Das Umweltbundesamt hat im Rahmen eines Sachverständigengutachtens in 2023 die bisher von den Ländern eingesetzten Regionalisierungsverfahren zur Ausweisung nitratbelasteter Gebiete nach der Allgemeinen Verwaltungsvorschrift zur Ausweisung von mit Nitrat belasteten und eutrophierten Gebieten (AVV Gebietsausweisung - AVV GeA) untersuchen und evaluieren lassen. Im Ergebnis wird deutlich, dass die bisher eingesetzten Verfahren (z.B. Voronoi, IDW), aber auch alternative Ansätze wie Random Forest, für die Ausweisung der Gebiete nur eingeschränkt bzw. gar nicht geeignet sind. Weiterhin wird deutlich, dass nahezu alle bisher eingesetzten Regionalisierungsverfahren die Nitratbelastung tendenziell unterschätzen. Die AVV GeA verlangt von den Bundesländern bis 2028 die Etablierung eines geostatistischen Verfahrens zur Regionalisierung im Rahmen der Gebietsausweisung. Stand jetzt wendet nur Thüringen ein solches Verfahren an, welches aber laut dem Gutachten fachlich nicht mehr dem Stand der Technik entspricht. Im Rahmen des angestrebten Vorhabens soll nun das im Gutachten vorgeschlagene geostatistische Verfahren des Indikator-Krigings konkretisiert und für verschiedene Anwendungsfälle weiterentwickelt werden. Zum einen soll auf Basis des vorgeschlagenen Ansatzes eine deutschlandweite Kulisse der mit Nitrat belasteten Gebiete berechnet und anhand von Realdaten validiert werden. Im Ergebnis ist eine Handlungsanleitung zur Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens zu erarbeiten. Dies dient der Harmonisierung und der Sicherstellung des gegenüber der EU-KOM zugesagten bundesweit einheitlichen Vorgehens zur Ausweisung belasteter Gebiete. Zum anderen soll mit dem Ansatz eine deutschlandweite Karte der Nitratkonzentration des Grundwassers modelliert und mit bestehenden Ansätzen (Random-Forest, AGRUM-DE) verglichen werden. Zusätzlich soll mit der Methode ein Verfahren zur fachlich fundierten Selektion von Standorten für Nitratmessstellen erarbeitet werden.
Untersuchung der zeitlichen und raeumlichen Zusammenhaenge der Erkrankung anhand von Dauerbeobachtungsflaechen und systematischen Probeflaechen der Immissionsoekologischen Waldzustandserfassung mittels statistischen und geostatistischen Verfahren.
Die Simulation von Wasser- und Energieflüssen im gekoppelten Untergrund-Landoberfläche-Atmosphäre-System (SLAS) ist ein wichtiger Bestandteil von Klima-, Wetter- und Hochwasservorhersagen und trägt zur optimalen Bewirtschaftung von Wasser, Land und Gewässergüte bei. Aufgrund der immensen Skalenkomplexität terrestrischer Systeme ist allerdings alleine schon die Schätzung des aktuellen Zustands - eine Voraussetzung für jegliche Vorhersage - trotz stetig zunehmender Beobachtungen bislang unzureichend. Datenassimilation nutzt Beobachtungen, um den aktuellen Zustand eines Systems mithilfe eines Simulationsmodells zu schätzen; allerdings herrschen in den damit befassten geowissenschaftlichen Disziplinen unterschiedliche Ansätze bezüglich der Struktur von SLAS-Modellen und der darauf aufbauenden Datenassimilation vor. Das primäre Ziel der Forschergruppe ist die Entwicklung eines übergreifenden Datenassimilationskonzepts in Verbindung mit einem voll gekoppelten SLAS-Modell, das eine Verbesserung der Simulation und Vorhersage der Flüsse zwischen den Kompartimenten und damit des Gesamtzustands erreichen soll. Die Entwicklung und Evaluierung eines solchen Datenassimilationssystems erfolgt auf der Basis eines virtuellen Einzugsgebiets. Ein virtuelles Einzugsgebiet ist eine Modellrealisierung eines SLAS, die in der Lage ist, so realistisch wie möglich den Zustand und die Entwicklung eines SLAS-Zustands abzubilden. Diese virtuelle Realität ermöglicht es, Effekte der Modellunsicherheit sowohl beim SLAS-Modell als auch bei den Beobachtungen von den eigentlichen Datenassimilationsproblemen zu trennen, Fehler auf ihre Ursachen zurückzuführen und zu korrigieren. Die virtuelle Realität orientiert sich am Neckar-Einzugsgebiet, das bezüglich Topografie, Geologie, Landnutzung und Klima typisch für die mittleren Breiten ist. Die virtuelle Realität wie auch das SLAS-Modell für das Datenassimilationssystem werden auf dem gekoppelten Modell ParFlow-CLM-COSMO (TerrSysMP) basieren, das lateral bezüglich der Atmosphäre mit operationellen Analysen und Vorhersagen des Deutschen Wetterdienstes (DWD) angetrieben wird. Mit den Ergebnissen und Modellvorstellungen verbinden die Forscherinnen und Forscher die Hoffnung, auch die Möglichkeiten zur Wetter- und Klimaprognose oder zur Qualitätssicherung im Wassermanagement zu verbessern - und damit der interdisziplinären Umweltforschung in verschiedenen Bereichen Impulse zu geben.
Die Hausruckschotter im Haager Ruecken stellen ein versorgungspolitisch bedeutendes Grundwasserpotential dar. Um die Auswirkungen eines Schotterabbaues beurteilen zu koennen, wurde eine Strukturkarte des Stauhorizontes erstellt. Die geostatische Bearbeitung erfolgte mit Einbeziehung aller verfuegbaren Bohrdaten im Haager Ruecken und sicherte damit den gesamten regionalen Kontext fuer die oertliche Fragestellung. Dadurch war es moeglich, Bohrungen, welche vom allgemeinen Trend abgewichen waren, rasch zu erkennen, kritisch zu revidieren und wo notwendig von der Bearbeitung auszuscheiden. Diese geostatischen Ueberpruefungen ergaben, dass unter Beruecksichtigung des erkannten regionalen Zusammenhangs der moegliche Gefaehrdungsbereich weitraeumiger und absolut gegenlaeufig zur konventionell erhaltenen Abschaetzung angesetzt werden musste.Ueber den Anlassfall hinaus stellt die geostatisch erarbeitete Strukturkarte mit den ersten genauen Angaben ueber das Grundwasserstaurelief eine umfassende Planungsunterlage fuer weitere wichtige Fragestellungen in einem rund 20 km grossen Wirtschafts- und Siedlungsraum dar. So zeigt die mit definierter Genauigkeit durch Kriging-Interpolation erhaltene Reliefkarte des Stauhorizontes das Vorhandensein einer unterirdischen Wasserscheide, welche im wesentlichen dem Streichen des Huegelzuges folgt. Darueberhinaus zeigten sich die regionalen Zusammenhaenge zwischen verschiedenen Brunnenfassungen und der beabsichtigten Schotterabbauerweiterung deutlich. Desgleichen wurde der Einfluss des palaeogeographischen Erosionsreliefs auf die bestehende Morphologie offenkundig.
In der Forschung bilden kernfunktionsbasierte Vorhersagen, die fuer die Verarbeitung von Stuetzwerten, Gradienten, Vorkenntnissen zum Trend und Co-Variablen entsprechend erweitert worden sind, einen allgemein konzipierten Rahmen linearer Vorhersagen, in die sich die geostatistischen Verfahren als Sonderfaelle 'Kernfunktion= Kovarianzfunktion' einordnen lassen. Andererseits koennen die Vorhersagen mit speziell gewaehlten Kernfunktionen, wie z.B. die der Multiquadratischen Methode, unter geostatistischen Modellannahmen ueber alle nur denkbaren Genauigkeitsmasse bewertet werden. Es werden die Analogien zwischen Ausgleichsrechnung und Geostatistik herausgestellt. Unter Nutzung dieser Analogien werden Kollokation und kernfunktionsbasierte Verfahren im BAYESschen Sinne erweitert. Die Beruecksichtigung und Auswertung von Gradienten und Co-Variablen ist ein Schwerpunkt dieser Arbeit. Mit dem verallgemeinerten Backfitting nach MENZ wird ein neues Verfahren zur Ableitung der Modellparameter aus Gradienten bereitgestellt. Es wird gezeigt, dass Backfitting bei trendbehafteten Messwerten die Parameter der Kovarianzfunktion richtig schaetzt. Regeln zur Interpretation des Verhaltens empirischer Auto- und Kreuz-Kovarianzfunktionen werden angegeben. Auf das abgeleitete Prinzip der vollstaendigen Erfassung wird eingegangen. Die geostatistische Simulation war ein weiterer Schwerpunkt der Forschung. Neben der Sequentiellen Gauschen Simulation wurden wegunabhaengige schnelle Simulationsverfahren entwickelt. Auf dem Wege der Simulation wurden die Verfahren getestet. In Fallstudien zur Ableitung des Geoids aus Drehwaagemessungen wird die Eignung der entwickelten Vorhersageverfahren, die auch als Verfahren der geostatistischen Integration, Differention und Verknuepfung angesehen werden koennen, untersucht. In diesem Zusammenhang werden planare und spektrale Loesungen der LAPLACEschen Differentialgleichung und neue Verfahren zur Interpolation vorgestellt. Darueber hinaus sind Fallstudien im Bergbau und Umweltbereich durchgefuehrt worden, die weitere Einsatzmoeglichkeiten demonstrieren. Fuer die Vorratsberechnung wurde eine anwenderfreundliche Technologie entwickelt, die es gestattet, alle konzipierten Verfahren dazu heranzuziehen und Vorraete mit ihren Schaetzvarianzen auszuweisen. Auch fuer die Auswertung von Richtungsdaten unter Nutzung der hier entwickelten Verfahren wird eine Konzeption vorgelegt. Wichtig ist, dass alle konzipierten Verfahren unter einer einheitlichen Oberflaeche mit dem sogenannten Programmpaket SAFARI ueber das Internet einem breiten Nutzerkreis zur Verfuegung gestellt werden. Auch die optimale Anordnung der Messstellen fuer Stuetzwerte und Gradienten ist naeher untersucht worden. Bei diesen Untersuchungen ist zwischen der stochastischen und der deterministischen Messstellenplanung zu unterscheiden. Genutzt werden adaptive Modelle, Logit-Transformation, Schwellwertueberschreitungslaengen, Erhaltensneigung, Wasserscheidenalgorithmen, Simulation und
Many hydrological applications require accurate and precise estimates of throughfall (net precipitation), a necessity which is rarely achieved. Thus, estimates of interception are usually associated with a substantial uncertainty which propagates into interception modeling too. As a result, differences of interception loss among forests may not be detected. This situation is not only disappointing from an academic perspective, but can also result in the mismanagement of water resources. The uncertainty of interception estimates reflects the implementation of sampling schemes that do not acknowledge the large variability of net precipitation. It is the aim of the proposed research to develop appropriate sampling procedures for throughfall adapted to forests of varying complexity. Given that forest structure determines throughfall variability, there cannot be a unique sampling scheme. Instead a set of guidelines is required. We will develop these guidelines by state of the art geostatistics and subsequently implement them in the field. Applying the optimum sampling strategies will reveal the detectability of differences of interception loss among forests as well as minimum sampling requirements. As to interception modeling, we propose to use data assimilation to identify the relative contribution of uncertain throughfall data to the overall uncertainty of predicted interception. The outcome of the proposed research will provide guidance for designing new throughfall studies and contributes to the discussion on the reliability of observed and modeled interception.
The role play by mountain forests is extremely varied. Their contributions to the stability and overall development of life and economic factors in mountainous regions are highly significant. Due mainly to topographic conditions, managing mountain forests is significantly more cost intensive than in plain ones. A good knowledge of forest biomass location, characteristics, mobilization conditions and connectivity to wood industry is a prerequisite for the development of a sustainable timber supply chain in mountain territories. This knowledge is currently insufficient to provide at reasonable costs, the required guarantees on the wood supply and on its sustainability. Based on the use of new technologies for forest and topography characterization, NEWFOR is dedicated to enhance and develop tools and adapted policies for decision making in the field of a sustainable and adaptive mountain forest resources management facing the sustainability of mountain forest ecosystems services.
Ziel des Projektes ist, den Einfluss der Grünlandlandnutzung auf die funktionelle Diversität von Bodenmikroorganismen in den drei Exploratorien zu untersuchen. Der C- und N-Kreislauf als Schlüsselprozesse terrestrischer Ökosysteme steht hierbei im Vordergrund. Unsere Hypothese ist, dass Grünland unterschiedlicher Nutzungsintensität anhand von generellen mikrobiellen Parametern klassifiziert werden kann. Hierfür wird ein Fuzzy Modell eingesetzt, das auf 1200 Referenzdaten basiert, welche innerhalb der letzten 20 Jahre in ganz Europa erhoben wurden. Anschließend soll die Enzymaktivität als Maß mikrobieller Aktivität im C- und N-Kreislauf mittels Geostatistik intensiver untersucht werden. Wir vermuten, dass eine abnehmende Diversität von Bodenmikrohabitaten und Pflanzen bei intensivierter Landnutzung die räumliche Heterogenität von mikrobiellen Prozessen reduziert. Gleichzeitig erwarten wir, dass die Landnutzung spezifische Funktionen der mikrobiellen Gemeinschaft beeinflusst. Dies soll beispielhaft an der bakteriellen Denitrifizierung durch die Analyse von Funktionsgenen (narG, nirK, nirS, nosZ) gezeigt werden. Die Verknüpfung von Abundanz und Gemeinschaftsstruktur der Denitrifizierer mit der Nitratreduktaseaktivität wird das Verständnis der Regulation des N-Kreislaufs in terrestrischen Ökosystemen verbessern. Die Ergebnisse werden mit der oberirdischen Biodiversität in Verbindung gebracht, um den Zusammenhang zwischen ökosystemarer Funktion und biotischer Diversität zu klären. Dies wird zur Erklärung des räumlichen Auftretens von Pflanzenarten in unterschiedlich genutztem Grünland beitragen.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 34 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 34 |
| License | Count |
|---|---|
| offen | 34 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 30 |
| Englisch | 6 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 30 |
| Webseite | 4 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 30 |
| Lebewesen und Lebensräume | 28 |
| Luft | 18 |
| Mensch und Umwelt | 34 |
| Wasser | 20 |
| Weitere | 34 |