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BUEK250N: Feldkapazität bis 1m Tiefe

Auf der Grundlage der nutzungsdifferenzierten Bodenübersichtskarte im Maßstab 1:250.000 wird die Feldkapazität bis 1m Tiefe in 5 Klassen abgebildet. Die Feldkapazität ist ein Maß dafür, wieviel Wasser ein Boden dauerhaft gegen die Schwerkraft halten kann. Durch Bezug auf 1m Bodentiefe ergibt sich die Feldkapazität bis 1m unter Geländeoberfläche. Die Maßeinheit ist mm. Die Nutzungsdifferenzierung beruht auf CORINE-Land Cover (CLC5_2018). Die dort aufgeführten Landnutzungsklassen wurden zu 5 Klassen (Acker, Grünland, Wald, Ödland und Siedlung/Verkehr) aggregiert. Die FK1m ist von einer Vielzahl von Faktoren abhängig. Dazu zählen die Bodenart, die Lagerungsdichte, der Humusgehalt und die Nutzung.

Wadden Sea carbon stock dynamics during thirty years of summer polder restoration

Salt marshes along the Wadden Sea coast are often shaped by anthropogenic alterations to their hydrology and sedimentation. To investigate the effects of hydrological restoration through summer dike openings on soil carbon storage capacities, soil samples were collected from four study sites along the Lower Saxony Wadden Sea coast, Germany. Each site featured restored areas, i.e., former summer polders reconnected to tidal exchange, and reference salt marshes adjacent to the polders. The polders varied in restoration age, i.e., 0 (control, not restored), 8, 14, and 28 years, forming a chronosequence for temporal analysis, while the reference salt marshes remained unchanged. Soil samples were taken along transects that represented different marsh zones, including pioneer, lower salt marsh, and upper salt marsh. The soil samples covered soil layers down to a depth of 100 cm and were collected in five sections of 20 cm using an Edelman corer. Total carbon, organic carbon, and inorganic carbon were analyzed using CN-elementary analysis and calcimeter methods. This dataset provides valuable insights into the potential of hydrological restoration measures to enhance soil carbon sequestration in salt marshes.

Potentielle Erosionsgefährdung der Ackerböden durch Wasser in Deutschland 1:1.000.000 (WMS)

Die Karte der Potentiellen Erosionsgefährdung von Ackerböden durch Wasser gibt einen Überblick über das mögliche Risiko von Bodenabtrag durch Wasser in Deutschland auf Basis von bodenkundlichen, morphographischen und klimatischen Faktoren. Bodenerosion durch Wasser zerstört langfristig den Boden und damit die natürliche Lebensgrundlage für künftige Generationen. Die Karte wurde mit Hilfe des Langfristmodells ABAG (Allgemeinen Bodenabtragsgleichung) erstellt. Sie ist die Anpassung des Modells Universal Soil Equation (USLE) an deutsche Verhältnisse. Die Methode ist in der DIN 19708:2005-02 und in der Methodendokumentation der Ad-hoc-AG Boden veröffentlicht. Für die Anwendung auf Bodenkarten wurde das Verfahren von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) verändert. In die Karte fließen bodenkundliche Kennwerte (K-Faktor) aus der nutzungsdifferenzierten Bodenübersichtskarte von Deutschland 1:1.000.000 (BÜK1000N), morphologische Kennwerte (S-Faktor) aus dem DGM50 des Bundesamtes für Kartographie und Geodäsie (BKG) und klimatischen Kennwerte (R-Faktor) aus den Niederschlagsdaten des Deutschen Wetterdienstes (DWD) für den Zeitraum 1961–1990 ein. Die Ackerstandorte werden aus dem Landnutzungsdatensatz CORINE Land Cover von 2006 gewonnen.

Wie beeinflusst trocknungsbedingtes Kristallsalz die Dynamik der Wasserverdunstung aus porösen Medien?

Bodenversalzung, also eine übermäßige Anhäufung von löslichen Salzen im Boden, hat schädliche Auswirkungen auf Pflanzen, Tiere & die menschliche Gesundheit. Sie ist eine der Hauptbedrohungen für Bodenfruchtbarkeit & -stabilität und die biologische Vielfalt des Bodens und führt zu unerwünschten Veränderungen der physikalischen, chemischen & biologischen Bodenfunktionen. Abgesehen vom Boden, hat sie erhebliche Effekte auf andere Prozesse z.B. die Haltbarkeit von Baumaterialien, die Lebensdauer von Straßenbelägen und die CO2-Sequestrierung. Die Salzwasserverdunstung wird von den Transporteigenschaften des porösen Mediums, den äußeren Bedingungen (z. B. Wind, Umgebungstemperatur & relative Luftfeuchtigkeit), den Eigenschaften der verdunstenden Lösung und der Salzkristallisation beeinflusst. Während der Wasserverdunstung wird die gelöste Substanz durch kapillarinduzierte Flüssigkeitsströmung von der feuchten Zone am Boden zur Verdunstungsoberfläche transportiert. Dabei tendiert die Diffusion dazu, den gelösten Stoff homogen über die gesamte Domäne zu verteilen. Die Konkurrenz zwischen Aufwärtsadvektion und Diffusionstransport bestimmt die Verteilung der gelösten Stoffe im gesamten Boden. Wenn die Advektion die Diffusion dominiert, wird der gelöste Stoff meist in Oberflächennähe abgelagert, was zu einem allmählichen Konzentrationsanstieg führt. Bei klarer Überschreitung der Löslichkeitsgrenze, kommt es zur Ausfällung von Kristallen an der Bodenoberfläche. Die Oberflächenkristalle bilden komplexe Strukturen, die die für die Verdunstung verfügbare Fläche erheblich vergrößern können. Wie genau das Vorhandensein des sich verdunstungsbedingt bildenden porösen kristallisierten Salzes an der Oberfläche die Verdunstungswasserverluste aus dem Boden unter verschiedenen Bedingungen beeinflusst, ist nur unzureichend verstanden. Genaue Informationen über die komplexe Kopplung zwischen Strömungs- & Transportprozessen in porösen Medien und dem sich entwickelnden kristallisierten Salz an der Oberfläche sind für eine genaue Prognose der Wasserverdunstung aus dem Boden erforderlich, da unsere Beschreibung dieses Prozesses sonst auf die Anpassung von Parametern reagieren würde. Ohne dieses Wissen kann man die Wasserverfügbarkeit und die Verdunstung von der Bodenoberfläche deutlich unter- oder überschätzen, was verschiedene hydrologische Prozesse beeinflusst. Wir planen eine umfassende multiskalige, numerische & experimentelle Untersuchung, um die Auswirkungen des verdunstungsgetriebenen kristallisierten Salzes an der Oberfläche auf die verdunstenden Wasserverluste aus porösen Medien zu quantifizieren und werden die modernsten numerischen & experimentellen Werkzeuge wie Molekulardynamiksimulationen, Porennetzwerk- & Kontinuumsskalenmodellierung, Synchrotron-Röntgenmikrotomographie und maßgeschneiderte Laborexperimente einsetzen. Dies ermöglichet uns, die Salzwasserverdunstung genau zu beschreiben und die Wechselwirkungen zwischen Land und Atmosphäre zu quantifizieren.

Weiterentwicklung der Chemical-Looping-Verbrennung von heimischen Brennstoffen, Teilvorhaben: Pilotversuche und Prozessbilanzierung

Mittlere jährliche Grundwasserneubildung (JDK) [mm/a]

Grundwasserneubildung aus Niederschlag (GWN); Dimension: mm/Jahr: Unter den Bilanzgrößen des Wasserhaushalts kommt der flächenhaften Grundwasserneubildung aus Niederschlag (GWN) eine hohe Bedeutung zu. Im Gegensatz zu anderen Wasserhaushaltsgrößen kann die GWN in der Regel nicht direkt gemessen werden. Der Anwendung entsprechender Modelle kommt daher eine besondere Bedeutung zu. Die hier zur Verfügung gestellten Daten der GWN stammen aus der landesweiten Langzeit-Berechnung mit dem Bodenwasserhaushaltsmodell GWN-BW. GWN-BW ist ein modular aufgebautes, deterministisches und flächendifferenziertes Modell zur Berechnung der tatsächlichen Verdunstung, zur Simulation des Bodenwasserhaushaltes und der unterhalb der durchwurzelten Bodenzone gebildeten Sickerwassermenge. Wie die meisten vergleichbaren Wasserhaushaltsmodelle benötigt GWN-BW als meteorologischen Antrieb Daten der Niederschlagshöhe, der Lufttemperatur, der relativen Luftfeuchte, der Globalstrahlung oder Sonnenscheindauer sowie der Windstärke oder –geschwindigkeit. https://www.hydrosconsult.com/hydrologie/bodenwasserhaushalt Die Berechnungen erfolgen auf insgesamt 102.677 Grundflächen, deren Geometrie auf der Verschneidung von Bodenkarte 1:50.000 und CORINE 2006 Landnutzung beruht. Bei der GWN handelt sich um eine berechnete Bilanzkomponente, welche dem Gesamtabfluss abzüglich schneller lateraler Abflusskomponenten entspricht. Der Direktabfluss wird mit Hilfe des regionalisierten Baseflow-Index berücksichtigt. Die berechnete GWN entspricht jener des jeweils obersten Grundwasserstockwerks. Dies können auch hängende Grundwasserleiter sein, die beispielsweise wieder über Quellen entwässern. Sie entspricht somit, je nach den hydrogeologischen Bedingungen, nicht zwingend der GWN des obersten Hauptgrundwasserleiters.

Klimamodell Berlin - Analysekarten 2001

Die Anwendung numerischer Simulationsmodelle erfordert eine über das eigentliche Untersuchungsgebiet hinausgehende räumliche Erfassung der Grundlagendaten und meteorologischen Randbedingungen. Dadurch soll gewährleistet werden, dass sich das Modell ‘einschwingen’ kann, um am Rande des eigentlichen Projektgebietes möglichst realitätsnahe Zustände simulieren zu können (zur Methodik des hier verwendeten Klimamodells FITNAH vgl. (Methode). Daher untergliederte sich das Untersuchungsgebiet in das etwa 890 km² große Stadtgebiet von Berlin sowie einen rund 1650 km² großen Bereich des Umlandes. Zusätzlich wurde ein Vertiefungsgebiet definiert, in dem das Klimamodell FITNAH in einer 4-fach höheren Rasterauflösung angewendet wurde (vgl. Abbildung 1). Nur wenige der verwendeten Parameter für das Stadtgebiet Berlin wurden speziell für dieses Projekt erhoben, es handelte sich vielmehr um Datengrundlagen aus jahrelangen Arbeiten zum Umweltatlas und zum ISU Berlin, die für vielfältige Auswertungen und Berechnungen zur Verfügung stehen. Das Informationssystem Stadt und Umwelt der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung enthält ca. 25 000 Einzelflächen in einem räumlichen Bezugssystems, die für die Berechnung der Klimagrößen des ISU zur Verfügung gestellt wurden: Flächennutzung. Die Daten der Flächennutzung beruhen auf der Auswertung von Luftbildern, bezirklichen Flächennutzungskarten und weiteren Unterlagen für den Umweltatlas (vgl. Karte 06.01, SenStadtUm 1995b, 1995e und Karte 06.02, SenStadtUm 1995c, 1995f). Es werden etwa 30 Nutzungsarten unterschieden. Bis auf einzelne Nachträge gaben sie zum Zeitpunkt der Modellanwendung noch den Nutzungsstand von 1990 wieder (Fortschreibung auf den Datenstand Ende 2001 in Bearbeitung) Stadtstrukturtypen (Karte 06.07, SenStadtUm 1995g). Eine weitere Verfeinerung dieser Daten fand über eine Sachdatenbasis statt, die typenspezifische Angaben zur Höhe der Gebäude und Vegetationsstrukturen innerhalb der einzelnen Stadtstrukturtypen enthält Versiegelung (Karte 01.02, SenStadtUm 1995d). Zur Verifizierung der Modellergebnisse wurden aus dem Bestand der existierenden Klimakarten und vorliegender Gutachten insbesondere ausgewählt: Oberflächentemperaturen bei Tag und Nacht (Karte 04.06, SenStadt 2001d). Bioklima bei Tag und Nacht (Karte 04.09, SenStadtUm 1998b). Untersuchung lokalklimatische Situation Gleisdreieck (Vogt 2002a) und (Vogt 2002b). Zusätzlich wurden etwa 700 Projektgebiete, die im Rahmen des städtebaulichen Flächenmonitoring der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung für den Zeitraum 1990 – Ende 2002 erfasst wurden, in die geographische und die Sachdatenbasis eingearbeitet. Zur Bereitstellung der orographischen Eingangsparameter für die Berechnung des Wind- und Temperaturfeldes wurde auf der Grundlage der Höhenpunkte der Bohrpunktdatei der Landesgeologie Berlin (110 000 Punktdaten) ein gesondertes Geländehöhenmodell für Berlin generiert (Karte 01.08, SenStadtUm 1998a). Um der hohen Modellauflösung im Vertiefungsgebiet gerecht zu werden, wurden für diesen Ausschnitt die Geometrie- und Sachdaten der Automatisierten Liegenschaftskarte ALK für die weitere Auswertung herangezogen. Die Liegenschaftskarte bildet als darstellender Tei des so genannten Liegenschaftsbuches neben den Flurstücken vor allem die Gebäude einschließlich ihrer Geschossanzahl flächenscharf ab und ist daher als Basisinformation zur Abbildung der Hochbaustrukturen gut geeignet (vgl. Abbildung 2). In die Basisgeometrie der Teilbaublöcke der Karte 1: 50 000 des ISU konnten so zusätzlich die Gebäudegrundrisse mit den aus dem ALK-Bestand abgeleiteten Gebäudehöhen integriert werden. Zur Einbindung der Flächen außerhalb Berlins wurden folgende Datengrundlagen genutzt: ATKIS (Amtlich-kartographisches Informationssystem). Das Kartenwerk umfasst die erste Realisierungsstufe des Basislandschaftmodells – DLM 25/1. Der Grunddatenbestand enthält verschiedene Objektarten und Attribute. Die Straßen, Wege, Eisenbahnen, Gewässer und Grenzen bilden eine geometrisch exakte Linienstruktur der Landschaft. Sie ist durch die flächenhaften Landschaftsteile, wie Wohnbauflächen usw., ausgefüllt Die Geländehöhen wurden dem Datenbestand des CORINE -Projektes entnommen. Corine ist ein Synonym für “koordinierte Erfassung von Informationen über die Umwelt” und stellt ein von der Kommission der Europäischen Union im Jahr 1985 gegründetes Programm zur Erfassung von Umweltdaten dar.

Soil chemistry and soil bulk density data from restored grasslands and reference sites in Germany

This dataset provides information on soil chemistry and soil bulk density as part of the Grassworks project, which investigates the restoration of species-rich grasslands in Germany. Grasslands are globally threatened ecosystems, and the project aims to identify factors that contribute to successful restoration, focusing on ecological complexity and stakeholder engagement. Data was collected from 187 grassland sites across three regions in Northern, Central, and Southern Germany, each with distinct socio-economic and ecological characteristics. Sampling occurred between 2022 and 2023 and included 40–41 restored grassland sites and 20–25 reference sites (10–12 positive, 10–13 negative) per region. At each site in March or early April at each vegetation plot per subtransect, we took soil samples (pooled from six soil cores, 20 mm diameter) that were further pooled into one sample per site (24 in total) and analyzed for total soil organic carbon (SOC), total nitrogen content, pH, and soil texture. Additionally, soil bulk density was measured at vegetation plots per site, to enable future assessment of carbon sequestration over time. Soil and bulk density samples were taken at two depths: 0–10 and 10–30 cm.

Assessment of formal, natural and social insurances: how to cope best with impacts of extreme events on grasslands for sustainable farming systems?

The impacts of climate change pose one of the main challenges for agriculture in Central Europe. In particular, an increase of extreme and compound extreme climate events is expected to strongly impact economic revenues and the provision of ecosystem services by agroecosystems. A highly relevant, still open question is how grassland farming systems can cope best with these climate risks to adapt to climate change. A prominently discussed economic instrument to relieve income risks is the formal insurance, but natural and social insurances are newly under discussion as well. Natural insurances include specific grassland management practises such as maintaining species-rich grasslands. Social insurances, in our terminology, comprise all forms of societal support for farmers’ climate risk management. This includes in particular arrangements of community-supported agriculture that reduce income risks for farmers, or payments for ecosystem services if their design takes risk into account. Formal, natural and social insurances may be substitutes or complements, and affect farmer behaviour in different ways. Thus, policy support for any of the three forms of insurance will have effects on the others, which need to be understood. InsuranceGrass takes an innovative interdisciplinary view and assesses formal, natural and social insurances: on how to cope best with impacts of climate extremes on grasslands, integrating social and natural sciences perspectives and feedbacks between them. Based on this holistic analysis, InsuranceGrass will provide recommendations for policy and insurance design to ensure effective risk-coping of farmers and to enhance sustainable grassland farming, considering economic, environmental and social aspects. Impacts of extreme and compound extreme events on the provision of ecosystem services (e.g. magnitude and quality of yield, climate regulation via carbon sequestration, plant diversity) by permanent grasslands in Germany and Switzerland are quantified based on long-term observations and field experiments. Cutting-edge model-based approaches will be based on behavioural theories and empirically calibrated. With the help of social-ecological modelling, InsuranceGrass explicitly incorporates feedbacks between farmers’ and households’ decision, grassland management options, and ecosystem service provision in a dynamic manner. The contributions of different insurance types are developed, discussed and evaluated jointly with different groups of stakeholders (i.e., farmers, insurance companies, public administration). A scientifically sound and holistic assessment of the role of formal, natural, and social insurances for the sustainability of grassland farming under extreme events requires both disciplinary excellence and seamless interdisciplinary collaboration. InsuranceGrass brings together four groups from Zürich and Leipzig, with unique disciplinary expertise and a track record of successful collaboration.

Nutzungsdifferenzierte Bodenübersichtskarte der Bundesrepublik Deutschland 1:1.000.000 - Auszug Ackerböden

Die BÜK1000N - Auszug Ackerböden in der Version 2.31 stellt bundesweit die Verbreitung der Böden und deren Vergesellschaftung in einheitlicher Form auf dem Aggregierungsniveau der Leitbodenassoziationen und der generalisierten und angepassten Landnutzungsklassen aus CORINE Land Cover 1990 dar und ist 2007 als analoge Karte erschienen. Ergänzt wird die digitale Kartengrafik durch Klimagebiete, Bodenregionen und Bodengroßlandschaften. Die Gesamtlegende umfasst 69 bodenkundliche Legendeneinheiten (mit Angaben zu Gründigkeit, Bodenarten, Wasserverhältnissen, Ausgangsgestein, Leit- und Begleitböden), geordnet nach Bodenverbreitungsgebieten, Teillegenden Acker, Grünland und Wald: jeweils untergliedert nach Klimagebieten, (mit Angaben zu Ausgangsgestein, Leit- und Begleitböden). Die flächenbezogenen Inhaltsdaten des Teilauszugs Ackerböden setzen sich aus 78 Acker-Referenzprofilen mit je 3 auf Bodenformen und 16 auf Horizonte bezogenen Parametern zusammen und sind in einer relationalen Datenbank abgelegt. Ein zusätzliches, 54 Seiten umfassendes Begleitheft mit Erläuterungen zur BÜK1000N kann bei Bedarf über die GeoCenter Touristik Medienservice GmbH in 70565 Stuttgart bezogen werden. Zur Verbesserung der Lagegenauigkeit wurde der Datensatz der BÜK1000N am 22.02.2013 leicht überarbeitet.

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