sowohl auf dem Gebiet der Taxonomie als auch für andere biologische sowie zoogeographische Untersuchungen nutzbar gemacht werden. Die Neuordnung von Sammlungsteilen unter modernen wissenschaftlichen Gesichtspunkten zur Sicherstellung der internationalen Verfügbarkeit der Bestände und die Publikation damit zusammenhängender Kataloge sind wesentliche Projektbestandteile.
Objective: The European integrating project COMBINE brings together research groups to advance Earth system models (ESMs) for more accurate climate projections and for reduced uncertainty in the prediction of climate and climate change in the next decades. COMBINE will contribute to better assessments of changes in the physical climate system and of their impacts in the societal and economic system. The proposed work will strengthen the scientific base for environmental policies of the EU for the climate negotiations, and will provide input to the IPCC/AR5 process. COMBINE proposes to improve ESMs by including key physical and biogeochemical processes to model more accurately the forcing mechanisms and the feedbacks determining the magnitude of climate change in the 21st century. For this purpose the project will incorporate carbon and nitrogen cycle, aerosols coupled to cloud microphysics and chemistry, proper stratospheric dynamics and increased resolution, ice sheets and permafrost in current Earth system models. COMBINE also proposes to improve initialization techniques to make the best possible use of observation based analyses of ocean and ice to benefit from the predictability of the climate system in predictions of the climate of the next few decades. Combining more realistic models and skilful initialization is expected to reduce the uncertainty in climate projections. Resulting effects will be investigated in the physical climate system and in impacts on water availability and agriculture, globally and in 3 regions under the influence of different climate feedback mechanisms. Results from the comprehensive ESMs will be used in an integrated assessment model to test the underlying assumptions in the scenarios, and hence to contribute to improved scenarios. COMBINE will make use of the experimental design and of the scenarios proposed for IPCC AR5.
This project is part of the Swiss Long-term Forest ecosystem Research project (LWF). Objectives: The main objectives and questions of this project are: - to study the long-term trend of the soil solution chemistry in response to atmospheric deposition of acidifying substances. Do nutrient leaching and aluminum represent a potential risk for sensitive plants? - to identify the impact of N-deposition on the chemistry of the soil solution (nitrate leaching below the root zone?). In cooperation with the others teams involved in the LWF project, to identify the potential factors regulating the nitrate production (N deposition, litter quality, soil type, climate). - to estimate the soil water availability to plants to identify potential water stress. Can climatic changes cause a change in the water availability to trees (increasing drought stress for instance during the summer)? Methods The sampling and the analytical methods used for the soil solution monitoring were selected on the basis of recommendations of expert groups from the Forest Soil Coordinating Center of the ICP Forests program (ICP Forests manuals) and experts at the WSL. Soil solution is collected fortnightly in 7 long-term monitoring plots since 1997 or later (see map). The chemistry of the soil solution is monitored by sampling soil solution below the litter layer with gravitation plates and at three lower depths (15, 50 and 80cm) with tension lysimeters (ceramic cups). Vacuum (500 hPa) is applied to the suction cups before each sampling. In each plot, soil solution is collected at 8 sampling points and then pooled in the laboratory for chemical analysis. After filtration, samples are analyzed for pH, electrical conductivity, dissolved organic carbon (DOC), dissolved organic nitrogen (DON), major cations and anions. To assess the acidification status of the soil solution and the associated ecological risks for sensitive plants, the molar ratio of base cations (sum of the molar concentrations of Ca, Mg and K) to aluminum (BC/Al) in the soil solution is calculated. The plant-available soil water has been estimated in 10 long-term monitoring plots (see map) by measuring the soil water suction with water-filled tensiometers at three or four different depths since 1998 or 2000. The tensiometers are read manually fortnightly. At a dry forest plot (Visp), the volumetric soil water content has been measured since 2002 with TDR probes at three different depths. The water balance in the studied forest ecosystems is modeled with different types of models to simulate potential and actual evapotranspiration (PET and AET), drainage and water stress (AET/PET). Measurements of the soil moisture or the soil matric potential at different soil depths are used to calibrate and validate the simulated water fluxes. The simulated water fluxes are used to estimate element fluxes through the soil.
Zielsetzung: Geochemische Untersuchungen in einem Kiefernreinbestand bei unterschiedlicher Auflichtung Standort: Oberförsterei Menz, Beerenbusch. Fragestellungen: Verteilung der Elemente Eisen, Mangan, Aluminium und Phosphor in Bodenhorizonten der jeweiligen Auflichtungsvarianten 0,4 und 1,0. Charakterisierung der Verfügbarkeit und der Bindungsformen von Fe, Mn, Al und P mittels Oxalat-Extraktion. Untersuchungen zur Charakterisierung der organischen Substanz in den Auflagehorizonten mit FTIR-Spektroskopie durch Frau Dr. R. Ellerbrock.
Availability of iron, silicate and light have been recognized as the major determinants of phytoplankton growth, community composition, and, accordingly, material export to depth in the Southern Ocean. Diatoms, the dominant phytoplankton group of this region, have developed diverse adaptation strategies to the unique challenges imposed upon them in this high nutrient, low chlorophyll (HNLC) region. Several aspects of these adaptive strategies can be understood as reflecting trade-offs between optimizing gross growth rates (e.g., high affinity nutrient uptake systems, quick acclimation, high growth rates) vs. reducing mortality rates (slow growth, large size, thick silicate cell walls). In this project, I propose to investigate representatives for two extremes of this continuum: a fast growing, fast acclimating species that has been shown to respond quickly to iron addition (Chaetoceros debilis), and a slowly growing, but extremely well protected species (Fragilariopsis kerguelensis). Growth responses of these species to manipulation of nutrient and light availability have been studied previously. High throughput transcriptomic methods now provide a possibility to gain deeper insights into details of the cellular processes underlying these different adaptive strategies. I propose to apply deep transcriptome sequencing for characterization of the gene expression responses of these species to iron limitation, accompanied by high or low light and silicate availability. I hypothesize that the two different adaptive strategies outlined above represent different cellular regulatory networks, and that, in particular, silicate availability modulates cellular responses to iron limitation. This proposal complements ongoing work within the PACES programme of the Alfred-Wegener- Institute (Topic 1: 'The Changing Arctic and Antarctic', workpackage 4: 'Antarctic Circumpolar Climate and Ecosystem Study') by applying molecular approaches for understanding questions of evolutionary ecology affecting biogeochemical cycles.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 42 |
| Europa | 1 |
| Wissenschaft | 14 |
| Zivilgesellschaft | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 42 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 42 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 16 |
| Englisch | 38 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 30 |
| Webseite | 12 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 33 |
| Lebewesen und Lebensräume | 41 |
| Luft | 32 |
| Mensch und Umwelt | 42 |
| Wasser | 29 |
| Weitere | 42 |