The project aims at achieving a better understanding of the processes that drive or limit the response of grassland systems in a world of increasing atmospheric pCO2. We will test the hypothesis that the previously shown increase in below-ground allocation of C under elevated pCO2 provides the necessary energy excess and will stimulate free-living N2 fixers in a low N grassland environment. The project thus aims at assessing the occurrence and importance of free-living N2 fixers under elevated pCO2 and identify the associated microbial communities involved in order to better understand ecosystems response and sustainability of grassland systems. This project had the last opportunity to obtain soil samples from a grassland ecosystem adapted to long-term (10 year) elevated atmospheric pCO2 as the Swiss FACE experiment. The project aims to identify the relevant components of free-living diazotrophs of the microbial community using 15N stable isotope - DNA probing.
Die anaerobe Deammonifikation, bezeichnet den mikrobiellen Umsatz von Nitrit und Ammonium zu N2, Wasser und Energie. Sauerstoff stört die Reaktion. Nitrit entsteht im Rahmen der Nitritation aus der Oxidation mit Sauerstoff. Der gesamte Prozess wird im Folgenden der Einfachheit halber als ANAMMOX abgekürzt. Aufgrund der großen Vorteile wie Energieeinsparung und Reduktion des Überschussschlammes ist der Prozess theoretisch auch für den Hauptstrom von Kläranlagen sinnvoll. Die Bedingungen im Hauptstrom unterscheiden sich aber wesentlich von denen im Nebenstrom und zwar in den folgenden Punkten: Temperatur, C/N-Verhältnis und Stickstoff- sowie Sauerstoffkonzentration. Das C/N-Verhältnis ist sicherlich eines der zentralen Themen, die untersucht werden müssen. Der Grund dafür liegt an der wesentlich höheren Konkurrenzfähigkeit der heterotrophen Bakterien (HB), die die autotrophen Organismen im Belebtschlamm verdrängen können. Ein Teilziel des Projektes liegt deshalb in der C-Elimination vor der Belebung. Ziel ist die möglichst weitgehende Entkopplung der Kohlenstoff- von der Stickstoffbehandlung sein. Dies kann z. B. durch Sedimentation (größere Vorklärung) geschehen. Die Sedimentation kann weiterhin z. B. durch die Zugabe von Eisen- oder Aluminiumsalzen etc. verstärkt werden. Weiterhin können auch Siebe im Zulauf deutlich zur Verringerung des Kohlenstoffs in der Belebung beitragen. Eine weitere Option sind bioelektrische Systeme (BES), mit denen der Kohlenstoff an der Anode unter Abgabe von elektrischem Strom oxidiert wird. Die Bioelektrischen Systeme (BES) können sowohl zur Oxidation von Kohlenstoff im Zulauf als auch zur Oxidation des Ammoniums zu Nitrit verwendet werden. Im Rahmen des Projektes sollen die oben angeschnittenen Probleme halb- und großtechnisch untersucht werden. Das Ziel der Untersuchungen sind Auslegungsparameter für den Einsatz von ANAMMOX im Hauptstrom kommunaler Kläranlagen. Die halbtechnischen Untersuchungen werden in den Laboren der Siedlungswasserwirtschaft an der Universität Duisburg-Essen durchgeführt. Die großtechnischen Untersuchungen werden an der Versuchskläranlage der Emschergenossenschaft (EGLV) in Dinslaken durchgeführt. Die Untersuchungen des BES werden in Kooperation mit der Fakultät für Chemie - Biofilm Centre, Universität Duisburg-Essen (Prof. Meckenstock) durchgeführt. Die Bearbeitung der Fragestellung lässt sich grob in drei Bereiche teilen: i. Reduzierung des zulaufenden Kohlenstoffs., ii. Etablierung der ANAMMOX-Biozönose und iii. Untersuchungen zur Temperaturstabilität. Zur Etablierung des Biofilms sollen zwei Optionen untersucht werden: a) Biofilm auf einer Feststoffoberfläche mit dem IFAS Prinzip (Integrated Fixed Film Activated Sludge) b) granulärer Biofilm. Für die Reduzierung des zulaufenden Kohlenstoffs sind insgesamt zwei Ansätze geplant: a) Fällung/Flockung in der Vorklärung und b) Siebung. Die qualitative Kontrolle der Bakterien erfolgt mit der Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH). Text gekürzt
Für die optimale Nutzung der vorgegebenen Flugstunden einer HALO-Kampagne ist es von größter Bedeutung, dass die einzelnen Messflüge richtig geplant sind und diese Pläne effizient kommuniziert und mit den Piloten und dem Bedienpersonal iteriert werden können. Seit dem Jahr 2000 baut IEK-7 eine Expertise in der modellbasierten wissenschaftlichen Flugplanung auf, mit dem Ziel, das wissenschaftliche Ergebnis von Forschungsflügen zu optimieren, während die wissenschaftlichen Fragen, die von den Flügen beantwortet werden sollen, immer komplexer wurden.Im Jahr 2010 wurde das Mission Support System von Marc Rautenhaus am DLR in Zusammenarbeit mit Jülich entwickelt. Dieser Python-basierte Ansatz bietet große Vorteile gegenüber den bisherigen Methoden zur Bereitstellung wissenschaftlicher Informationen, die für die Flugplanung benötigt werden. Das MSS-Tool kombiniert ein spezielles Flugplanungs-Tool, um eine Reihe von Wegpunkten für die Piloten zu definieren, mit der Möglichkeit, die Flugbahn auf Modelldatenquerschnitten zu projizieren. Ab etwa 2010 MSS wurde für die Flugplanung in verschiedenen wissenschaftlichen Flugzeugkampagnen, an denen das DLR beteiligt war, eingesetzt. Da die MSS-Software unter der Apache 2.0 Open Source Softwarelizenz steht, konnte sie in Zusammenarbeit mit Jülich weiterentwickelt werden, um unseren Bedürfnissen bei der Planung der POLSTRACC HALO-Kampagne im Jahr 2016 mit großem Erfolg gerecht zu werden, indem nun auch CLaMS-Simulationsprognosen, Cirruswolkenprognosen des Modells CLaMS-ice und speziell abgeleitete Datenprodukte zur Visualisierung der Gravitationswellenaktivität eingesetzt werden. Seitdem wurde es auch u.a. von den HALO Kampagnen EMERGE und WISE intensiv genutzt. Obwohl das Instrument seit 2010 einige Verbesserungen erfahren hat, wurde seit 2010 keine Finanzierung für die allgemeine MSS-Entwicklung durch eine Finanzierungsagentur gewährt. Einzelne Kampagnen stellten Ressourcen zur Verfügung, um den unmittelbaren Bedarf der Kampagnen zu decken (z.B. Einrichtung der kampagnenspezifischen MSS-Server oder hinzufügen von kampagnenspezifischen Visualisierungen zum Server), aber es konnten keine größeren Verbesserungen neben der Fehlerbehebung durch die Teilzeitarbeit der beteiligten Wissenschaftler vorgenommen werden.Dieses Projekt wird die Weiterentwicklung des MSS-Clients und MSS-Servers in mehreren Teilprojekten mit einem ausgebildeten Programmierer für ein Jahr unterstützen, ein Zeitraum, dessen Bereitstellung für die aktuellen Entwickler nicht möglich ist. Die daraus resultierende MSS-Version wird für alle kommenden HALO-Kampagnen, begonnen mit SouthTRAC, von großem Nutzen sein. Das neue MSS wird die neuen WMS-Mapping-Standards unterstützen, neue und verbesserte Nutzungsmuster ermöglichen und Schulungsunterlagen für neue Benutzer und Serveradministratoren bereitstellen. Zukünftige und vergangene Kampagnen-PIs sind in den Prozess einbezogen, um zu beraten, welche Funktionen der Community am meisten nutzen werden.
Das Rechtsgutachten untersucht die Verfassungsmäßigkeit des Brennstoffemissionshandels-gesetzes (BEHG) und dessen Vereinbarkeit mit dem Unionsrecht. Zur Ermittlung des verfassungsrechtlichen Maßstabs muss zunächst bestimmt werden, ob es sich bei den Entgelten, die für den Erwerb der Emissionszertifikate zu zahlen sind und dem Bund zufließen, um Steuern oder nicht-steuerliche Abgaben handelt. Das Gutachten kommt zu dem Ergebnis, dass es sich um nicht-steuerlichen Abgaben handelt, da die Emissionszertifikate eine staatliche Gegenleistung darstellen. Auf dieser Grundlage wird geprüft, ob die verfassungsrechtlichen Anforderungen an eine nicht-steuerliche Abgabe erfüllt sind. Es wird insbesondere untersucht, ob ein besonderer sachlicher Rechtfertigungsgrund vorliegt, der eine Verletzung des Grundsatzes der Belastungsgleichheit vermeidet. Dazu werden auf Grundlage der Rechtsprechung des BVerfG die verfassungsrechtlichen Anforderungen an einen besonderen sachlichen Rechtfertigungsgrund herausgearbeitet und analysiert, ob das BEHG â€Ì gerade in der Einführungsphase mit der Veräußerung zu einem staatlich festgelegten Preis â€Ì diesen Anforderungen genügt. Besonderes Augenmerk wird auf die Frage gelegt, ob auch bei einer Veräußerung zu Festpreisen ein staatliches Bewirtschaftungssystem i.S.d. Rechtsprechung des BVerfG angenommen werden kann. Dabei werden auch nationale und supranationale Regelungen außerhalb des BEHG berücksichtigt. Das Rechtsgutachten kommt zu dem Ergebnis, dass die Einführung der Entgelte für die Emissionszertifikate durch einen besonderen sachlichen Grund gerechtfertigt ist. Darüber hinaus untersucht das Gutachten die Vereinbarkeit der Regelungen mit dem Eigentumsschutz (Art. 14 Abs. 1 GG) und der Berufsfreiheit (Art. 12 Abs. 1 GG) sowie mit dem einschlägigen Primär- und Sekundärrecht der EU. Im Ergebnis bestehen auch insoweit keine rechtlichen Bedenken.
Ziel des Sachverständigengutachtens war, den Förderschwerpunkt 'Energieeffiziente Abwasseranlagen' des Umweltinnovationsprogramms (UIP) auszuwerten und zusammenfassend abschließend zu bewerten. Dabei waren die Förderkriterien auch aus heutiger Sicht zu prüfen und Empfehlungen für künftige Förderungen zu entwickeln. Es konnte gezeigt werden, dass in Abwasseranlagen bei gleichbleibender Reinigungsleistung Stromeinsparungen von 10 bis 20 Prozent möglich sind, vor allem in den Bereichen Maschinentechnik, Prozesssteuerung und in der biologischen Reinigungsstufe. Bei der Auswertung wurde deutlich, dass zukünftig anlagenbezogene Idealwerte zugunsten fixer Zielwerte als Kriterium herangezogen werden und Energieanalysen vor und nach der Maßnahme durchgeführt werden sollten.
Nitrogen isotope ratios can provide important constraints on natural N cycles. In order to use natural abundance stable isotope ratios of dissolved inorganic N species as a means to trace fluxes and transformations of N in aquatic systems, however, it is imperative to understand the isotope effects associated with these specific N transformations. This will also provide information on the transformations themselves. Yet, the possible impact of N2 production processes other than denitrification on global and regional N-isotope budgets has been ignored thus far. Lake Lugano is an excellent model biosystem for an anthropogenically impacted lake. Previous studies have revealed that this lake represents an important sink for fixed N. In addition, they indicate the presence of suboxic consumption of ammonium and, thus, suggest that 'non-traditional' N2 production processes (e.g., anammox) are active in anaerobic portions of the lake. This project addresses the following main research questions: What are the different metabolic pathways of suboxic N2 production in the Lake Lugano water column and in sediments? What are the associated N-isotope effects? What are the respective transformation rates and fluxes? Which microorganisms are responsible for observed N transformations? Combining hydrochemical, microbiological (phylogenetic/molecular genetic analyses, measurements of enzyme activities), with organic-geochemical (anammox lipid analysis) and isotopic techniques (natural abundance of nitrate, ammonium, nitrous oxide isotope ratios, as well as 15N tracer experiments), the project attempts to gain complementary information on specific N transformations and mechanisms of N2 loss in the Lake Lugano water column and sediments, on the microorganisms involved in these transformations, their relevance for the Lake Lugano nitrogen
Bioavailable nitrogen (N) from anthropogenic sources is an important driver of lacustrine eutrophication. However, N loading in lakes is partially mitigated by microbially mediated processes that take place in redox transition zones (RTZ) within the water column and in sediments. RTZ are also sites of methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) production and consumption. As a result of anthropogenic activities, emissions of these greenhouse gases to the atmosphere have significantly increased over the past decades. Lake Lugano is an excellent model system for an anthropogenically impacted lake that represents a hot-spot of quantitative redox-driven transformations involving the green house gases CH4 and N2O, as well as other N species acting as important macro nutrients. Previous studies have revealed that this lake represents an important sink for fixed N and that the anoxic deep-waters and sediments contain high concentrations of CH4. Through the application of stable isotopic, molecular ecological and geochemical techniques, laboratory cultivation and (radio-) tracer studies, the project will try (i) to understand the metabolic pathway involved in N and CH4 elimination in Lake Lugano, (ii) to assess the metabolic rates, at which the respective elimination processes take place, as well as their variability in time and space, (iii) to constrain the isotope effects associated with specific N and CH4 transformations, and (iv) to provide information about the microorganisms involved in these transformations. Thereby, a particularly focus is put on reactions that have essentially been neglected in lacustrine studies thus far, namely the anarobic oxidation of ammonium (anammox) and the anaerobic oxidation of methane (AOM). The project will provide the first comprehensive characterization of early diagenetic reactions in Lake Lugano. Moreover, it may allow insights into novel modes of autotrophic life in lakes. Finally, quantitative estimates of N and CH4 elimination in both the water column and sedimentary RTZ of Lake Lugano will be a prerequisite for ecosystem-scale N and C budgets. Thus, the project will provide important information that is directly pertinent to the health of Lake Lugano in particular, and eutrophied south alpine lakes in general.
Photorespiration starts with the competitive inhibition of CO2 fixation by O2 at the active site of ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (Rubisco) and results in a loss of at least 25Prozent of the CO2 fixed in ambient air in C3-plants. Thus, photorespiration was considered a potentially wastefull proces that was limiting plant productivity. The prime function of the C2-pathway is to salvage glycolate 2-P by conversion to glycerate 3-P, which re-enters the C3-reductive cycle. We attempt to introduce two alternative and complete glycolate catabolic cycles into chloroplasts of the model plant Arabidopsis thaliana in order to release and re-fix the CO2 directly within the chloroplast, thereby reducing the oxygenase activity of Rubisco by increasing the CO2/O2 ratio. Thus, an autoregulatory cycle would be created which results in an attenuation of the photorespiratory pathway and an expected improvement in the efficiency of CO2 assimilation and consequently, faster biomass production. Analyses of transformants harboring fully operational glycolate cycles will also generate data to complement our understanding of function and regulation of the photorespiratory pathway and its interaction with other processes.
Many aims of nature protection can only be achieved by adapted agricultural methods. For this reason in the last decades various options have been worked out for the farmers' to sign contracts regulating the management of their lands. One of these options is signing a contract for the management of dry meadows. It has become evident that not all farmers are willing to sign such contracts in spite of the possibility to earn some extra money. The question is why some farmers refuse to sign such contracts. The project aimed to answer this question. It can be shown that there are a number of factors that play an important role. Depending on the region and the way of farming different factors are decisive for signing or not. The following factors, however, play an important role for most of the farmers: The contracts for the cultivation of dry meadows fix the earliest date when the grass is to be cut. For some farmers this regulation creates operational difficulties: Depending on the summer weather they are forced to cut the meadows and e.g. pick the cherries at the same time. The cultivation of dry meadows is very time-consuming. During the harvest of this grass the farmers have hardly any time left for other jobs. This means it puts limits on the farmers time schedule. The contracts not only regulate the date when the grass is to be cut but also other matters such as the fertilisation of the dry meadows or their use as pastures. Therefore the farmers are limited in their range of farming options. The use of the grass of these dry meadows is a major problem for the farmers. Due to the late time of cutting and the prohibition of fertilisation the quality of the grass is not very good. Depending on the way of farming they can hardly use the grass for feeding their cows, especially if they are dairy farmers. At the moment the farmers do not think about discontinuing the management of these dry meadows thanks to the subsidies they get if they sign a contract. However it has to be expected that several dry meadows will not be used any longer if the subsidies are reduced or even cancelled. The results of this project show that very different factors influence the farmers' decision whether to sign a contract or not. There is not just one single important factor but every farmer also weighs these factors in a different way. Nevertheless a universal pattern can be seen: The importance of the subsidies and the cost of human labour
Cloud processes have a strong influence on the energy and moisture budget of the atmosphere. Since in numerical weather prediction (NWP) models cloud related processes usually are of subgrid scale, they have to be parameterized in a set of parameterization schemes describing e.g. grid scale clouds and precipitation, subgrid scale cumulus convection and atmospheric radiative transfer. The aim of the proposed research project is to develop a new stochastic physics approach (SPA) for the treatment of cloud related processes in nonhydrostatic NWP models. The stochastic approach shall represent unresolved subgrid scale variability and model parameter uncertainties. For this purpose, selected fixed model parameters will be replaced by appropriate stochastic processes.The application of the SPA shall increase the forecast skill of the hosting NWP model. In an ensemble prediction system (EPS) the ensemble spread shall grow to more realistic values and thus help to overcome the current problem of too small spread (underdispersion) when only considering uncertainties in the initial or boundary conditions. The algorithms of the stochastic approach and the EPS will be developed for use in any nonhydrostatic NWP model that includes prognostic microphysics/precipitation, a radiation scheme with fractional cloud cover and an arbitrary mass flux convection scheme.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 28 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 28 |
| License | Count |
|---|---|
| offen | 28 |
| Language | Count |
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| Deutsch | 5 |
| Englisch | 26 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 18 |
| Webseite | 10 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 26 |
| Lebewesen und Lebensräume | 28 |
| Luft | 23 |
| Mensch und Umwelt | 28 |
| Wasser | 24 |
| Weitere | 28 |