Within phase 2 of the CAOS research unit we will work towards a holistic framework to explore how spatial organization alongside with spatial heterogeneity controls terrestrial water and energy cycles in intermediate scale catchments. 'Holistic' means for us to link the 'how' to the 'why' by drawing from generic understanding of landscape formation and biotic controls on processes and structures as well as to rely on exemplary experimental learning in a hypothesis and theory based manner. This also implies treatment of soil, vegetation and atmosphere as coupled system rather than a linear combination of different compartments. To jointly work towards this goal we propose 7 projects which will closely cooperate within two overarching work packages:WP1: Linking hydrological similarity with landscape structure across scalesWP2: Searching for appropriate catchment models and organizing principles. Within WP1 we will further refine the existing stratified multi-method and multi-sensor setup to search for functional entities in the Attert and, if they exist, to learn in an exemplary manner which structural features control functional characteristics. This essentially includes identification of suitable metrics to discriminate functional and structural similarity from data as well as identification of useful quantitative descriptors for the rather fuzzy term 'hydrological function'. Overall we aim to synthesize a protocol to decide 'where to assess which data for what reasons' for characterizing hydrological functioning across a scale range of four orders of magnitude.Within WP2 we will foster our distillery of parsimonious and nevertheless physically consistent model structures which rely on observable quantities and make use of symmetries in the landscape to simplify the governing model equations in a hypothesis based manner. To this end we will compare concurring model structures (among those the CAOS model) and work towards a framework for an objective model inter comparison with special emphasis on a) the added value of different data/information sources and b) on consistency of predictions with respect to distributed dynamics and integral flows. Additionally, we aim in WP2 at linking the 'how' to the 'why' by synthesizing testable hypotheses that could explain whether spatial organization has evolved in accordance with candidate organizing principles. Ecology, fluvial geomorphology and thermodynamics offer a large set of candidate organizing principles for this issue. Based on our recent work we will focus especially on thermodynamic limits and optimality principles like maximum entropy production, explore their value for uncalibrated hydrological predictions and work out the necessary requirements on data and models for testing these principles. We put special emphasis on a possible experimental falsification of these candidate principles; also in close collaboration with the B2-Landscape Evolution Observatory in Tucson, Arizona.
Geotope sind erdgeschichtliche Bildungen der unbelebten Natur. Sie umfassen Aufschlüsse von Gesteinen, Böden, Mineralien und Fossilien sowie einzelne Naturschöpfungen und natürliche Landschaftsteile und vermitteln Erkenntnisse über die Entwicklung der Erde und des Lebens. Sie werden im vorliegenden Datensatz in folgende zwei Kategorien unterteilt. Gotope: Bei diesen Geotopen handelt es sich um fachlich gut abgegrenzte und meist kleinräumige Objekte mit einer grundsätzlichen Erhaltungswürdigkeit. Hierunter fallen unter anderem wertvolle erdgeschichtliche Aufschlüsse, die nicht beeinträchtigt werden sollen. Geotop-Potentialgebiete: Als Geotop-Potentialgebiete werden großflächige Geotope oder Geotopgruppen bezeichnet, bei denen die Erhaltung der generellen Morphologie im Vordergrund steht. Weitere Untersuchungen mit Abgrenzung konkreter Objekte (Geotope) stehen noch aus.
Das Themengebiet Hydrodynamik von EasyGSH-DB (Erstellung anwendungsorientierter synoptischer Referenzdaten zur Geomorphologie, Sedimentologie und Hydrodynamik in der Deutschen Bucht), ist ein Teil der referenzierbaren, kontinuierlich aufbereiteten Basisdatensatz für die Deutsche Bucht. Unter diesem Metadatensatz werden alle Produkte der Hydrodynamik gelistet und verwiesen. Produkt: - EasyGSH-DB: Tidekennwerte des Wasserstandes (TDKW) - EasyGSH-DB: Tidekennwerte der Strömungsgeschwindigkeit (TDKV) - EasyGSH-DB: Tidekennwerte des Salzgehaltes (TDKS) - EasyGSH-DB: Tidekennwerte der Bodenschubspannung (TDKB) - EasyGSH-DB: Langzeitkennwerte des Wasserstands (LZKW) - EasyGSH-DB: Langzeitkennwerte des Salzgehaltes (LZKS) - EasyGSH-DB: Langzeitkennwerte des Seegangs (LZSS) - EasyGSH-DB: Harmonische Analyse des Wasserstandes (FRQW) - EasyGSH-DB: Kennwerte des Seegangs (WAVS) Datenerzeugung: Die Basis der hydrodynamischen Produkte sind die gerasterteren synoptischen Hydroydnamik Daten aus dem Modell: UnTRIM-SediMorph-Unk bzw. für den Seegang (WAVS) die Modellergebnisse aus Telemac-SWAN. Verweis auf Datenerzeugeung: - EasyGSH-DB_synoptische_Hydrodynamik: Modellgrundlage UnTRIM2 - EasyGSH-DB_synoptische_Hydrodynamik: Seegangsparameter SWAN 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 <strong>English:</strong> The subject area hydrodynamics of EasyGSH-DB (creation of application-oriented synoptic reference data on geomorphology, sedimentology and hydrodynamics in the German Bight), is part of the referenceable, continuously processed basic data set for the German Bight. All hydrodynamics products are listed and referenced under this metadata set. Data generation: The basis of the hydrodynamic products are the gridded synoptic hydrodynamics data from the model: UnTRIM-SediMorph-Unk or for the sea state (WAVS) the model results from Telemac-SWAN. <strong>Download</strong> 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. Das Themengebiet Hydrodynamik von EasyGSH-DB (Erstellung anwendungsorientierter synoptischer Referenzdaten zur Geomorphologie, Sedimentologie und Hydrodynamik in der Deutschen Bucht), ist ein Teil der referenzierbaren, kontinuierlich aufbereiteten Basisdatensatz für die Deutsche Bucht. Unter diesem Metadatensatz werden alle Produkte der Hydrodynamik gelistet und verwiesen. Produkt: - EasyGSH-DB: Tidekennwerte des Wasserstandes (TDKW) - EasyGSH-DB: Tidekennwerte der Strömungsgeschwindigkeit (TDKV) - EasyGSH-DB: Tidekennwerte des Salzgehaltes (TDKS) - EasyGSH-DB: Tidekennwerte der Bodenschubspannung (TDKB) - EasyGSH-DB: Langzeitkennwerte des Wasserstands (LZKW) - EasyGSH-DB: Langzeitkennwerte des Salzgehaltes (LZKS) - EasyGSH-DB: Langzeitkennwerte des Seegangs (LZSS) - EasyGSH-DB: Harmonische Analyse des Wasserstandes (FRQW) - EasyGSH-DB: Kennwerte des Seegangs (WAVS) Datenerzeugung: Die Basis der hydrodynamischen Produkte sind die gerasterteren synoptischen Hydroydnamik Daten aus dem Modell: UnTRIM-SediMorph-Unk bzw. für den Seegang (WAVS) die Modellergebnisse aus Telemac-SWAN. Verweis auf Datenerzeugeung: - EasyGSH-DB_synoptische_Hydrodynamik: Modellgrundlage UnTRIM2 - EasyGSH-DB_synoptische_Hydrodynamik: Seegangsparameter SWAN 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 Für die einzelnen Jahre liegen Jahreskennblätter als Kurzfassung der Jahresvalidierung auf der EasyGSH-DB (www.easygsh-db.org) zur Verfügung. Für weitere Informationen wird auf das Informationsportal (http://easygsh.wb.tu-harburg.de/) und das Downloadportal (https://mdi-de.baw.de/easygsh/) verwiesen. Zitat für diesen Datensatz: 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 <strong>English:</strong> The subject area hydrodynamics of EasyGSH-DB (creation of application-oriented synoptic reference data on geomorphology, sedimentology and hydrodynamics in the German Bight), is part of the referenceable, continuously processed basic data set for the German Bight. All hydrodynamics products are listed and referenced under this metadata set. Data generation: The basis of the hydrodynamic products are the gridded synoptic hydrodynamics data from the model: UnTRIM-SediMorph-Unk or for the sea state (WAVS) the model results from Telemac-SWAN. <strong>Download</strong> 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. For further information, please refer to the download portal (https://mdi-de.baw.de/easygsh/EasyEN_index.html).
Geomorphologie Elbtalaue Das Biosphärenreservat Niedersächsische Elbtalaue liegt auf Geländehöhen zwischen 5 und 86 m ü. NN (Kniepenberg bei Hitzacker). Der gegenwärtige Verlauf der Elbe und die Gestalt der Auenregion sind das Ergebnis mehrfacher weit reichender Gletscherbewegungen (SAUCKE et al. 1999). Zum Ende der Weichsel-Eiszeit vor etwa 12.000 Jahren durchschnitten die Schmelzwasserströme auf ihrem Weg zur Nordsee die während der Eiszeit abgelagerten Grund- und Endmoränen und formten so das Elbe-Urstromtal. Später wurden flussbegleitend Flugsandfelder und Dünen aufgeweht (vgl. Textkarte 2 - Flugsande). Der bedeutendste Dünenzug liegt bei Carrenzien und weist ein stark bewegtes Relief mit Höhen zwischen 15 und 20 m, vereinzelt bis 36 m auf. Die Talsandflächen wie das Scharnebecker Talsandgebiet haben immer noch Höhenunterschiede von 8 bis 15 m. In den folgenden Jahrtausenden war es die Elbe, die die Landschaft weiter ausformte. Neue Flussschlingen entstanden, andere wurden abgetrennt, und immer wieder gab es Abtragungen hier und Ablagerungen dort. Die ausgedehnten Auenlehmdecken im Elbtal waren Folge der jungsteinzeitlichen Waldrodung und des Ackerbaus und späterer, mittelalterlicher Rodungsphasen. Noch heute wird bei Hochwasser Sand und Schlamm umgelagert, Wasser und Eis schürfen in den Vordeichsflächen Flutrinnen und Flutmulden. An die heute noch regelmäßig überschwemmte Aue schließen binnendeichs die Elbmarschen an. Sie werden in Niedersachsen in die Lüneburger, Neuhauser, Dannenberger und Gartower Elbmarsch unterteilt und werden von den Niederungen der Elbnebenflüsse durchzogen. Quellennachweis: Biosphärenreservatsverwaltung Niedersächsische Elbtalaue; Biosphärenreservatsplan „Niedersächsische Elbtalaue“ vom 17.03.2009.
Das Vorhaben soll sedimentologische, diagenetische, Umlagerungs- und Formungs-Prozesse der z.T. mächtigen Lößbedeckung des Pleiser Hügellandes unter wechselnden Umweltbedingungen in verschiedenen Zeitscheiben des letzten Glazials rekonstruieren. Materialherkunft und äolische Formung einerseits und erosiv-dendative Überformung andererseits, sowie deren zeitliche Einordnung stehen im Vordergrund; hingegen wird die Modellierung von aktuellen und subrezenten Stoffumsätzen in Teilprojekten des SFB 350 (B13, B15) bearbeitet. Geomorphologische, boden- und sedimentologische, isotopengeochemische und feinstratigraphische Untersuchungen sowie Lumineszenz-Datierungen (TL,OSL) stellen das methodische Inventar. Die Profilaufnahmen und Probennahmen sind abhängig von der erwarteten einzigartigen Aufschlußsituation entlang der ICE-Trasse Köln-Frankfurt. Die Untersuchung soll auch anthropogeographische und geoarchäologische Aspekte der Relief- und Sedimentbildung einbeziehen.
Für die ariden Grenzbereiche der Ökumene wird eine besonders enge Kopplung zwischen physischen Umweltfaktoren und gesellschaftlicher Entwicklung diskutiert. Für die nordperuanische Küstenwüste deuten zahlreiche Arbeiten auf einen Zusammenhang zwischen Einschnitten in der kulturellen Entwicklung und El Nino induzierten, episodisch auftretenden katastrophalen Hochwasserereignissen, die den Bewässerungsfeldbau in Mitleidenschaft gezogen haben. Auch aus der süd-peruanischen Küstenwüste gibt es erste Hinweise auf klimainduzierte extreme Naturereignisse. Im Rahmen des beantragten Vorhabens soll über die geomorphologische Analyse der fluvialen Ablagerungen von 1. ausgewählten Fremdlingsflüssen und 2. autochthonen episodisch durchflossenen Tiefenlinien eine Hochwasserchronologie für das Einzugsgebiet des Rio Grande de Nazca (14 Grad 30'S) erarbeitet werden. Um mögliche Auswirkungen auf den Bewässerungsfeldbau zu belegen, wird drittens in Transekten die Verzahnung von Hochwasserablagerungen und Sedimenten, die dem Bewässerungsfeldbau zuzuordnen sind, untersucht. Die Untersuchungen werden dazu beitragen, die Klimaentwicklung und die Mensch-Umwelt-Interaktion in der peruanischen Küstenwüste im Jungholozän besser zu fassen.
Traditionelles Forschungsobjekt im kontinentalen Jungpaläozoikum sind Feuchtbiotope in Graufazies. Im Unterperm finden sich dort jedoch nur konservative, verarmende Biozönosen karbonischen Charakters. Moderne, zum Mesozoikum überleitende Faunen- und Floren entwickeln sich in trockeneren Arealen der Rotfazies bzw. instabilen Environments. Das schmale, nur 22 x 6 km große Döhlen-Becken, ein syn-depositional basin im Bereich des Elbe-Lineament, liefert mit der direkten Nachbarschaft von 'lowland', 'upland' und 'extra-basinal' Biotopen ein singuläres Forschungsobjekt für die Interaktion von Klima, Geomorphologie und Vulkanismus im Kontext zu globalen Klimaprozessen und der Evolution von Floren und Faunen im Übergang zum Mesophytikum/Mesozoikum. Die zu untersuchenden, von vulkanischen Aschefällen (bis zu 50 Prozent der Sedimente) dominierten Bio- und Lithofaziesmuster sollen zusammen mit geochemischen Signalen in Siliciten, Kohlen und Bitumina Aufschluss über obige Interaktion zwischen abiotischen und biotischen Faktoren und Prozessen geben. Schwerpunkt sind Genese und Fossilführung von Pyroklastiten und Cherts.
Das Extremereignis Feuer gilt als zentraler geomorphologischer Faktor, da es in kürzester Zeit zu wesentlichen Verlusten der Nähr- und Ballastelemente aus Ökosystemen führt. Feuer in (semi-)ariden, mediterranen und semihumiden Waldökosystemen verursachen dramatische Umverteilungen und Verluste von allen Elementen, die zuvor von Mikroorganismen im Saprolit mobilisiert und durch die Vegetation an die Oberfläche transportiert wurden. In der 1. Projektphase wurde die durch Wurzelkohlenstoff induzierte mikrobielle Elementmobilisierung sowie die pflanzliche Nährstoffaufnahme aus Boden und Saprolit untersucht. In der 2. Phase werden Elementverluste durch Feuer in Interaktion mit den Brandeffekten auf mikrobielle Gemeinschaften und deren Funktionen aufgeklärt. Nach kontrollierten Bränden und in natürlichen Brandchronosequenzen werden die aus Boden und Saprolit mobilisierten Elementpools bestimmt und die Gehalte verfügbarer Nährstoffe und Balastelemente ermittelt. Elementverluste durch Auswaschung und Erosion werden mittels Tracern für N, K, Ca und Si quantifiziert. Die fatalen Effekte von Feuer auf mikrobielle Gemeinschaften und Funktionen werden durch die relative Häufigkeit von symbiotischen und saprotrophen Pilzphyla, diazotrophen Organismen, Phospholipidfettsäuren (PLFA) sowie Enzymaktivitäten im Oberboden untersucht. Die mikrobielle Sukzession nach Brand wird mit Fokus auf stresstolerante und mineralverwitternde Pilze erforscht. Die Klärung der funktionellen Rolle von Pilzen und Bakterien wird durch den Vergleich der qPCR-Analyse mit Hochdurchsatzsequenzierung unterstützt. Besonderer Fokus liegt auf den Pilzen, welche unter aeroben Bedingungen an Gesteinsoberflächen und an der Wurzel-Boden-Grenzfläche Nährstoffe mobilisieren. Stresstolerante Pilze (i) bilden direkten Kontakt mit Mineralien, fördern die chemische Verwitterung von Nährstoffen aus Primärmineralien und (ii) können die Wiederbesiedlung des kahlen Bodens nach Feuer beschleunigen. Die kurz- und mittelfristige Sukzession mikrobieller Gemeinschaften wird mit der zu erfassenden Zunahme der Enzymaktivitäten und der Mobilisierung und Akkumulation der Nährstoffe im Oberboden verglichen. Alle Studien werden entlang des Klimagradienten von Pan de Azucar nach Nahuelbuta durchgeführt, um Niederschlagseffekte auf die absoluten und relativen Verluste von Nährstoffen und Ballastelementen nach Feuer sowie auf die Erholung der Ökosysteme aufzuklären. Die Ergebnisse der 1. Phase ermöglichen die Verallgemeinerung der Nährstoffkreisläufe stabiler Ökosysteme im Fließgleichgewicht. Die Ergebnisse der 2. Phase erlauben die Generalisierung der Folgen des Extremereignisses Feuer auf Elementverluste und nachfolgende Remobilisierung durch Verwitterung im Verlauf der Sukzession. Da die Aridisierung und damit die Feuerhäufigkeit weltweit zunehmen, ist die aus diesem Projekt erwartete Vorhersage ökosystemarer Nährstoffverlusten und die Konsequenzen für eine verstärkte Verwitterung von globaler Relevanz.
The accurate estimation of nitrous oxide (N2O) emissions and monitoring of nitrate (NO3) leaching in agricultural catchments are critical for contemporary environmental science and policymaking. These issues contribute to climate change and groundwater pollution, necessitating a thorough understanding of underlying processes to develop effective mitigation strategies. Our research aims to develop a robust upscaling procedure for N2O emissions and NO3 leaching at the catchment scale, where mitigation actions are finally applied. This involves an integrated approach spanning three scientific disciplines: 1. Field and laboratory measurements: Utilizing local chamber-based and laboratory-based measurements to assess microbial N cycling fluxes and process rates, providing essential data for process understanding. 2. Remote sensing: Leveraging satellite data with unprecedented spatiotemporal resolution to gather catchment-scale information on geomorphology, topography, land use, standing biomass, and soil water status, enhancing our understanding of the catchment environment. 3. Modelling: Employing a fusion of machine learning techniques and mechanistic modeling, we aim to integrate all information from the collected datasets, facilitating the upscaling of N2O emissions and NO3 leaching to the entire catchment scale. Our work program comprises two interrelated work packages focusing on data collection and modeling. WP 1 Data Collection: Creation of a comprehensive dataset, including N2O and NH3 emissions, NO3 leaching, soil d15N isotopic composition, site preference and d15N-N2O, and lab-based measurements of N process rates such as gross nitrification. This dataset will provide a deeper understanding of microbial N-cycling processes such as nitrification and denitrification and their roles in N2O production and NO3 leaching. Hot spot monitoring: Continuous measurements at model-guided identified N2O emission hot spots, covering potential hot moments such as freeze-thaw periods and fertilization events. WP 2 Modeling: Machine Learning: Extracting knowledge from all collected data to create models predicting N2O emissions and NO3 leaching. Mechanistic modelling: Improving a state-of-the-art biogeochemical model that includes a spatially explicit hydrology model for the lateral flow of water and nutrients. Improving will be particularly based on incorporating isotopic data and an isotopic tracing model. Combining machine learning and mechanistic models to benefit from each other, with mechanistic models enhancing machine learning through providing additional data and machine learning to identify and improve structural deficiencies of the mechanistic model. This interdisciplinary proposal seeks to advance our understanding of N2O emissions and NO3 leaching at the catchment scale, ultimately providing valuable insights for environmental assessment and mitigation strategies in agricultural landscapes.
Da trotz zahlreicher historischer Berichte über zerstörerische Tsunamis(Seebebenwellen) im Mittelmeergebiet bis auf kleine Schotterreste des durch Instrumentenbeobachtungen abgesicherten Amorgostsunamis von 1956 bisher keine auch nur annähernd vollständige Analyse der sedimentologischen und geomorphologischen Folgen eines solchen Ereignisses großer Augenblicksleistung vorliegt, sollen die neu entdeckten Ablagerungen und Formen im Westen Zyperns diesbezüglich beispielhaft dokumentiert werden. Reichweite des Wellen-run up, Transportkapazität und Qualität und Quantität der geomorphologischen Wirksamkeit im Vergleich zu ständig aktiven küstenmorphologischen Prozessen sind zu erfassen. Neben der Suche nach absolut datierbarem Material wie begrabenen Boden- und Vegetationsresten oder aufgeworfenen Mollusken und Trottoirbruchstücken sollen auch die nachträglichen Verwitterungs- und sonstigen Umbildungsprozesse wie Überformung durch Tafonierung und Verkarstung, Bodenbildung und Verschüttung vom Hang bzw. junge Formenbildung an durch das Wellenereignis veränderten Kliffen oder Stränden bei der Identifizierung des Alters der Tsunami mit einbezogen werden.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 512 |
| Europa | 9 |
| Kommune | 5 |
| Land | 95 |
| Schutzgebiete | 2 |
| Wirtschaft | 17 |
| Wissenschaft | 260 |
| Zivilgesellschaft | 2 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 4 |
| Förderprogramm | 438 |
| Hochwertiger Datensatz | 6 |
| Text | 25 |
| unbekannt | 104 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 15 |
| Offen | 554 |
| Unbekannt | 8 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 497 |
| Englisch | 154 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 56 |
| Datei | 61 |
| Dokument | 30 |
| Keine | 303 |
| Webdienst | 4 |
| Webseite | 206 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 577 |
| Lebewesen und Lebensräume | 529 |
| Luft | 295 |
| Mensch und Umwelt | 577 |
| Wasser | 439 |
| Weitere | 569 |