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Eine subkontinentale Bewertung der Reaktionen auf Klimaextreme in alten Buchenwäldern (Fagus sylvatica L.) von der Zelle bis zum Ökosystem

Es wird erwartet, dass die Frequenz und Amplitude anthropogen verursachter hydroklimatischer Extreme zunehmen und die europäischen Waldökosysteme über ihre physiologischen Grenzen hinaus beeinträchtigen. Um die Resilienz und Veränderung dieser Waldökosysteme zu beurteilen, ist es wichtig, die mechanistischen Zusammenhänge zwischen Baumwachstum und Klima zu definieren und quantifizieren. Dabei bietet die retrospektive Charakterisierung funktioneller hydraulischer Holzmerkmale, sowie der Vergleich mit jährlichen Holzzuwächsen entlang großräumiger ökologischer Gradienten einen idealen Ansatz für die Evaluation zukünftiger Klima- und Umweltbelastungen.Das hier beantragte Forschungsprojekt fokussiert die Buche (Fagus sylvatica L.), eine der wichtigsten und durch den Klimawandel am stärksten bedrohten Baumarten der europäischen gemäßigten Breiten. Im Zentrum stehen vier einzigartige, von der UNESCO zum Weltnaturerbe erklärte Buchenwälder, die in der Mitte des Verbreitungsgebiets in Nord- und Westdeutschland, sowie an den westlichen und südlichen Verbreitungsgrenzen auf der Iberischen Halbinsel und in Italien lokalisiert sind. Für diese Wäldern werden jährlich aufgelöster Zeitreihen des Grundflächenzuwachses und holzanatomischer Merkmale erstellt und mit fernerkundungsbasierten Vegetationsindizes kombiniert, um über längere Zeiträume i) die Reaktionen auf vergangene hydroklimatische Extreme zu charakterisieren, ii) die Signale einzelner Bäume auf Waldbestände zu skalieren, und iii) die Resilienz dieser Wälder für zukünftige Extremereignisse zu quantifizieren. Dabei evaluieren wir die klimatischen Signale holzanatomischer Parameter, indem wir Veränderungen in der Merkmalsverteilung vor und nach Extremereignissen quantifizieren. Zusätzlich dokumentieren wir die Zusammenhänge zwischen funktionalen Holzmerkmalen und Ökosystemprozessen, indem wir die spektralen Eigenschaften von Zeitreihen zellulärer Parameter und der Bruttoprimärproduktivität mit Hilfe modernster Techniken der sub-saisonalen Signalverstärkung vergleichen.Holzanatomische Merkmale haben sich in der jüngsten Vergangenheit zu geeigneten Indikatoren für die Evaluierung pflanzenphysiologischer Prozesse und des Gesundheitszustand von Bäumen entwickelt. Die Integration der klimatischen Sensitivität dieser Parameter mit der Funktionsweise von Ökosystemen bietet einen konzeptionellen Rahmen, um die Vulnerabilität einzelner Arten in zukünftigen klimatischen Szenarien abzuschätzen. Durch die Analyse extrem alter und langfristig nicht-bewirtschafteter Buchenwälder, kann das hier beantragte Projekt zu einem besseren Verständnis der Widerstandsfähigkeit wichtiger Waldbestände gegenüber dem Klimawandel beitragen.

Untersuchungen der Beziehungen zwischen Radar-Echointensitaet und Niederschlag in Westdeutschland

FGRW - Band 38: Das Subvariscikum Nordwestdeutschlands - Struktur und Lagerstättenpotential eines Vorlandbeckens - PDF

Der Band Nr. 38 aus der Publikationsreihe „Fortschritte in der Geologie von Rheinland und Westfalen“ setzt die Darstellung neuer Erkenntnisse zur Lagerstättengeologie des Karbons in Westdeutschland fort und beinhaltet hierzu drei Beiträge: 1. Faltung und Bruchtektonik - Analyse der Tektonik im Subvariscikum; 2. Kohleninhaltserfassung in den westdeutschen Steinkohlenlagerstätten; 3. Die Genese und Migration der Erdgase im Münsterländer Becken. [1994. 356 S., 177 Abb., 9 Tab., 4 Taf.; ISBN 978-3-86029-838-1]

Hochwasserrückhalt im Wald - Bestimmung relevanter Einflussfaktoren für die Rückhaltekapazität im Wald mittels Felduntersuchungen und hydronumerischer Simulation

Das Projekt „Hochwasserrückhalt im Wald“ befasst sich mit der Untersuchung von Einflussfaktoren auf die Rückhaltekapazität von Wäldern zur Verbesserung des Hochwasserschutzes. Während des Katastrophenhochwassers in Westdeutschland Mitte Juli 2021 wurden hohe Abflussakkumulationen aus Waldgebieten sowohl im Ahrtal als auch im Einzugsgebiet von Inde und Vichtbach beobachtet; das Potential des Wasserrückhaltes im Wald ist folglich elementar für die Hochwasservorsorge. Trotz der positiven Gebietseigenschaften von Waldflächen zeigen Studien, dass menschliche Eingriffe und schlechte forstwirtschaftliche Praktiken die Wasserrückhaltung negativ beeinträchtigen können. Im Projekt „Hochwasserrückhalt im Wald“ werden Sachbeihilfen für die Durchführung von Feldversuchen zur differenzierten Evaluation der Rückhalteleistung sowie zur messtechnischen Begleitung von Anpassungsmaßnahmen in Entwässerungsgräben beantragt. Im Rahmen der Feldarbeiten soll auf der Projektfläche im Ahrtal untersucht werden, wie sich der Wasserrückhalt unter verschiedenen Baumarten (Laub- vs. Nadelbäume) hinsichtlich der jeweiligen Interzeptions- sowie Infiltrationsleistung unterscheidet. Zweitens soll erforscht werden, wie lineare Strukturen im Wald so gestaltet werden können, dass sie die Hochwasserschutzwirkung maximieren. Hierfür werden geplante Anpassungsmaßnahmen auf einer Projektfläche bei Stolberg messtechnisch begleitet und die Wirkweisen anschließend mittels hydronumerischer Simulation weitergehend evaluiert. Insgesamt zielt das Vorhaben darauf ab, das Verständnis über die Rolle von Wäldern im Hochwasserschutz zu vertiefen und konkrete Maßnahmen zur Verbesserung des Wasserrückhalts zu entwickeln.

Ausbreitungsprozesse, Diasporenverfügbarkeit und Diversität in Flusstal-Landschaften (AuDiD)

Die Diversität von Pflanzenbeständen wird vor allem durch abiotische Standortbedingungen, biotische Interaktionen, das Störungsregime und auch die Diasporenverfügbarkeit beeinflusst. Welche Rolle die einzelnen Faktoren und deren unterschiedliche Kombination quantitativ für die Entstehung und Erhaltung von Diversität haben, ist bislang unklar und wird in dem beantragten Forschungsvorhaben modellhaft für die niedermoorgeprägte Grünlandvegetation nordwestdeutscher Flusstal-Landschaften analysiert. In regelmäßig überfluteten Grünlandbeständen kommt der hydrochoren Ausbreitung eine besondere Rolle für die Diasporenverfügbarkeit zu. Dabei sind die Einflussfaktoren für die Quantität und die Artenzusammensetzung des Diasporentransports in Fließgewässern sowie dessen zeitliche und räumliche Variabilität noch weitgehend unverstanden. Unbekannt ist, ob und in welchem Ausmaß transportierte Diasporen während Überflutungsereignissen sedimentieren, in Spülsäumen akkumulieren und vor allem ob diese sedimentierten Diasporen unter den aktuellen standörtlichen Gegebenheiten und Nutzungsverhältnissen tatsächlich einen Einfluss auf die Artenzusammensetzung und Diversität der Pflanzenbestände haben. Untersuchungen sowie Freilandexperimente zu diesen Fragen sollen die Bedeutung der Hydrochorie für die Grünlandvegetation von Flusstallandschaften aufzeigen. In (faktoriellen) Freilandexperimenten werden Effekte der Diasporenverfügbarkeit, der Standortbedingungen und der Nutzungsverhältnisse sowie des Störungsregimes auf die Artenzusammensetzung und -vielfalt analysiert und deren Interaktion untersucht.

Konzept zur Revitalisierung von Feuchtgebieten durch biologische Massnahmen zur Naehrstoffelimination der dem Gebiet zufliessenden Gewaesser, am Beispiel des Taevsmoors

Auswertungen zum Mobilitätspanel (laufend)

Beobachtung und Analyse des Mobilitätsverhaltens der Deutschen Bevölkerung sowie zu Treibstoffverbräuchen und Kfz-Fahrleistungen. Grundsätzliche Analysen zur Datenqualität und den Stichproben 1999 und 2000. Nachfragekennziffern des Mobilitätsverhaltens. Die Verkehrsnachfrage befindet sich im betrachteten Zeitraum in einer Stagnationsphase. Aktuelle Nachfragekennziffern werden vorgestellt, ebenso wie ein Vergleich des Verkehrsverhaltens zwischen alten und neuen Bundesländern. Es findet eine Analyse der Reaktionen von Haushalten auf die im Untersuchungszeitraum gestiegenen Treibstoffpreise statt. Betroffenheit von Haushalten mit bestimmten Eigenschaften.

Regionale Mobilitaet

Regionale Mobilitaet umfasst die zirkulaere und die residentielle Mobilitaet. Im vorliegenden Falle konzentrieren sich die Untersuchungen auf die Residenzmobilitaet. Im Berichtszeitraum wurden zunaechst die im Zusammenhang mit der deutschen Vereinigung relevanten Mobilitaetsstroeme analysiert: die laenderuebergreifende Migration in Deutschland unter besonderer Beachtung der 'Vereinigungsmigration' und die in Ostdeutschland nach 1990 einsetzende Suburbanisierung. In den zurueckliegenden Jahren waren Wohnortwechsel zwischen den Bundeslaendern auf der Ebene der beiden Teilpopulationen 'Westmigranten' und 'Ostmigranten' gekennzeichnet durch Disparitaet und Angleichung gleichermassen. Die Disparitaet zeigt sich im nachhaltigen Rueckgang der Ost-West-Umzuege und der parallelen Zunahme der West-Ost-Umzuege. Fuer ostdeutsche Personen haben sich die Chancen verringert, durch Aufnahme einer Erwerbstaetigkeit in den alten Laendern Wohlfahrtssteigerungen zu erreichen. Zugenommen haben demgegenueber bis 1997 die West-Ost-Umzuege. Insbesondere fuer mobile westdeutsche qualifizierte maennliche Personen, die in die neuen Laender umgezogen waren, ueberwogen die beruflichen Chancen. Die sozialstrukturellen Merkmale der mobilen Personen in West und Ost haben sich angeglichen, ebenso die Gruende fuer interregionale Migration. Die West-Ost-Dimension im Mobilitaetsverhalten begann einer staerkeren regionalen Ausdifferenzierung zu weichen: historisch begruendete soziokulturelle Gemeinsamkeiten in den 'Grenzgebieten' der Laender sind fuer Mobilitaetsentscheidungen inzwischen bedeutsamer als administrative Grenzen. Damit folgt das deutsch-deutsche Mobilitaetsverhalten zunehmend individuellen und regional-soziokulturellen Lebensmustern. Die Untersuchungen zur Suburbanisierung zeigten, dass bisherige Erklaerungsmuster zur Wohnsuburbanisierung, die nur auf Wohnungsmerkmale (Erwerb von Wohneigentum, bessere Wohnumwelt, guenstigere Wohnkosten im Umland) zurueckgreifen, erweitert werden muessen. Denn eine suburbane Wohnstandortentscheidung ist primaer eine gewuenschte und gewaehlte Wohn- und Lebensweise in Abhaengigkeit von der Lebensphase. Bei Umlandbewohnern ueberwiegen traditionell-familienorientierte Elemente der Wohn- und Lebensweise, bei Innenstadtbewohnern modern-individualisierte Elemente. In einem weiteren Schritt gelangen, die Entscheidung beeinflussend und begleitend, Ressourcenbedingungen ins Spiel. Als zentrale Ressourcenvariable auf der Haushaltsebene kommt die Erwerbsbeteiligung (berufliche Perspektive) in Betracht, auf der regionalen Ebene sind es die Wohnungsmarktangebote und die Wohnbedingungen im Stadtgebiet bzw. im Umland. Umfang und Dynamik von Suburbanisierungsprozessen sind durch spezielle, historisch bedingte, regionale Kontextmerkmale charakterisiert (Hinrichs 1999).

WIR!; Teilprojekt : Begleitforschung zu innovationsbasiertem regionalen Strukturwandel im Rahmen der WIR! Initiative

Schwermetalldepositionen

<p>Bei den Schwermetallen Blei, Cadmium und Quecksilber ist ein Rückgang der atmosphärischen Einträge (Deposition) zu verzeichnen. Modellrechnungen zeigen: In Deutschland liegen die Schwermetalleinträge aus der Atmosphäre an den UBA Stationen im ländlichen Hintergrund im Jahr 2023 im Bereich von 0,14 – 0.54 kg Blei pro km², 7,4 – 16.1 g Cadmium pro km² und 3,2 – 10,2 g Quecksilber pro km².</p><p>Herkunft der Schwermetalle</p><p>Die Schwermetalle Blei (Pb), Cadmium (Cd) und Quecksilber (Hg) sind gekennzeichnet durch Toxizität und chemische Stabilität. Diese Eigenschaften führen dazu, dass sich diese Stoffe in der Umwelt anreichern, Schäden an Ökosystemen verursachen und auch schädliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit zeigen können. Sie werden in erheblichem Umfang ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=anthropogen#alphabar">anthropogen</a>⁠ (durch menschliche Tätigkeiten) in die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a>⁠ ausgestoßen/abgegeben. In der Atmosphäre können sie weiträumig und grenzüberschreitend transportiert werden. Durch Depositionsvorgänge (Ablagerung) gelangen sie aus der Atmosphäre auch in andere Umweltmedien. Ein erheblicher Teil der Schwermetalle gelangt aber auch durch erneute Freisetzung bereits früher deponierter Mengen in die Atmosphäre. Es finden somit eine Resuspension (Blei, Cadmium) und Reemission (Quecksilber) statt. In Deutschland sind im Zeitraum 1990 bis 2023 grundsätzlich rückläufige <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/luft/luftschadstoff-emissionen-in-deutschland/schwermetall-emissionen">Schwermetallemissionen</a> zu beobachten. Dies zeigt sich auch in den gemessenen und modellierten Depositionsdaten.</p><p>Im Rahmen des europäischen Überwachungsprogramms <a href="http://www.emep.int/">EMEP</a> wird mittels atmosphärischer Chemie-Transportmodelle die gesamte Ablagerung (nasse und trockene ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=Deposition#alphabar">Deposition</a>⁠) ausgewählter Schwermetalle flächendeckend für die EMEP-Region (Europa und Zentralasien) berechnet. Die Daten der Modellrechnungen werden in jährlichen Berichten durch das <a href="https://msc-east.org/publications/">Meteorological Synthesizing Centre - East</a> (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/m?tag=MSC#alphabar">MSC</a>⁠-E) veröffentlicht.</p><p> Gesamtdepositionen von Blei</p><p>Die Gesamtdeposition von Blei in der EMEP Region lag 2022 in der Größenordnung von 0,1 bis 1 kg/km²/Jahr mit den höchsten Werten in Zentraleuropa und niedrigsten im nördlichen Teil der EMEP Region. Saisonale Änderungen in der Depositionsrate spiegeln den Einfluss von staubgetragener ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=Deposition#alphabar">Deposition</a>⁠ aus Afrika und Zentralasien wider, die am stärksten auf Südeuropa auswirkt. In Zentral-sowie Südeuropa dominieren außerdem die Depositionen aus EMEP Regionen und primären anthropogenen Quellen, insbesondere in Ländern mit bedeutenden eigenen nationalen Emissionen wie Deutschland oder Polen. In kleineren Nachbarländern hingegen tragen grenzüberschreitende Transporte maßgeblich zu den Depositionen bei. Insgesamt beläuft sich der Anteil der grenzüberschreitenden Deposition in der EMEP Region auf über 50%.</p><p>Innerhalb Deutschlands traten die niedrigsten Pb-Depositionen (&lt; 0,5 kg Pb/km²) vorwiegend im Norden und in der Mitte sowie am Alpenrand auf (siehe Karte „Modellierte geographische Verteilung der Gesamtdepositionen in der EMEP-Region, 2022“).</p><p>Gesamtdepositionen von Cadmium</p><p>Die Cadmium-Gesamtdepositionen in der EMEP Region variieren im Bereich von 5 bis 60 g Cd/km². In Deutschland traten die höchsten Cd-Depositionen (z. T. &gt;&nbsp;60&nbsp;g Cd/km²) in Westdeutschland (NRW), die niedrigsten Cd-Depositionen (z.&nbsp;T. &lt;&nbsp;15&nbsp;g Cd/km²) vorwiegend in Teilen Nord-, Süd und Mitteldeutschlands (MV, TH, BY) auf (siehe Karte „Modellierte geographische Verteilung der Gesamtdepositionen in der EMEP-Region, 2022“).</p><p>Gesamtdepositionen von Quecksilber </p><p>Die Quecksilber-Gesamtdepositionen im EMEP Gebiet lagen in 2022 größtenteils im Bereich von bis zu 25 g Hg/km² mit einzelnen Hotspots im Osten Europas. Die höchsten Hg-Depositionen in Deutschland traten großräumig in Westdeutschland (NRW), die niedrigsten Hg-Depositionen (&lt; 10 g Hg/km²) großräumig vorwiegend in der Mitte Süd- und Norddeutschlands (siehe Karte „Modellierte geographische Verteilung der Gesamtdepositionen in der EMEP-Region, 2022“).</p><p>Messungen des Luftmessnetzes des Umweltbundesamtes</p><p>Schwermetalldepositionen werden auch im <a href="https://www.umweltbundesamt.de/luft/luftmessnetze/ubamessnetz.htm">Luftmessnetz des Umweltbundesamtes</a> (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>⁠) bestimmt. Dabei wird die nasse ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=Deposition#alphabar">Deposition</a>⁠ erfasst, d. h. die mit Regen und Schnee eingetragenen Schwermetalle. Die nasse Deposition trägt ca. ¾ zur Gesamtdeposition bei.</p><p>Die <a href="https://ebas-data.nilu.no/">„EBAS“ Datenbank</a> enthält unter anderem auch Schwermetalldepositions-Daten aller deutschen Messstationen. Die nasse Schwermetalldepositionen an sechs UBA-Luftmessstationen im Jahr 2023 sind in der Tabelle „Nasse Jahresdepositionssummen von Schwermetallen und Halbmetallen im Luftmessnetz des Umweltbundesamtes 2023“ zusammengefasst. Die nassen Depositionen von Blei (0,14 – 0.54 kg/km²), Cadmium (7,4 – 16.1 g/km²) und Quecksilber (3,2 – 10,2 g/km²) liegen meist unter den mit dem EMEP-Modell für Deutschland berechneten Gesamtdepositionen, welche zusätzlich die trockenen Depositionen beinhalten..</p>

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