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Trends in der Makrofaunabesiedlung von Sand- und Schlickboeden im Sublitoral der Deutschen Bucht als Anzeichen langfristiger Milieuveraenderungen: Rueckgang in der Artenmannigfaltigkeit. Veraenderlichkeit der Bodenfauna in der Deutschen Bucht

Forschungen ueber die Veraenderungen der sand- und schlickbewohnenden Bodenfauna, insbesondere ueber einen schon mehrere Jahre andauernden Verarmungstrend im Gebiet vor Elbe- und Wesermuendung. Herausarbeitung grundsaetzlicher Unterschiede bei Schlick- und Sandfauna, insbesondere im Hinblick auf Sauerstoffverhaeltnisse und Substratveraenderungen durch Sturmeinfluesse. Forschungen ueber die Veraenderungen der sand- und schlickbesiedelte Bodenfauna in der Deutschen Bucht ueber lange Zeitraeume an Dauerstationen (Populations- und Assoziationsdynamik). Durch internationale Zusammenarbeit (europaeische LOST-Aktion 47) sollen ueberregional wirksame Einflussgroessen und Entwicklungen in den Tierbestaenden erkannt und in ihrer Bedeutung abgeschaetzt werden, so dass vom Menschen bedingte Veraenderungen sicherer beurteilt werden koennen. Die Forschungen zur Populationsdynamik dienen darueber hinaus zur Abschaetzung von Produktionsleistungen wichtiger Benthosarten.

Steuerprozesse ästuariner Trübungszonen in Gezeitenästuaren

Durch Sinkstoffakkumulation gebildete ästuarine Trübungszonen in der Wassersäule und am Boden sind ein allgegenwärtiges Phänomen in Gezeitenästuaren. Die prinzipielle Dynamik ästuariner Trübungszonen ist schon vor einigen Jahrzehnten verstanden worden: Im Bereich von Salzgradienten entlang der Ästuare wird ein landwärtiger Netto-Sinkstofftransport angetrieben, während der Sinkstofftransport im Süßwasserbereich typischerweise seewärts gerichtet ist, was insgesamt zu konvergenten Sinkstofftransporten am landwärtigen Ende der Salzintrusion und dort zu Sinkstoffakkumulation und damit zur klassischen ästuarinen Trübungszone führt. Im Falle von sehr intensiven Gezeiten, bei denen die Flutströmung stärker aber kürzer als die Ebbströmung ist, kann auch im Süßwasserbereich ein landwärts gerichteter Sinkstofftransport erzeugt werden, der zu einer Sinkstoffakkumulation im Süßwasserbereich und somit zu einer Trübungszone im (salzfreien) Gezeitenfluss führen kann. Ein kürzlich vom Antragsteller und Kollegen erstellter Bericht zum Stand der Forschung deckt allerdings erhebliche Wissenslücken im Bereich der Dynamik ästuariner Trübungszonen auf.Ein Schwerpunkt des vorgeschlagenen Projektes soll die Erweiterung der Total Exchange Flow (TEF) genannten Analyse-Methode in Richtung Sinkstoffflüsse werden (Q1). Mit TEF und weiteren Analysemethoden sollen die folgenden wichtigen Forschungsfragen beantwortet werden. Q2: Wie wechselwirken die schnelle Sinkstoffdynamik in der Wassersäule und die langsame Dynamik der Sinkstoffe am Boden und wie ergeben sich daraus die Positionen der Trübungszonen? Q3: Welches sind die Anpassungszeitskalen der Sinkstoffdynamik und der Ausbildung von Trübungszonen unter wechselnden hydrodynamischen Bedingungen? Q4: Welches sind die Anteile fluvialer und mariner Sinkstoffklassen in ästuarinen Trübungszonen? Um diese Fragen zu beantworten, wird ein numerisches Modellabor aufgebaut, bestehend aus einen dreidimensionalen Modell eines konvergenten Ästuars. Die Modellkonfiguration wird so kalibriert, dass sie multi-dekadische Beobachtungsdaten von Salz- und Sinkstoffprofilen entlang der Unterelbe und der Schelde reproduzieren kann. Das numerische Labor wird zunächst dazu verwendet, um systematisch die Sensitivität der Dynamik der Trübstoffzonen von über mehrere Dekaden beobachteten Antriebsbedingungen in der Unterelbe und der Schelde zu untersuchen. Anschließend werden Szenarios mit idealisierten Antriebsbedingungen untersucht, um die oben genannten Forschungsfragen für einen multi-dimensionalen Parameterraum zu beantworten.

Biogeochemische Prozesse in sandigen Strandsedimenten von Spiekeroog und Majorca

Wellen- und tidebeeinflusste sandige Strände machen einen Großteil der weltweiten Küstenlinie aus und spielen eine wichtige Rolle für Kohlenstoff-, Nährstoff- und Metallkreisläufe. Während Flut strömt Meerwasser in den Sedimentkörper, ebenso wird organisches Material eingetragen. Im Sediment wird dieses von Mikroorganismen abgebaut, sodass bei Ebbe an Nährstoffen angereichertes Wasser zurück in den Küstenozean strömt, wo die rezirkulierten Nährstoffe zur Primärproduktion genutzt werden. Durch mikrobielle Abbauprozesse entwickeln sich Redoxgradienten, die den Porenwasser-Chemismus prägen. Strände können sich außerdem in einer Mischzone zwischen süßem Grundwasser und Salzwasser befinden (subterranes Ästuar), sodass Salinitätsgradienten die Sediment-Porenwasser-Interaktion beeinflussen. Süßwasser ist zudem eine Quelle für terrestrische gelöste Stoffe. Um die globale Rolle von Strandsystemen in Bezug auf Kohlenstoff-, Nährstoff- und Metallzyklen verstehen zu können, ist es notwendig, biogeochemische Prozesse in Strandsedimenten detailliert und an verschiedenen Stränden weltweit zu untersuchen. Da in diesem Forschungsbereich nur wenige Studien existieren und insbesondere die Quellen- oder Senkenfunktion dieser Systeme bezüglich redoxsensitiver Metalle noch weitgehend unbekannt ist, wird dieses Projekt einen wichtigen Beitrag zur Aufklärung der Metallzyklen in solchen Systemen liefern. Wir planen, biogeochemische Prozesse in den subterranen Ästuaren von zwei kontrastierenden Strandsystemen auf den Inseln Spiekeroog (NW Deutschland, mesotidal, siliziklastisch) und Mallorca (Spanien, mikrotidal, carbonatisch) zu untersuchen. Es sollen Hauptionen, DOC, O2, H2S, Nährstoffe (N, P, C, Si) und Spurenmetalle (Mn, Fe, U, Mo, V, Re) sowie Fe-Isotopenverhältnisse im Strandporenwasser analysiert werden. Wir planen ebenfalls die Sedimentzusammensetzung zu charakterisieren, da diese die Porenwasserzusammensetzung maßgeblich beeinflusst. An beiden Standorten sollen Transekte zwischen Düne und Niedrigwasserlinie bis in 5 m (Spiekeroog) bzw. 2 m (Mallorca) Tiefe hochaufgelöst beprobt werden. Der Fokus des Projekts liegt darin, Redox- und Salinitätsgradienten zu identifizieren sowie deren Auswirkungen auf die Porenwasserzusammensetzung zu interpretieren. Hydrochemische Modellierung anhand der erhobenen Daten soll zu einem besseren Verständnis der Effekte der Mischung von Grundwässern unterschiedlicher Zusammensetzung beitragen. Es sollen quantitative Aussagen zur Quellen- oder Senkenfunktion der Strände bezüglich essentieller Nährstoffe und redoxsensitiver Metalle erarbeitet werden. Fe-Isotopenverhältnisse dienen dazu, das limitierte Wissen über den Fe-Kreislauf in subterranen Ästuaren zu erweitern und die Fe-Isotopensignatur des Porenwasserflusses aus diesen Systemen besser zu definieren. Weiterhin wird diese Studie eine solide Datenbasis für die Modellierung des Porenwasser-Austroms von einzelnen Elementspezies aus permeablen Sedimenten in den Küstenozean liefern.

Forschergruppe (FOR) 5094: Dynamik des tiefen Untergrundes von Hochenergiestränden

EasyGSH-DB: Langzeitkennwerte des Seegangs (LZSS)

Motivation: Die Kenntnis der räumlichen Verteilung des Seegangs, dessen Intensität und Einwirkungsdauer ist für die Beurteilung verschiedener wasserbaulicher Fragestellungen, insbesondere im Küstenvorfeld und den angrenzenden Ästuaren oftmals von großer praktischer Bedeutung. Das Vorliegen der Kennwerte für unterschiedliche Seegangsereignisse erlaubt außerdem eine vereinfachte Charakterisierung und vergleichende Betrachtung verschiedener Zeiträume. Eine genaue Beschreibung der Analysemodi befindet sich im BAWiki (http://wiki.baw.de/de/index.php/Kennwerte_des_Seegangs). Metadaten: Dieser Metadatensatz gilt als Elterndatensatz für die spezifizierten Metdatensätze: - EasyGSH-DB_LZSS: Quantile der signifikanten Wellenhöhe (1996-2015) - EasyGSH-DB_LZSS: maximale signifikante Wellenhöhe (1996-2015) - EasyGSH-DB_LZSS: mittlere Wellenperiode bei maximaler signifikanter Wellenhöhe (1996-2015) Literatur: - Hagen, R., et.al., (2019), Validierungsdokument - EasyGSH-DB - Teil: UnTRIM-SediMorph-Unk, doi: https://doi.org/10.18451/k2_easygsh_1 - Freund, J., et.al., (2020), Flächenhafte Analysen numerischer Simulationen aus EasyGSH-DB, doi: https://doi.org/10.18451/k2_easygsh_fans_2 - Hagen, R., Plüß, A., Ihde, R., Freund, J., Dreier, N., Nehlsen, E., Schrage, N., Fröhle, P., Kösters, F. (2021): An integrated marine data collection for the German Bight – Part 2: Tides, salinity, and waves (1996–2015). Earth System Science Data. https://doi.org/10.5194/essd-13-2573-2021 Für die einzelnen Jahre liegen Jahreskennblätter als Kurzfassung der Jahresvalidierung auf der EasyGSH-DB (www.easygsh-db.org) zur Verfügung. Zitat für diesen Datensatz (Daten DOI): Hagen, R., Plüß, A., Freund, J., Ihde, R., Kösters, F., Schrage, N., Dreier, N., Nehlsen, E., Fröhle, P. (2020): EasyGSH-DB: Themengebiet - Hydrodynamik. Bundesanstalt für Wasserbau. https://doi.org/10.48437/02.2020.K2.7000.0003 English Download: The data for download can be found under References ("Weitere Verweise"), where the data can be downloaded directly or via the web page redirection to the EasyGSH-DB portal.

Seasonal nutrient dynamics in the Elbe estuary

In this publication, we investigated the spatial and temporal distribution of nutrients in the Elbe estuary, Northern Germany, in 2022. In seasonal transect cruises, physicochemical parameters were measured continuously along a transect from the North Sea (53.98°N 8.36°E) to the port of Oortkaten in the upstream Elbe River (53.46°N 10.06°E). The study focus was set on the interplay of eutrophication and in-stream nutrient regeneration. At ~40 stations along the estuary, we measured the concentration of dissolved nutrients (nitrate, nitrite, ammonium, phosphate, silicate) and nitrate dual stable isotope signatures (δ15N-NO3, δ18O-NO3) as well as characteristics of suspended particulate matter (δ15N-SPM, chlorophyll a concentration and C/N ratio).

Seasonal nutrient dynamic in the Elbe Estuary June 2019

This dataset contains measurements from LP20190603, collected aboard the R/V Ludwig Prandtl in June 2019 in the Elbe Estuary. In a transect cruise, geobiochemical parameters were measured starting in the North Sea (53.98°N 8.36°E) to the port of Oortkaten in the upstream Elbe Estuary (53.46°N 10.06°E). Sampling was conducted upstream against the outgoing tide to prevent tidal effects on the measurements. Water samples were taken approximately every 20 min. The discrete water samples were used to measure dissolved inorganic nutrient, nitrate stable isotope composition, suspended particulate matter (SPM) concentration, particulate carbon and nitrogen content of SPM and nitrogen stable isotope composition of SPM. An onboard membrane pump provided the on-line in situ FerryBox system. It continuously measured oxygen, salinity, and temperature during the cruise. A N2O analyzer coupled (Model 914-0022, Los Gatos Res. Inc., San Jose, CA, USA) with a seawater/gas equilibrator using off-axis cavity output spectroscopy continuously detected dry mole fraction of dissolved nitrous oxide along the estuary. Aim of the cruise was to study the interplay between eutrophication, in-stream nutrient regeneration and N2O emissions in a temperate Estuary.

Harbour and grey seal counts in the Elbe Estuary, Germany, between Wedel and Scharhörn in 2023/2024

Aerial surveys were conducted in the Elbe Estuary, Germany, to count seals on their haul-out sites. Haul-out sites were located within the intertidal zone, usually close to the waterway or tidal creeks. The north-western border of the study area was located at the approximate river-km 753 (island of Scharhörn) and the south-eastern border was located at river-km 632 (Mühlenberger Loch). Flights were performed monthly from August 2023 until July 2024 (11 flights in total) at low tide. Within each month, a flight date in the middle of the month was chosen, depending on the tide and weather conditions. The flight scheduled for December 2023 had to be canceled due to persistently unfavorable weather conditions. Flights were performed with a twin-engined aircraft at a height of approximately 500 feet and at an average speed of 100 knots. The flight routes were tracked via GPS. Sighted seals were photographed on their haul-out sites and the corresponding geographic position was recorded. In the office, the photos were used to identify the species and age class, and count the animals.

High-resolution porewater salinity measurements across contrasting subterranean estuaries

This dataset provides high-resolution porewater salinity measurements used to investigate spatial variability within subterranean estuaries (STEs) across contrasting coastal settings. Field surveys were conducted at Marine Drive beach and Siali beach along the Odisha coast, India, and at Spiekeroog Beach, Germany. Sampling campaigns were performed during the post-monsoon season (October 2024) at Marine Drive and Siali beaches, during the pre-monsoon season (March 2026) at Marine Drive beach, and in June 2025 at Spiekeroog beach. Porewater was collected from the intertidal zone at 0.5 m sediment depth using a push-point sampler following meter-scale grid-based surveys to characterize lateral variations in fresh-saline mixing. Sampling locations were mapped using QField for QGIS connected via Bluetooth to a Trimble DA2 GNSS receiver with an active Catalyst subscription, enabling high-precision positioning and simultaneous recording of spatial coordinates with field measurements. Porewater salinity, electrical conductivity, and temperature were measured in situ using a WTW multiparameter probe (Xylem Analytics Germany). The measurements capture localized freshening zones and heterogeneous mixing patterns within STEs, highlighting the spatial complexity of fresh-saline mixing. This dataset supports the evaluation of lateral variability in SGD pathways and contributes to improved understanding of the spatial heterogeneity of STEs at the beach scale.

One-year high-resolution time series of organic trace substances in a Baltic Sea urban estuary and adjacent areas in Germany (2022–2023)

A highly temporally and spatially resolved measurement campaign was conducted over a one-year period to analyze water samples for a total of 35 pharmaceuticals, pesticides and UV-filters. Between spring 2022 and spring 2023, surface water samples were collected twice a week at 14 sites at the Warnow estuary and its adjacent areas in Rostock, Germany, as part of the OTC-Genomics sampling campaign. The sampling area included one upstream freshwater site before the river enters the estuary, seven sampling sites along the estuary - surrounded by the urban area of Rostock - and six sites along the Baltic coastline. Sampling was conducted every Monday and Thursday, always three hours after sunrise. After enrichment with solid phase extraction, 1307 samples were analyzed using liquid chromatography–tandem mass spectrometry. Additional to the dataset included here, the same samples were analyzed for prokaryotic and eukaryotic community composition (16S and 18S rRNA gene amplicon sequencing), cell abundances (flow cytometry), and physico-chemical environmental parameters.

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