Die Analyse aus dem Forschungsvorhaben „Treibhausgasneutralität in der EU und in Deutschland“ betrachtet CO2- Entnahmetechnologien sowie ihrer Umsetzung in Deutschland und der EU. Dabei wurden die Methoden der Speicherung von CO2 aus biogenen Quellen (BECCS) oder direkt aus der Luft (DACCS), Pflanzenkohle und beschleunigte Verwitterung angeschaut. Die Analyse stellt die verschiedenen Vor- und Nachteile dar. Im Ergebnis werden gleichfalls die großen Unsicherheiten bei der CO2-Speicherung in geologischen Formationen hinsichtlich der Speicherpotenziale, der Dauerhaftigkeit und der Sicherheit deutlich.
Seit langem ist bekannt, dass sich Böden mehr oder weniger schnell verändern. Manche dieser Veränderungen haben natürliche Ursachen. Andere wiederum sind auf Bodenbelastungen zurückzuführen, die der Mensch direkt oder indirekt verursacht. Hierzu gehören zum Beispiel die Stoffeinträge über Niederschlag und Staub (Säuren, Nährstoffe, Schwermetalle, Radionukleide, organische Schadstoffe usw.). Aber auch der Land- oder Forstwirt verändert die Böden seit eh und je durch Kultivierung und Nutzung. Die weitaus meisten dieser Prozesse laufen sehr langsam und für die menschlichen Sinne nur schwer wahrnehmbar ab. Um mögliche Veränderungen zu dokumentieren, führt das LBEG das niedersächsische Boden-Dauerbeobachtungsprogramm durch. Hierzu wurde in Kooperation mit anderen Landesdienststellen ein Netz von insgesamt 90 so genannten Boden-Dauerbeobachtungsflächen (BDF) aufgebaut. Siebzig entfallen auf ortsüblich landwirtschaftlich (BDF-L) genutzte und zwanzig auf forstlich genutzte (BDF-F) Standorte. Die Auswahl von repräsentativen Boden-Dauerbeobachtungsflächen (BDF) erfolgte anhand geowissenschaftlicher Kriterien wie Boden- und Gesteinsverhältnisse, Klima und Morphologie. Darüber hinaus berücksichtigte das LBEG typische Bodennutzungen (Land- und Forstwirtschaft, Naturschutzflächen) und Belastungsfaktoren (Immissionen, nutzungsbedingte Belastungen etc.). Ziel ist es, auf Basis dieser repräsentativ ausgewählten Messflächen mögliche Bodenveränderungen aufzudecken, Ursache und Auswirkungen zu bewerten und zu prognostizieren. Gelingt dies, steht den Handelnden in Politik, Verwaltung und Bodennutzung rechtzeitig eine gesicherte Datengrundlage für ihre Entscheidungsprozesse zur Verfügung. Das BDF-F-Programm besteht aus einer Kombination von Merkmals- und Prozessdokumentation. Die Merkmalsdokumentation beinhaltet die periodische Bestimmung von Vorräten und Zuständen wie physikalische, chemische und biologische Bodenuntersuchungen, Erhebungen der Biomasse und deren Inhaltsstoffe, Beurteilungen des Waldzustands durch Kronenansprache und Nadel-/Blattanalysen sowie Aufnahmen der Bodenvegetation. Die Prozessdokumentation geschieht durch die Messung von Flüssen im und über die Grenzen des Ökosystems. In Waldökosystemen stellen die Deposition, die Freisetzung durch Verwitterung, die Aufnahme in die Biomasse und der Sickerwasseraustrag wichtige Flüsse für viele Elemente dar. Daneben werden auch der Streufall und physikochemische Milieugrößen (Immission, Meteorologie) zur Beurteilung von Stresssituationen für die Waldökosysteme gemessen (Text: Nordwestdeutsche Forstliche Versuchsanstalt). In anderen Bundesländern gibt es ähnliche Programme, deren inhaltlicher Umfang unter den durchführenden Institutionen abgestimmt ist. Innerhalb Europas ist eine entsprechende Rahmenrichtlinie in Vorbereitung.
Die Asian Tropopause Aerosol Layer (ATAL), eine Schicht mit erhöhtem Aerosolgehalt, tritt jedes Jahr von Juni bis September in 14-18 km Höhe in einem Gebiet auf, das sich vom Mittelmeer bis zum westlichen Pazifik erstreckt. Hinsichtlich der Zusammensetzung der Partikel, sowie ihrer Bedeutung für die Strahlungsbilanz in dieser klimasensitiven Höhenregion bestehen große Unsicherheiten. Die bisher einzigen Flugzeugmessungen aus dem Zentrum der ATAL wurden 2017 im Rahmen der StratoClim Kampagne von Kathmandu aus gewonnen. Dabei entdeckten wir mit Hilfe des Infrarotspektrometers GLORIA auf dem Forschungsflugzeug Geophysica, dass feste Ammoniumnitrat (AN) â€Ì Partikel einen beträchtlichen Teil der Aerosolmasse ausmachen. Diese zählen zu den effizientesten Eiskeimen in der Atmosphäre. Zudem zeigte die gleichzeitige Messung von Ammoniakgas (NH3) durch GLORIA, dass dieses Vorläufergas durch starke Konvektion in die obere Troposphäre verfrachtet wird. Im Rahmen der PHILEAS-Kampagne schlagen wir eine gemeinsamen Betrachtung von atmosphärischen Modellsimulationen und Messungen vor, um die Zusammensetzung, Ursprung, Auswirkungen und Verbleib der ATAL-Partikel zu untersuchen â€Ì insbesondere im Hinblick auf ihre Prozessierung sowie ihren Einfluss auf die obere Troposphäre und die untere Stratosphäre der nördlichen Hemisphäre. Messungen von monsunbeeinflussten Luftmassen über dem östlichen Mittelmeer sowie über dem nördlichen Pazifik werden es uns erlauben, Luft mit gealtertem Aerosol- und Spurengasgehalt zu analysieren und damit die StratoClim-Beobachtungen aus dem Inneren des Monsuns zu komplementieren. Um dabei die wahrscheinlich geringeren Konzentrationen an Aerosol und Spurengasen zu quantifizieren, schlagen wir vor, die GLORIA-Datenerfassung von NH3 und AN u.a. durch die Verwendung neuartiger spektroskopischer Daten zu verbessern. Ferner werden wir die Analyse der GLORIA-Spektren auf Sulfataerosole sowie deren Vorläufergas SO2 auszudehnen. Auf der Modellseite werden wir das globale Wetter- und Klimamodellsystem ICON-ART weiterentwickeln, um die ATAL unter Einbeziehung verschiedener Aerosoltypen (Nitrat, Ammonium, Sulfat, organische Partikel, Staub) zu simulieren â€Ì unter Berücksichtigung der hohen Eiskeimfähigkeit von festem AN. Modellläufe werden durchgeführt, um einerseits einen globalen Überblick über die Entwicklung der ATAL 2023 zu gewinnen und zudem detaillierte, auf die relevanten Kampagnenperioden zugeschnittene, wolkenauflösende Informationen über die Aerosol-Wolken-Strahlungs-Wechselwirkungen zu erhalten. Über die direkte Analyse der PHILEAS-Kampagne hinausgehend wird diese Arbeit die Grundlage für eine verbesserte Analyse von Aerosolparametern aus GLORIA-Beobachtungen früherer und zukünftiger HALO-Kampagnen sowie aus Satellitenbeobachtungen legen. Darüber hinaus wird sie ICON-ART, einem der zentralen Klimamodellsysteme in Deutschland die Simulation von Aerosolprozessen sowie Aerosol/Wolken-Wechselwirkungen im Zusammenhang mit der ATAL ermöglichen.
The aim of P2 within the Research Unit 'The Forgotten Part of Carbon Cycling: Organic Matter Storage and Turnover in Subsoils (SUBSOM)' is to contribute to the understanding of the different sources and stabilization processes of subsoil organic matter. This will be achieved by the analysis of the soil organic matter composition in topsoil versus subsoil by 13C NMR spectroscopy in bulk soils as well as organo-mineral associations. This will be done on a number of soil profiles differing in parent material and mineralogy and therefore also in the relevance of organo-mineral associations for subsoil C stabilization. In addition, a specific sampling approach will allow to differentiate three zones associated with the dominating effect of (1) leaching of DOC (the 'bulk soil' between trees), (2) root litter decomposition (the 'root-affected zone'), and (3) direct rhizodeposition of root exudates (the 'rhizosphere' sensu strictu). The contribution of above-ground versus below-ground litter is differentiated by the analysis of cutin and suberin biomarkers. Organic matter derived from microbial sources will be identified by the microbial signature of polysaccharides in the subsoil through the analysis of neutral sugars and amino sugars. Organo-mineral associations will be further characterized by N2-BET analyses to delineate the coverage of the mineral phase with organic matter. With these analyses and our specific analytical expertise at the submicron scale (nanoSIMS) we will participate in selected joint experiments of the research unit.
It is well established that reduced supply of fresh organic matter, interactions of organic matter with mineral phases and spatial inaccessibility affect C stocks in subsoils. However, quantitative information required for a better understanding of the contribution of each of the different processes to C sequestration in subsoils and for improvements of subsoil C models is scarce. The same is true for the main controlling factors of the decomposition rates of soil organic matter in subsoils. Moreover, information on spatial variabilities of different properties in the subsoil is rare. The few studies available which couple near and middle infrared spectroscopy (NIRS/MIRS) with geostatistical approaches indicate a potential for the creation of spatial maps which may show hot spots with increased biological activities in the soil profile and their effects on the distribution of C contents. Objectives are (i) to determine the mean residence time of subsoil C in different fractions by applying fractionation procedures in combination with 14C measurements; (ii) to study the effects of water content, input of 13C-labelled roots and dissolved organic matter and spatial inaccessibility on C turnover in an automatic microcosm system; (iii) to determine general soil properties and soil biological and chemical characteristics using NIRS and MIRS, and (iv) to extrapolate the measured and estimated soil properties to the vertical profiles by using different spatial interpolation techniques. For the NIRS/MIRS applications, sample pretreatment (air-dried vs. freeze-dried samples) and calibration procedures (a modified partial least square (MPLS) approach vs. a genetic algorithm coupled with MPLS or PLS) will be optimized. We hypothesize that the combined application of chemical fractionation in combination with 14C measurements and the results of the incubation experiments will give the pool sizes of passive, intermediate, labile and very labile C and N and the mean residence times of labile and very labile C and N. These results will make it possible to initialize the new quantitative model to be developed by subproject PC. Additionally, we hypothesize that the sample pretreatment 'freeze-drying' will be more useful for the estimation of soil biological characteristics than air-drying. The GA-MPLS and GA-PLS approaches are expected to give better estimates of the soil characteristics than the MPLS and PLS approaches. The spatial maps for the different subsoil characteristics in combination with the spatial maps of temperature and water contents will presumably enable us to explain the spatial heterogeneity of C contents.
Blatt Nürnberg wird nahezu vollständig von der Süddeutschen Schichtstufenlandschaft eingenommen. Am Südrand sind Teile der Schwäbischen Alb, am Ostrand Teile der Fränkischen Alb abgebildet. Zudem ist das Nördlinger Ries am Südrand der Karte aufgeschlossen. Im Bereich der Süddeutschen Schichtstufenlandschaft bildeten sich durch Verwitterung und Abtragung flach einfallender Sedimentformationen des Mesozoikums (Muschelkalk bis Malm) charakteristische Schichtstufen heraus. Sand-, Ton- und Mergelsteine des Keupers nehmen im dargestellten Gebiet die größte Fläche ein. Sie dominieren mit ihrer braunen Farbgebung das Kartenblatt. In der Nordwest-Ecke der Karte treten vermehrt Ausbisse von Muschelkalk auf. In der Südhälfte des Kartenblattes ist der Jura der Schwäbischen Alb angeschnitten. In den Niederungen und Senken werden Lias, Dogger und Malm von eiszeitlichen Ablagerungen überdeckt, hauptsächlich von pleistozänem Verwitterungslehm, Solifluktionsschutt, glazifluviatilen Schottern und Sanden bzw. äolischen Löss- oder Flugsanden. Südlich von Eichstätt sind kleinere Kreide-Vorkommen (Sandstein, Quarzit) erhalten geblieben, die dem Jura auflagern. Das Nördlinger Ries, am Südrand der Karte, wird als Krater eines Meteoriten interpretiert, der im Oberen Miozän (vor etwa 15 Millionen Jahren) aufprallte. Die Senke (mit einem Durchmesser von etwa 20 km) ist mit tertiären Seesedimenten und pleistozänem Löss verfüllt. Die Jura-Sedimente in ihrer randlichen Umgebung sind stark verquetscht und deformiert. Im Ries und bis in eine Entfernung von 25 km sind Trümmerstücke von kristallinen und sedimentären Gesteinen des Untergrundes zu finden. Neben der Legende, die über Alter, Genese und Petrographie der dargestellten Einheiten informiert, gewährt ein geologischer Schnitt zusätzliche Einblicke in den Aufbau des Untergrundes. Im Nordwest-Südost-Verlauf werden die flach einfallenden mesozoischen Sedimentschichten der Süddeutschen Schichtstufenlandschaft gekreuzt.
Das Aufschüsseln bzw. Aufwölben ein- und zweischichtiger Betonfahrbahndecken soll im Labor überwiegend an 3,0 m langen einseitig eingespannten Betonbalken (freie Kraglänge 2,5 m) untersucht werden. Die Laboruntersuchungen sollen durch Verformungsmessungen mit einem Lasermessgerät in-situ an ein- und zweischichtigen Betonfahrbahndecken überprüft werden. Insbesondere sollen auch jahres- und tageszeitlich sowie witterungsbedingte Schwankungen (Feuchte bzw. Temperatureinfluss) der Verformungen mit erfasst werden. Mit Originalausgangsstoffen der jeweiligen Versuchsstrecken werden Laborprobekörper hergestellt. Der Einfluss des Feuchtezustands von RC-Betonzuschlag beim Einbau (kernfeucht bzw. trocken) auf das Aufschüsseln (Aufwölben) wird an ein- und zweischichtigen Betonbalken untersucht. Die Betonbalken werden an der Unterseite befeuchtet (schlechte Entwässerung) bzw. abgedichtet (gute Entwässerung). An der Oberseite können sie bei unterschiedlichen Luftfeuchten austrocknen und werden zyklisch wiederbefeuchtet, um den Einfluss von Niederschlägen zu erfassen.
Karst entsteht sich durch die Verwitterung von Karbonatgestein und erzeugt starke oberflächliche und unterirdische Heterogenität von hydrologischen Speicher und Fließprozessen. Ungefähr 7% bis 12% der Erdoberfläche besteht aus Karstgebieten und etwa ein Viertel der Weltbevölkerung ist ganz oder teilweise abhängig von Trinkwasser aus Karstgrundwasserleitern. Für die nächsten Jahrzehnte, Klimamodelle prognostizieren einen starken Temperaturanstieg und eine Abnahme von Niederschlagsmengen in vielen Karstregionen der Welt. Trotz dieser Vorhersagen gibt es nur wenige Studien, die die Auswirkungen des Klimawandels auf die Karstwasserressourcen abschätzen. Die ist hautsächlich auf das Fehlen von Messdaten und die inadäquate Abbildung von Karstprozessen in derzeit angewandten Ansätzen zur großskaligen Modellierung zurückzuführen. Das Ziel der beantragten Nachwuchsgruppe ist, die notwendigen Daten und Ansätze zur erstmaligen Abschätzung der gegenwärtigen und zukünftigem Verfügbarkeit von Wasserressourcen in Karstgebieten zur Verfügung zu stellen. Um dieser Herausforderung gerecht zu werden, sind signifikante Fortschritte (1) zum Verständnis der Heterogenität von Karstregionen und zu deren Einarbeitung in hydrologische Modelle, (2) zum Upscaling von Beobachtungen auf der Einzugsgebietsskale für Anwendungen von Simulationsmodellen im globalen Maßstab, und (3) zum Vergleich der gegenwärtigen und zukünftigen Verfügbarkeit von Wasserressourcen mit gegenwärtigen und zukünftigen Wasserbedarf von Nöten. Im vorgeschlagenen Projekt sollen neuartige Ansätze zur Messung und Analyse hydrologischer Daten an fünf experimentellen Messgebieten, die in 5 verschiedenen Klimaregionen über den Globus verteilt sind (AU, D, ES, MX, UK), eingesetzt werden, um die Einflüsse der Heterogenität von Karstgebieten auf oberflächennahe Fließprozesse zu erkunden. Mittels einer neu entwickelten Karstdatenbank, welche beobachtete Zeitreihen von Karstquellenabflüssen enthält, und Rezessionsanalyse sollen die Heterogenität von Grundwasser und Abflussprozesse in verschiedenen Regionen der Welt charakterisiert werden. Dieselbe Datenbank, erweitert durch zusätzlich Abflussdaten auf Flussgebietsskale des Global Runoff Data Center (GRDC), soll zur Entwicklung eines neuen Ansatzes zur Einbindung der neu gewonnenen Erkenntnisse in ein großskaliges Simulationsmodell speziell für Karstregionen angewandt werden. Dieses Modell soll letztendlich dazu benutzt werden, um (1) gegenwärtige und, gekoppelt mit Klimaszenarien, zukünftige Verfügbarkeit von Wasserressourcen in Karstgebieten zu erkunden, um diese (2) mit gegenwärtigen und zukünftigen Wasserbedarf zu vergleichen und von Wassermangel bedrohte Regionen zu identifizieren.
Der Eintrag organischen Kohlenstoffs in den Boden ist eine der Hauptsteuergrößen für Prozesse der Verwitterung und Erosion und wird im Wesentlichen durch das Zusammenspiel von Klima und Vegetation gesteuert. Ein wichtiges Ziel des DFG-Schwerpunktprogrammes EarthShape (SPP 1803) ist es, zu verstehen, wie gerade diese Interaktionen den Bodenkohlenstoff, der zum einen eine mikrobielle Energiequelle darstellt und zum anderen als stabilisierender Faktor der Erosion entgegenwirkt, beeinflussen. Das beantragte Projekt hat daher zum Ziel, die organische Kohlenstoffdynamik ausgehend von der Pflanze über die Streu in den Boden zu untersuchen und die Einflüsse des Klimas und der Vegetation zu entkoppeln. Die Bedeutung von Klima- und Pflanzeneigenschaften ist skalenabhängig, daher wird ein skalenübergreifender Forschungsansatz verfolgt, der unterschiedliche räumliche und klimatische Skalen abdeckt. Diese umfassen drei Biome entlang der chilenischen Küstenkordillere (arid, mediterran, nass-gemäßigt) und jeweils 2 unterschiedliche Untersuchungsflächen innerhalb dieser Biome. Die Erfassung verschiedener Pflanzengesellschaften und des entsprechenden Bodenkohlenstoffs auf diesen unterschiedlichen Skalen ermöglicht eine Entkopplung klimatischer und vegetationsgebundener Effekte. Die reziproke Translokation von Bodenmonolithen und Streuauflagen sowohl zwischen den Biomen als auch zwischen den Untersuchungsflächen ermöglicht eine detaillierte Entschlüsselung klimatischer und pflanzlicher Effekte. Letztere wird dabei funktional betrachtet und der Einfluss chemischer, physikalischer und phänologischer Pflanzeneigenschaften dargestellt. Zudem wird an den Untersuchungsflächen Unterbodenmaterial an die Erdoberfläche verlagert, um zu überprüfen, ob der darin gespeicherte organische Kohlenstoff auch bei veränderten Bedingungen (z.B. Temperatur) weiterhin aufgrund seiner molekularen Struktur stabil bleibt oder diese Stabilität lediglich durch Effekte im Unterboden determiniert wurde. Die Anwendung innovativer Labormethoden (HPLC, ICM-PS, EA-IRMS, AQUALOG) erlauben eine detaillierte Beschreibung des Kohlenstoffs und beeinflussender Faktoren (C, N, P, 13C, Lignin, Tannin, Spurenelemente) in Blättern, Streu und im Bodenprofil. Die simultane Messung von Absorption und Fluoreszenz inklusive der Anwendung von EEM und PARAFAC erlaubt eine detaillierte Untersuchung des gelösten organischen Bodenkohlenstoffs. Kooperative Datenanalysen sind ein wesentlicher Aspekt des Projektes, um die vielfältigen Ergebnisse, entsprechend des skalenübergreifenden Forschungsansatzes, in Beziehung zu setzen. Unsere Ergebnisse werden ein statistisches Modell beinhalten, das eine Vorhersage des organischen Bodenkohlenstoffgehalts auf Basis von Klima- und Vegetationsmerkmalen in der Wirkungskette Pflanze-Streu-Boden ermöglicht. Dieses Prozesswissen trägt zum Verständnis und der Modellierung des Kohlenstoffkreislaufs als Grundlage reliefbezogener Bodenprozesse bei.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 771 |
| Europa | 9 |
| Kommune | 4 |
| Land | 73 |
| Weitere | 4 |
| Wirtschaft | 9 |
| Wissenschaft | 358 |
| Zivilgesellschaft | 60 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 3 |
| Ereignis | 1 |
| Förderprogramm | 750 |
| Kartendienst | 1 |
| Text | 36 |
| Umweltprüfung | 4 |
| unbekannt | 20 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 47 |
| Offen | 768 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 628 |
| Englisch | 294 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 4 |
| Bild | 6 |
| Datei | 14 |
| Dokument | 30 |
| Keine | 544 |
| Webseite | 248 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 716 |
| Lebewesen und Lebensräume | 734 |
| Luft | 627 |
| Mensch und Umwelt | 815 |
| Wasser | 584 |
| Weitere | 815 |