Die Radiookkultations-(RO)-Technik verwendet auf niedrigfliegenden (Low Earth Orbiter, LEO) Satelliten installierte Empfänger, um GPS/GNSS-Signale zu empfangen und Bogenmessungen der Erdatmosphäre und Ionosphäre durchzuführen. Aufgrund des Erfolgs der FormoSat-3/COSMIC- (Constellation Observing System for Meteorology, Ionosphere and Climate, FS3/COSMIC) -Mission, bestehend aus sechs Mikro-LEO-Satelliten, hat das gemeinsame US- und taiwanesische RO-Team beschlossen, eine COSMIC-Folgemission (sog. FS7/COSMIC2) voranzubringen. Die GNSS-RO-Nutzlast mit Namen Tri-G GNSS Radio-occultation System (TGRS) wird mehrkanalige GPS-, GLONASS- und Galileo-Satellitensignale empfangen und in der Lage sein, mehr als 10.000 RO-Beobachtungen täglich zu verfolgen, nachdem sowohl schwache als auch starke Bahnneigungs-Konstellationen vollständig abgedeckt worden sind. Man geht davon aus, die dichteren RO-Szintillationsbeobachtungen zu nutzen, um die Struktur der Erdatmosphäre und -ionosphäre genau zu analysieren und zu modellieren.Zusätzlich könnte die spezielle Art von GNSS-Multipfadverzögerungen, die von der Erdoberfläche reflektiert werden, verwendet werden, um Erdoberflächenumgebungsdaten, wie Ozeanhöhen und Seegang, zu erfassen. Die Empfindlichkeit dieser Signalcharakteristika gegenüber Ausbreitungseffekten ist für verschiedene Arten der Umweltfernerkundung geeignet. Dies hat einen Bedarf deutlich gemacht, geeignete Empfänger zu entwerfen und zu entwickeln, die reflektierte und gestreute GPS/GNSS-Signale in Echtzeit erfassen und verarbeiten können, um die Speicherung riesiger Mengen an Rohdaten zu vermeiden. Wir schlagen auch vor, das feldprogrammierbare Gatterfeld (Field Programmable Gate Array, FPGA) auf die GPS/GNSS-Reflektometrieinstrumente anzuwenden, wobei eine hohe Synchronität und ein größtmöglicher Nutzen aus den verfügbaren Hardware-Ressourcen zu erzielen wäre. Mittels Simulink/Matlab kann das FPGA auch komplexe Delay-Doppler-Map- (DDM) -Daten in Echtzeit durch Korrelation der phasengleichen und Quadraturkomponenten der Basisbandsignale berechnen. Diese Studie wird neue Ziele und Ergebnisse der GNSS-Fernerkundung der Atmosphäre, Ionosphäre, und der Ozeane sowie neue Möglichkeiten für die zukünftige FS7/COSMIC2-Mission aufzeigen.Das Projekt wird am Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik TU Berlin in enger Kooperation mit Wissenschaftlern des GFZ, Potsdam und des GPS Science and Application Research Center (GPSARC) der NCU, Taiwan durchgeführt.Die Ziele des Projekts lassen sich wie folgt zusammenfassen:(1) Nutzung von GPS/GNSS-RO-Atmosphärendaten und Entwicklung hochentwickelter Algorithmen für die untere Troposphäre und klimatologische Untersuchungen,(2) Erfassung und Überwachung der sporadischen E(Es)-Schicht, Szintillationen und damit zusammenhängender Effekte einschließlich vertikaler Kopplungen und(3) Entwicklung eines Echtzeit-FPGA-basierten GPS/GNSS-Reflektometers für Anwendungen im Bereich von Meereshöhen- und Seegangsmessungen.
Bedeutung des Projekts für die Praxis: Landwirtschaft: Das Projekt ist für den Erhalt der traditionellen Kulturlandschaft in der Region, dem Erhalt der Artenvielfalt und der (geschützten) Lebensräume von sehr großer Bedeutung. Der Nutzen für die Landwirtschaft ist durch die Verwertung des Mähgutes in den Ställen gegeben. Forstwirtschaft: Auwaldreste werden erhalten und gepflegt (Beseitigung invasiver Neophyten) und dienen als Schutzzone zu Infrastruktureinrichtungen (Straße, Bahn) Wasserwirtschaft: Natürliche Retentionsflächen, Ausgleich Wasserhaushalt Umwelt: erhalt und Pflege wertvoller geschützter Lebensraumtypen, grüne Infrastruktur an der Grenze zu Natura 2000 Gebieten; Nutzung als Naherholungsraum und für Forschungs- und Bildungszwecke im Umkreis von vielen Schulen (Exkursionen, Freiluftklassenzimmer, Praktika, Aktivworkshops, Monitoring, Maturaarbeiten, Projektunterricht, etc.) Die HBLFA Raumberg-Gumpenstein ist Netzwerknoten für die Zusammenarbeit mit den unterschiedlichen Institutionen. Förderpragramme zielen auf den Erhalt und Erweiterung von Feuchtflächen (als grüne und blaue Infrastruktur) hin. Das Projekt soll als Best Practice dienen und weitere Landbewirtschafter motivieren, in Iriswiesen zu investieren (mit entspr. Unterstützung). Die Feuchtwiesen rund um den Grimming sind als Intensivackerfläche nicht geeignet denn alle 5-10 Jahre werden diese trotz Regulierungsmaßnahamen regelmäßig überflutet. Verbesserung des Flächenmanagements, Koordination der Maßnahmen und Öffentlichkeitsarbeit Körperschaften öffentl. Rechts wie z.B. Berg- und Naturwacht, Wassergenossenschaften, Naturschutzbund: Mitwirkung Pflege und Betreuung (insbes. Neophyten) Landbewirtschafter der Umgebung: Wissenstransfer Best Practice, Anleitungen, Erfahrungsaustausch, Bewusstseinsbildung Öffentlichkeit. Zielsetzung: Erweiterung bzw. Revitalisierung der Iriswiesen und standortsprägende Naturlebensraumtypen Grüne und blaue Korridore innerhalb und außerhalb der Natura 2000 Schutzgebiete (ca. 4 Hektar) (Gemeinde Stainach-Pürgg) Verlust der Artenvielfalt entgegen durch verbesserte nachhaltig ökologische Landnutzung und Best Practice Management für Feuchtwiesen im Oberen Steirischen Ennstal Erhalt, die Wiederherstellung und die Verbesserung der Artenvielfalt und die für die Region prägenden Lebensraumtypen. Unterstützung der Grundbesitzer durch Best Practice und Motivation sowie Hilfestellung bei ähnlichen Umsetzungsideen. Zusammenarbeit aller Interessengruppen, Motivation zu ehrenamtliches, gemeinsames Arbeiten für die Natur Schaffung eines Bioinventars zum Anschauen (Grüne Insel als Naherholung für den sanften Tourismus und als Freiluftlabor). Gemeinsame regionale Strategie zur Verbesserung und Erweiterung der Feuchtlebensräume Bewusstseinsbildung bei Landnutzern und Bevölkerung zum Erhalt und Aufwertung der Artenvielfalt in den Schutzgebieten und außerhalb. Aktive Beteiligung der Öffentlichkeit.
Im Stadtgebiet von Durban (Suedafrika) gibt es noch Mangrovenbestaende, die stark gefaehrdet sind. In Zusammenarbeit mit der Universitaet Durban-Westville, Botany Department, untersuchen wir diese Mangrovenbestaende mit dem Ziel der nachhaltigen Sicherung dieser Bestaende. Die Arbeiten werden in Abstimmung mit der Nationalparkverwaltung vor Ort durchgefuehrt.
Baltic TRANSCOAST erforscht die physikalischen, chemischen und biologischen Prozesse am Übergang zwischen Land und Meer. Der landseitige Küstenzonenbereich ist global der am stärksten von Menschen gestaltete und genutzte Raum. Ein fundamentales Verständnis tief gelegener Küstenbereiche, welche vielfältigen Einflüssen des angrenzenden Meeres unterliegen, ist essentiell für zukünftige Nutzungs- und Management-Strategien. Im terrestrisch-marinen Übergangsbereich werden neben der Strömungsdynamik insbesondere Stoffflüsse und Organismen wechselseitig beeinflusst und gesteuert. Von besonderem Forschungsinteresse sind Küstenmoore, deren Oberfläche auf Höhe des Meeresspiegels liegt. Diese stellen in degradiertem Zustand eine Quelle für gelöste und gasförmige Stoffe dar. Baltic TRANSCOAST untersucht in interdisziplinären Forschungsthemen die Wasser- und Stoffflüsse im strandnahen Küstenmoor und im angrenzenden Flachwasser der Ostsee sowie deren Auswirkungen auf die Biota. Rostock ist für das Graduiertenkolleg prädestiniert denn hier können Biologen und Biologinnen, Chemiker und Chemikerinnen, Physiker und Physikerinnen und Umweltforscher und Umweltforscherinnen aus drei Fakultäten der Universität Rostock (UR) und dem Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) ihre Stärken bündeln und interdisziplinär die Küstenregion bearbeiten. Das Department Maritime' Systeme' (MTS) der Interdisziplinären Fakultät (INF) der UR, unter dessen Dach alle beteiligten Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen seit sechs Jahren zusammenarbeiten, trägt das Graduiertenkolleg. Die Konzentration auf ein gemeinsames Untersuchungsgebiet, das Hütelmoor bei Rostock, ermöglicht eine echte interdisziplinäre Zusammenarbeit. Der am Standort Rostock neu etablierte Leibniz-Wissenschaftscampus Phosphor ist ebenfalls ein Garant für interdisziplinäre Forschungsarbeiten. Baltic TRANSCOAST bildet mit einem umfassenden innovativen Qualifizierungskonzept Nachwuchswissenschaftler und Nachwuchswissenschaftlerinnen mit breiter und interdisziplinärer Expertise in der Küstenforschung aus. Die Gewinnung von hochqualifizierten Kandidaten und Kandidatinnen, erfolgt im Rahmen von Workshops. Das Studienprogramm ist in sechs Blöcke gegliedert, mit einem sukzessiv steigenden Engagement der Promovierenden. Zwei der Studienblöcke finden bei baltischen Partnern in Stockholm und Oulu statt. Zusätzlich ist eine Session auf einer internationalen Tagung als Ausbildungselement vorgesehen.
In Projekt P2 werden wir die Chrolonolgie und Intensität der menschlichen Besiedelung der Bale-Mountains untersuchen und deren Auswirkungen auf die Entwaldung des Sanetti-Plateaus durch Feuer. Um diese Zusammenhänge zu untersuchen, werden wir uns auf folgende Punkte konzentrieren:1. In Zusammenarbeit mit Projekt P1 (Archäologie) werden wir Chronologie (mittels Radio-Kohlenstoff- und Optisch stimulierter Lumineszenz-Datierungen) und Art und Intensität der menschlichen Besiedelung untersuchen. Hierzu dienen Anthrosole unter Felsvorsprüngen und Höhlen als Archive und molekulare Marker als Landnutzungs-Indikatoren, wie z.B. Phosphor-Mapping (Birk et al. 2007), Benzolpolycarbonsäuren (Glaser et al. 1998) und Sterole und Gallensäuren als Fäkalbiomarker (Birk et al. 2012). 2. In Zusammenarbeit mit den Projekten P3 (Basis-Umweltdaten-Erhebung) und P7 (Erd-Käfer) werden wir typische Standortseigenschaften (Böden und Topographie) erhoben. Diese Daten erlauben uns die Rekonstruktion der ehemaligen Erica-Ausbreitung sowie von gegenwärtigen reellen und potenziellen Erica-Standorten. 3. Mit der gleichen Intension werden wir potenzielle molekulare Erica-Marker untersuchen wie z.B. Cutin und Suberin (Spielvogel et al. 2014), CuO lignin und Monosaccharide (Spielvogel et al. 2007; Eder et al. 2010), Phytolithe (Iriarte et al. 2010), n-Alkane, Stabilisotopen-Signaturen (Glaser und Zech 2005).Sollten keine Erica-spezifischen Biomarker gefunden werden, wenden wir Metabolomics-Techniken an, um zwischen Erica und Gras-Vegetation im Boden zu unterscheiden.4. Um mögliche Interaktionen zwischen der menschlichen Besiedelung und der zeitlichen und räumlichen Dynamik der Erica-Vegetation zu identifizieren, werden Sedimente von konkaven glazialen Ablagerungen auf dem Sanetti-Plateau mit den oben beschriebenen molekularen Markern untersucht. Wir gehen davon aus, dass die Chronologie und Intensität von Feuer die Dynamik der Erica-Vegetation bestimmt. In Zusammenarbeit mit P4 (Paleoökologie, Pollen) und P5 (Paleoclimatologie, 18O-Zucker) werden wir identifizieren, ob das Brennen der Erica-Standorte mehr durch die menschliche Besiedelung oder durch paläoklimatische Fluktuationen bestimmt wird.
Die Analytik und Bewertung von Spurenverunreinigungen und deren Transformationsprodukten in der aquatischen Umwelt sowie in technischen Wasseraufbereitungsverfahren im Spuren- und Ultraspurenbereich ist einer der Hauptschwerpunkte in Forschung und Lehre der Wasserchemie am Engler-Bunte-Institut des KIT (KIT-EBI). Das vorhandene Triple-Quad (Anschaffungsdatum: 2000) entspricht nicht mehr dem aktuellen Stand der Technik und Forschung. Zudem steigen die Reparaturkosten überproportional und Ersatzteile werden nicht mehr hergestellt. Daher wird der Service des Gerätes auch in absehbarer Zukunft eingestellt werden. Die Triple-Quad Geräte der neuesten Generation weisen eine um den Faktor 200-500 (substanzspezifisch) höhere Sensitivität auf, als das vorhandene Gerät. Das beantragte Gerät soll daher u.a. auch zur Direktinjektion und online Anreicherung von Wasserproben genutzt werden und so Kosten und Zeit zur Probenvorbereitung einsparen. Die UHPLC ist zeitgemäß und ermöglicht neben den normalen chromatografischen Anwendungen auch Trennungsgänge bei Drücken bis 1200 bar. Vom Anbieter wurde dem KIT-EBI im Rahmen des Kaufs eines Triple-Quad Systems eine Kooperation mit der Möglichkeit zur Messung an Q-ToF Geräten zugesagt, die für non-target Fragestellungen und Transformationsprodukt-Identifizierung genutzt werden können.
Das Erstellen eines möglichst kompletten Ökologischen Profils einer Population ist von entscheidender Bedeutung in Naturschutz und Landschaftsplanung. Die Zauneidechse (Lacerta agilis LINNAEUS, 1758) ist weit verbreitet in Eurasien und bevorzugt offene bis halboffene Lebensräume. Hierzu gehören auch Habitate, die in der unmittelbaren Nähe von Menschen liegen wie Straßenränder, Bahntrassen oder Steinbrüche. Die Art ist daher oftmals Opfer von Störung, Zerstörung oder Fragmentierung ihrer Lebensräume durch menschliche Aktivitäten und daher oftmals das Ziel von Ausgleichsmaßnahmen. Diese sind am effektivsten, wenn sie auf die Ökologie der betroffenen Population abgestimmt sind. Ziel dieses Projektes ist daher das Erstellen einer möglichst effizienten Methode zur Ermittlung der Ökologie von Kleintieren am Beispiel einer Zauneidechsen-Population in der Dellbrücker Heide in Köln. Hierzu werden klassische Sichtungs basierte Begehungen mit Radio-Teleme-trie zur Aktionsraumbestimmung und hoch-auflösende Drohnenaufnahmen zur Habitatbestimmung verbunden, um ein möglichst vollständiges ökologisches Profil zu erhalten. Das Profil beinhaltet: Aktivität der Tiere in Bezug auf Wetter und Temperatur, Aktionsraumdichte und Habitatpräferenzen. Zusätzlich ist geplant, in Zusammenarbeit mit der Deutschen Bahn die Möglichkeit zu untersuchen, Eidechsenbestände direkt per Drohne aufzunehmen. Das Projekt beinhaltet bisher eine laufende Doktorarbeit (Vic Clement) sowie zwei abgeschlossene Master-Arbeiten zu Wetter abhängiger Aktivität (Julia Platzen-Edanakaparampil) und Habitatpräferenz (Rieke Schluckebier). Derzeit geplant sind ebenfalls zwei weitere Masterarbeiten zur Habitatpräferenz und zum Einfluss einer Drohne auf das Fluchtverhalten der Tiere (Lisa Schmitz und Tobias Demand).
Die zunehmende Belastung unserer Umwelt wird u.a. durch Ablagerungen der Industrie verursacht, die Schwermetallsalze enthalten. Dabei gehen die Umwelbelastungen vor allem von vegetationslosen Deponien aus. Eine Begruenung der Halden wird aber dadurch erschwert, dass die Metallsalze pflanzentoxisch wirken. Aus diesen Gruenden werden in Zusammenarbeit mit der Fa. Sachtleben auf schwermetallsalzhaltigen Flotationssanden im Sauerland Versuche durchgefuehrt ueber a) Moeglichkeiten, die Wachstumsbedingungen derartiger Deponien durch verschiedene Bodenverbesserungsverfahren zu foerdern, b) Moeglichkeiten, geeignete Pflanzenarten zu finden, die fuer die Begruenung von unbehandelten und der durch die obigen Bodenverbesserungen veraenderten Schwermetallboeden geeignet sind. Nach den bisher vorliegenden Ergebnissen zeichnet es sich ab, dass vor allem Kombinationen von Bodenverbesserungsverfahren und geeigneten Pflanzenarten eine Begruenung ermoeglichen.
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