Die weltweiten Warentransporte werden zu über 90 Prozent auf dem Seeweg abgewickelt. Die Seehäfen dienen den Warenströmen als Anlaufstelle und haben daher eine besondere Bedeutung für den gesamten Welthandel. Auch die deutsche Volkswirtschaft ist auf eine leistungsfähige Infrastruktur der Seehäfen angewiesen, um das Außenhandelsvolumen von jährlich rund zwei Billionen Euro effizient umsetzen zu können. Um die Wettbewerbsfähigkeit deutscher Seehäfen international zu sichern, wurden sie, wie auch ihre Zufahrten, in der Vergangenheit immer wieder an die Anforderungen der modernen Seeschifffahrt angepasst. So wurden seit dem Ende des 19. Jahrhunderts viele Fahrrinnen verändert, beispielsweise an Ems, Jade, Weser und Elbe. Zusätzlich haben umfangreiche Küstenschutzmaßnahmen, wie etwa Eindeichungen, die ursprünglich natürlichen Tideflusssysteme nachhaltig verändert. Auch heute sind noch weitere Fahrrinnenanpassungen für die Unter- und Außenelbe, die Unter- und Außenweser und die Außenems geplant. Die Pläne werden auf Antrag eines Bundeslandes (überwiegend Niedersachsen, Hamburg, Bremen) von der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung (WSV) des Bundes durchgeführt und der Planfeststellungsbehörde zur Genehmigung vorgelegt. Die BAW ist im Auftrag der WSV als Sonderfachgutachter an den Planungen beteiligt. Da Seehafenzufahrten wie beim Hamburger Hafen leicht 100 Kilometer lang sein können, ergeben sich großflächige zusammenhängende Eingriffsflächen. Die geplanten Fahrrinnenanpassungen zählen entsprechend zu den größten Infrastrukturprojekten Deutschlands, bei denen zahlreiche Nutzungskonflikte beachtet werden müssen. Dazu gehört, dass die Seeschifffahrt auf den Tideflüssen in einem besonders schützenswerten Ökosystem stattfindet. Darüber hinaus schließen sich meist Schutzgebiete von nationaler und europäischer Bedeutung an. Fahrrinnenanpassungen können daher komplexe Auswirkungen auf die biotischen und abiotischen Systemparameter eines Tideflusses haben. Im Rahmen der für die Planungen nach nationaler und europäischer Gesetzgebung erforderlichen Umweltverträglichkeitsprüfung besteht somit eine hohe Verantwortung der Gutachter bei der Ermittlung und Prognose der ausbaubedingten Auswirkungen auf das Ökosystem. Hieraus ergibt sich die besondere Bedeutung der BAW-Gutachten: Die von der BAW prognostizierten Auswirkungen auf die abiotischen Systemparameter sind Grundlage für die ökologische Bewertung. So werden durch einen Ausbau der Wasserstand (z. B. Tidehochwasser, Tideniedrigwasser, Sturmflutscheitelwasserstände), die Strömungen und der Salzgehalt beeinflusst. Auch müssen die Auswirkungen auf den Sedimenttransport und das Gewässerbett (Morphodynamik) der von Gezeiten geprägten Flüsse ermittelt werden. (Text gekürzt)
Mikroplastik (MP, Plastikteile kleiner als 5 mm) werden als neu aufkommende Schadstoffe betrachtet und neuste Studien belegen die potentielle Gefahr von MP für die menschliche Gesundheit und die Umwelt. Die Forschung hat sich bisher mehrheitlich auf die Untersuchung von MP in der marinen Umgebung konzentriert. Allerdings konnte MP auch vermehrt Süßwasser und -sedimenten weltweit nachgewiesen werden. Als Primärpartikel oder Sekundärprodukte aus dem Abbau von Makroplastik kann MP entweder direkt toxisch wirken oder als Überträger von sorbierten Schadstoffen fungieren. Neuste Studien belegen außerdem, dass MP in die menschliche Nahrungskette eindringen kann. Weiterhin können die dem MP beigefügten endokrinen Disruptoren wie Bisphenol A (BPA) and Nonylphenol (NP) während der Transportprozesse an das Süßwasser abgegeben werden. Dabei können Flussbettsedimente potentielle Hotspots für die Akkumulation von MP und deren Additive darstellen.Das Hauptziel dieses Projektes ist, die Akkumulation und den Transport von MP in Süßwasser und -sedimenten näher zu untersuchen. Dabei soll den folgenden beiden grundsätzlichen Fragen nachgegangen werden:(i) Welche Prozesse kontrollieren Transport und Akkumulation von MP verschiedener Größe, Dichte und Zusammensetzung und wie bilden sich sogenannte Mikroplastik-Hotspots in der hyporheischen Zone?(ii) Wie können Transport und Akkumulation von MP sowie die Freisetzung von Additiven wie BPA und NP unter variablen Umweltbedingungen beschrieben und vorhergesagt werden? Zwei Arbeitspakete (WP) sollen helfen, diese Fragen zu beantworten:WP1 befasst sich mit den Auswirkungen der grundlegenden Eigenschaften von MP wie Größe, Form, Zusammensetzung, Dichte, Auftrieb auf deren Transport und untersucht systematisch, wie verschiedene Arten von MP in der hyporheischen Zone (hier Flussbettsedimente) unter diversen hydrodynamischen und morphologischen Bedingungen akkumulieren. Dafür sollen Versuche in künstlichen Abflusskanälen (artificial flumes) durchgeführt werden. In diesen Versuchen werden repräsentative hydrodynamische und morphologische Bedingungen geschaffen, um eine Spannbreite an primären und sekundären MP zu testen, ihr Transportverhalten zu beschrieben und die Freisetzung von Additiven näher zu untersuchen. MP wird mit verschiedensten Methoden charakterisiert, z.B. mit single particle ICP-MS zur Bestimmung der Größe oder FT-IR zur Bestimmung des vorherrschenden Polymers. Während der Flume-Experimente werden die Eigenschaften der Sedimente, des Porenwassers und der Biofilme, sowie die Konzentration an BPA und NP gemessen und später analysiert, um die Reaktivität der Akkumulationshotspots zu bestimmen.WP2 beinhaltet die Entwicklung und Anwendung eines Models, um MP-Transport sowie die Freisetzung von Additiven in der hyporheischen Zone vorherzusagen. Da Modelle, die momentan im Bereich Stofftransport verwendet werden nicht für MP ausgelegt sind, soll die Lattice-Boltzmann Methode als neuer Modellansatz verfolgt werden.
Die Trave ist ein Fluss, der bei Travemünde in die Ostsee mündet. Er dient als Zufahrt für Seeschiffe zu den Häfen der Hansestadt Lübeck. Der Datensatz enthält, in 8 Teilgebiete aufgeteilt, ein aus Vermessungsdaten abgeleitetes, hochauflösendes Höhenmodell (Digitales Geländemodell, DGM) des Gewässerbettes der Untertrave von Travemünde bis Lübeck und des anschließenden Nahbereichs der Lübecker Bucht, sowie der Kanaltrave bis Lübeck-Moisling. Das Geländemodell wurde aus verfügbaren Peildaten (Echolotungen) des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie, des Wasserstraßen- und Schiffahrtsamtes Ostsee und der Lübeck Port Authority nach folgenden Kriterien interpoliert: - bessere Information ersetzt ggf. Information mit schlechterer räumlicher Auflösung oder Qualität - neuere Information ersetzt ältere Information gleichwertiger Qualität Die Daten mit räumlich gröberer Auflösung wurden zunächst chronologisch aufsteigend gerastert und anschließend mittels Triangulation und Glättung interpoliert. Danach wurden die hochauflösenden, flächendeckenden Datensätze ebenfalls chronologisch aufsteigend aufgeprägt. Der Zeitraum der eingeflossenen Echolotdaten umfasst die Jahre 1991 bis 2023.
Die Panke ist ein Fließgewässer, das im Naturpark Barnim nahe der Stadt Bernau entspringt. Im Ortsteil Buch erreicht die Panke das Stadtgebiet von Berlin, durchfließt die Stadtbezirke Pankow und Mitte und mündet im Wedding am Nordhafen (gegenüber der Europacity) in den Berlin-Spandauer-Schifffahrtskanal. Die Länge der Panke beträgt rund 29 km. Davon befinden sich rund 2/3 auf dem Gebiet des Landes Berlin. Mit dem Ausbau wird nach Maßgabe und auf Basis der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) die Vernetzung der Panke mit dem Umland unter gewässerökologischen und landschaftsplanerischen Aspekten angestrebt. Darüber hinaus soll die Panke für die Bevölkerung erlebbar werden, die ökologische Durchgängigkeit wiederhergestellt und gleichzeitig die eigendynamische Entwicklung ermöglicht werden, Hochwasserneutralität gesichert werden. Die Panke soll in Berlin auf nahezu der gesamten Länge (rund 17,6 km) renaturiert werden – auf dem Teilstück von der Landesgrenze im Norden Berlins bis zu ihrem Einmünden in den Berlin-Spandauer-Schifffahrtskanal (BSSK). Die Ausgangssituation Verbesserungen durch die Renaturierung Planungsabschnitt Nordhafenvorbecken Planungsabschnitt Buch und Pölnitzwiesen Derzeit ist die Panke ein stark durch den Menschen umgestaltetes kleines Fließgewässer. In weiten Teilen des Gewässerlaufs bestehen eine kanalartige Begradigung und Befestigung der Ufer, u.a. mit Spundwänden. Vorhandene Sohlabstürze (d.h Sohlabsturz = größere Stufe des Gewässerbodens) und Wehre verhindern, dass z.B. Fische das Gewässer ungehindert durchwandern können Die Panke ist, auch im Hinblick auf weitere biologische Qualitätskomponenten der Gewässerflora und -fauna, damit noch deutlich davon entfernt, den guten ökologischen Zustand aufzuweisen bzw. das gute ökologische Potential auszuschöpfen, welche aufgrund gesetzlicher Vorgaben, wie z.B. der Europäische Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) oder dem Wasserhaushaltsgesetz (WHG) zu erfüllen sind. Die Panke erfüllt ihre Funktion als aquatisches Ökosystem im Verbund mit den angrenzenden Uferbereichen und Feuchtgebieten im Hinblick auf den Wasserhaushalt derzeit nur unzureichend. Insbesondere der südliche, urbane Teilabschnitt ist in vielfältiger Weise durch eine Überbauung des Gewässerlaufs, die Verbauung von Ufern und Gewässersohle sowie Zuflüssen aus den Überläufen der innerstädtischen Mischwasserkanalisation geprägt. Untersuchungen zur Gewässer(struktur)güte, Gewässertypisierung und weiterer biologischer Qualitätsmerkmale haben gezeigt, dass die Panke auf der überwiegenden Anzahl der Berliner Teilabschnitte schlechte Zustandswerte aufweist, wie z.B. bei der Fischpopulation. Im Hinblick auf die Fischpopulation bedeutet das mit anderen Worten, dass in der Panke zahlenmäßig zu wenige Fische mit zu geringer Artenvielfalt vorkommen. Die negativen Bewertungsergebnisse werden in erster Linie auf die mangelnde Habitat- bzw. Strukturvielfalt, die nicht gegebene Durchwanderbarkeit des Gewässerlaufs und teilweise hohe Nährstoffbelastungen zurückgeführt. Mit dem geplanten Ausbau der Panke im Sinne einer Renaturierung wird der Fluss naturnäher gestaltet und die Gewässerstruktur soll sich in Zukunft verbessern. Neben der Verbesserung des ökologischen Gewässerzustands bzw. der Ausschöpfung des ökologischen Potentials sollen mit der Umgestaltung der Panke für zahlreiche Abschnitte Fortschritte in der Entwicklung des Stadt- und Landschaftsbildes erzielt werden. Außerdem wird angestrebt, dass die Panke und ihr Umfeld nach Umsetzung der Maßnahmen mehr Aufenthaltsqualität bieten und damit verbesserte Erholungsmöglichkeiten für die Berlinerinnen und Berliner. Das macht die Stadt lebenswerter. Weiterhin wird durch die Entwicklung von Auenabschnitten bzw. die Schaffung von Sekundärauen eine positive Wirkung auf das Stadtklima angestrebt. Eine Sekundäraue ist dabei als ein wieder hergestellter Entwicklungsraum für ein Fließgewässer zu verstehen und schafft Möglichkeiten für eine naturnahe Gewässerentwicklung auch in urbanen Bereichen, in denen beispielsweise ein Erhalt der Vorflutsituation oder des Hochwasserschutzes notwendig sind. Zudem kann die Panke mit der Renaturierung ihr vorhandenes Potenzial im Biotopverbund künftig besser ausschöpfen. Schon jetzt ist die Panke ein bedeutendes Element im Biotopverbund. Durch die geplanten Maßnahmen ist eine Verbesserung der Verbindungsfunktion von der Innenstadt bis ins Umland zu erwarten, insbesondere für Tiere und Pflanzen, die feuchte und nasse Standorte brauchen. Zusammenfassung der Maßnahmen: Abschnitte mit Aufweitungen / Sekundäraue: gesamt rund 5.000 m Strecken mit Mindesthabitat zur Verbesserung der Gewässerstruktur: gesamt rund 5.100 m Neutrassierung Flussbett: rund 1.000 m Neustrukturierung der Uferlinie und Initialmaßnahmen für Eigenentwicklung in Abschnitten Anpassung oder Umgestaltung der Einmündung von Nebengewässern und Gräben Neubau von zusätzlichen Flutmulden und Umbau von Rückhaltebecken Neubau von 4 Fischaufstiegen bzw. Sohlgleiten und 3 Furten Neubau von 2 Fuß- und Radwegbrücken Ausgleich der Gehölzverluste durch Neupflanzungen von heimischen, standortgerechten Bäumen und Sträuchern Ansaat mit heimischem Saatgut und Pflege von Rasenflächen und Staudenfluren im Bereich der neuprofilierten Ufer, der Flutmulden sowie der Böschungen in den Landschaftsraum Die Renaturierung der Panke auf rund 17,6 km ist ein umfangreiches Projekt und wird über mehrere Jahre schritt- und abschnittsweise erfolgen. Die Planung sieht vor, zunächst mit zwei Teilabschnitten zu beginnen: zuerst im Wedding in einem Abschnitt von der Mündung der Panke im Bereich Nordhafenvorbecken / Sellerpark bis zur Chausseestraßenbrücke. Hier soll die Panke so umgestaltet werden, dass Fische das Gewässer künftig ungehindert passieren können. Der nächste Abschnitt umfasst den weniger städtisch geprägten Teil der Panke nördlich des A10 Autobahnrings in Karow/Buch bis zur Landesgrenze nach Brandenburg. Der Ausbau der Panke im Sinne einer Renaturierung auf rund 17,6 km ist ein umfangreiches Projekt und wird über mehrere Jahre schritt- und abschnittsweise erfolgen. Die Planungsunterlagen wurden im Zuge des Genehmigungsverfahren zur Planfeststellung öffentlich ausgelegt und bekannt gemacht. Nach Durchführung eines Planfeststellungsverfahrens mit integrierter Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP) wurde das Vorhaben „Ausbau der Panke in den Bezirken Mitte und Pankow von Berlin, Phase II“ mittels Planfeststellungsbeschluss genehmigt. Als Träger des Vorhabens (TdV) liegt die Zuständigkeit in der Umsetzung bei der Abteilung V – Tiefbau der Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt (SenMVKU) im Fachbereich Gewässer. Das Nordhafenvorbecken im Ortsteil Wedding im Bezirk Mitte bildet den künstlich geschaffenen Endpunkt der Panke. Die Panke mündet aus östlicher Richtung kommend mit einem mehr als 2,00 m hohen Absturz in das Nordhafenvorbecken. Der Absturz stellte bisher ein unüberwindbares Hindernis für die Wanderung aquatischer Organismen von den Berliner Innenstadtgewässern in die Panke dar und musste deshalb mittels einer Fischwanderhilfe / Fischtreppe passierbar umgestaltet werden. An seiner westlichen Seite schließt das Nordhafenvorbecken an den Berlin-Spandauer-Schifffahrtskanal mit dem Nordhafen an und stellt damit die Schnittstelle zwischen dem Fluss Panke und der als Wasserstraße ausgebauten Kanalstrecke dar. Begonnen wurde der Bauabschnitt im Herbst 2021 mit umfangreichen Kampfmittelsondierungen und daran anschließenden Nassbaggerarbeiten zur Entschlammung des Nordhafenvorbeckens. Der ausgebaggerte Schlamm wurde anschließend beprobt und musste überwiegend als gefährlicher Abfall entsorgt werden. Daran anschließend wurde ein schadhafter Abschnitt der rechtsseitigen Uferwand des Nordhafenvorbeckens durch eine neue Uferwand ersetzt und mit dem Neubau der Fischwanderhilfe begonnen. Die Fischwanderhilfe wurde als teilbreites Raugerinne mit Beckenstruktur und Querriegeln errichtet. Die Querriegel unterteilen die etwas über 50 m lange Anlage in insgesamt 15 fischpassierbare Becken mit deren Hilfe der vorhandene Höhensprung ab dem Sohlabsturz hinunter ins Nordhafenvorbecken nunmehr überwunden wird. Ergänzend erfolgte der Einbau von zwei Buhnen vor der linken Uferwand zur Strömungslenkung im Nordhafenvorbecken. Zudem wurde der offene, kanalartige Pankeabschnitt zwischen der Chausseestraßenbrücke und dem Erika-Heß-Eisstadion durch den Einbau von sohlnahen Strukturelementen aus Steinnetzen und sogenannten Wirrgelegematten ökologisch aufgewertet. In diesem Abschnitt hatte die Panke bisher ein rein technisches, geradliniges Fließverhalten zwischen senkrechten Uferwänden auf einer glatten Betonsohle. Die Strukturelemente ermöglichen in dem sonst festgelegten Gewässer nunmehr einen geschwungenen Wanderkorridor, in dem ein Fisch seine natürlichen Bewegungsabläufe wie Wechsel zwischen durchströmten und strömungsberuhigten Zonen oder Richtungswechsel ungehindert durchführen kann. Damit werden die Voraussetzungen für eine erfolgreiche Fischmigration deutlich verbessert. Die Bautätigkeit im Planungsabschnitt Nordhafenvorbecken wurde zu Mitte 2024 erfolgreich abgeschlossen. Die Panke verläuft im Abschnitt nördlich des Autobahnrings als sandgeprägter Tieflandbach durch den Ortsteil Buch im Stadtbezirk Pankow. Das Ziel der Baumaßnahmen ist hier die Umsetzung der Bewirtschaftungsziele der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) und des Wasserhaushaltsgesetzes (WHG). Teil der Maßnahme sind demnach die Herstellung der ökologischen Durchgängigkeit im Gewässer sowie die Umsetzung weiterer Verbesserungen hinsichtlich Laufentwicklung, Gewässerprofil, Sohlen- / Uferstruktur und im Gewässerumfeld. Dazu sind neben dem Gewässeraus- und -umbau u.a. zwei Fischwanderhilfen sowie drei Gewässerfurten herzustellen. Zusätzlich sind im Schlosspark Buch schadhafte Böschungen aus Betongittersteinen der vorhandenen Parkbrücken über die Panke rückzubauen und durch eine neue Böschungssicherung zu ersetzen. Seit 2022 werden im Bereich der Pölnitzwiesen vorlaufend durchzuführende Brückenbaumaßnahmen – Neu- bzw. Ersatzneubau für zwei Fußgänger- / Radwegbrücken inklusive kleinerer Wasserbaumaßnahmen – durchgeführt. deren Abschluss in 2024 zu erwarten ist. Die Maßnahmen zum Gewässerumbau sollen nach endgültiger Fertigstellung der beiden Brücken dann ab Anfang 2025 folgen und voraussichtlich in 2026 abgeschlossen sein. Mit Beginn der Brückenbaumaßnahmen fand vor Ort ein Bürgertermin statt, bei dem sich Interessenten aus der Nachbarschaft zu den geplanten Maßnahmen im Bereich Pölnitzwiesen informieren konnten. Der Umfang der wesentlichen Arbeiten im Abschnitt lässt sich zusammenfassen: Neutrassierung des Flussbetts auf rund 1.000 m mit einem naturnahen, geschwungenem (mäandrierenden) Gewässerverlauf Herstellung von Aufweitungsbereichen und Flusslaufverlegungen auf rund 750 m mit Auenstufe inklusive standortgerechter Bepflanzung und neuer Böschungssicherung Neu- bzw. Ersatzneubau zweier Fuß- / Radwegbrücken >> Brücke Pölnitzwiesen und Brücke Ilse-Krause-Steg, Neubau eines Begleit- und Wirtschaftsweges am linken Pankeufer zwischen Kappgraben und alter Industriebahnbrücke, Bau einer Fischwanderhilfe als Umgehungsgerinne (Tümpelpass) im Abschnitt Pölnitzwiesen, Bau einer Fischwanderhilfe als raue Sohlgleite unterhalb der Wiltbergstraßenbrücke im Abschnitt Ortskern Buch, Aufwertung mehrerer Teilabschnitt der Panke bis Landesgrenze durch Einbau ökologisch wirkender Strukturelemente in Gewässersohle und Böschung sowie Herstellung kleinerer Uferanrisse (Mindesthabitat), Bau von drei Furten zur Querung des neuen Pankeverlaufs für landwirtschaftliche Fahrzeuge, Rückbau der Sudauer Brücke und Neubau als Rohrdurchlass mit Anschluss an den Radfernweg Berlin – Usedom, Abschnittsweise Teilverfüllung des alten Flusslaufs der Panke, Umbau der Einmündung des Kappgrabens zu einem naturnahen Einlauf mit fischdurchgängigem Anschluss an die Panke, Sanierung schadhafter Böschungssicherungen an den 5 Schlossparkbrücken über die Panke, Rückbau einer bestehenden Sohlschwelle (Querbauwerk 14).
Die oekologische Versuchsfarm des Instituts fuer Oekologie der Pflanzen im ariden Suedwesten Afrikas wird von einem Salzfluss durchschnitten, dessen Flussbett und Flussufer auf ca 10 km Laenge und 200 m Breite von dichten Phragmites-Bestaenden bewachsen wird. An diesen Bestaenden werden produktionsbiologische Untersuchungen durchgefuehrt mit dem Ziel, die Eignung von Phragmites australis als nachwachsender Rohstoff zu charakterisieren.
Die aktuellen Katastrophenhochwässer in Mitteleuropa lassen die Frage der zu erwarten-den Größenordnung von Hochwässern insbesondere auch vor dem rezenten Klimawandel laut werden. Aus historischer Zeit bieten die überlieferten Hochwasserstände u.a. von Rhein und Main einen bislang unzureichenden Informationsschatz. Hier besteht jedoch das Problem, dass die historischen Hochwasserstände wegen des Ausbaus der Flüsse zu Schifffahrtsstraßen und der Einengung der Auen durch Bebauung nicht direkt in heutige Zeit übertragen werden können. Die Rekonstruktion der Scheitelabflüsse der Hochwasser in historischer Zeit steht vor methodischen Schwierigkeiten, die bearbeitet werden sollen, um durch die Übertrag des Abflusses adäquate heutige Wasserstände bestimmen und so das aus dem historischen Erfahrungsschatz überlieferte Wissen heute besser nutzen zu können. Der Hochwasserscheitelabfluss in historischer Zeit wird durch Analyse der hydraulischen Verhältnisse der ursprünglichen Flussbetten und -auen rekonstruiert. Dabei werden die aus der Flächennutzung bzw. Gerinnebeschaffenheit resultierende hydraulische Rauigkeit, die darauf basierende jeweilige Fließgeschwindigkeit und schließlich der resultierende Abflussanteil bestimmt. Eine analoge Vorgehensweise für rezente, gemessene Hochwasser dient der Kalibrierung. Abschließend werden die Untersuchungsmethoden mit den Ergebnissen methodisch anderer Ansätze verglichen und zu rezenten Extremhochwässern in Beziehung gesetzt.
Excessive nutrient input largely impacts community structure and functioning of stream ecosystems in Central Europe (eutrophication). Within this project, we aim to evaluate the eutrophication potential of stream ecosystems. As a first step to achieve this aim, main control mechanisms influencing stream eutrophication have to be identified. We will analyze the impact of soil nutritional status (especially phosphorus), soil storage capacity, and soil nutrient release as well as land use on periphyton-grazer interaction. Therefore, we will study the periphyton-grazer interaction in the running water of 4 small catchments that differ with respect to their nutritional status, speciation and release at a forest site and an pasture site. In the field survey we will study (1) The input of macro nutrients (P and N), (2) community structure and biomass of periphyton and grazers, (3) emergence and (4) complexity of the food web and compare the results among the catchments. The periphyton-grazer interaction along nutrient gradients will be studied in more detail using laboratory flumes. By the use of geostatistical and remote sensing techniques we will interpolate macro nutrient input, -speciation and seasonality for the different catchments and link this information to periphyton quantity and quality as well as to periphyton-grazer interaction.
Wechselwirkungen zwischen dem Ozean und der Troposphäre sind für viele Prozesse in beiden Systemen wichtig. Ein Schlüsselprozess stellt der Austausch von Spurengasen zwischen der Atmosphäre und dem Ozean dar. Die Emission von Dimethylsulfid (DMS) stellt die größte natürliche Quelle für reduzierten Schwefel in die Atmosphäre dar. Dort kann DMS zu Schwefeldioxid, Schwefelsäure oder Methansulfonsäure oxidiert werden. Diese Verbindungen sind wichtige Vorläufersubstanzen für sekundäre Aerosole, die den natürlichen Strahlungshaushalt und die Wolkenbildung beeinflussen können. Die chemische Prozessierung, d.h. die sekundäre Bildung und Oxidation von DMS-Oxidationsprodukten, ist jedoch noch immer schlecht verstanden. Daher ist die Implementierung in aktuelle Multiphasenchemiemechanismen und Klimamodellen begrenzt, wodurch die aktuellen Vorhersagen noch sehr unsicher sind. Um die bestehenden Lücken in unserem Verständnis der DMS-Multiphasenchemie weiter zu schließen, zielt das Projekt ADOniS darauf ab, (i) fortgeschrittene Laboruntersuchungen zur Gas- und Flüssigphasenchemie von DMS-Oxidationsprodukten durchzuführen, (ii) ein fortgeschrittenes Multiphasen-DMS-Chemiemodul zu entwickeln und (iii) Prozess- und 3D-Modelluntersuchungen durchzuführen. Die vorgeschlagenen detaillierten Laboruntersuchungen konzentrieren sich auf die OH-Oxidation von Gasphasenprodukten der ersten Generation, Hydroperoxymethylthioformat (HPMTF) und Dimethylsulfoxid (DMSO), sowie auf die Bildung von DMS-Oxidationsprodukten der zweiten Generation. Die detaillierten mechanistischen Untersuchungen werden mit einem Freistrahl-Strömungsreaktor durchgeführt. Weitere kinetische und mechanistische Untersuchungen werden sich auf die Chemie von DMS-Oxidationsprodukten in der wässrigen Phase konzentrieren. OH Radikalreaktionen von HPMTF-Surrogaten werden mit Hilfe eines Laser Flash Photolysis - Long Path Absorption (LFP-LPA) Systems untersucht. Weiterhin wird die Oxidation von MSA/MS- durch OH(aq) und die Oxidation von MSIA/MSI- durch O3(aq) in wässriger Phase untersucht. Ferner soll die Aufnahme von wichtigen DMS-Oxidationsprodukten an verschiedenen Aerosolpartikeln durch Kammerstudien untersucht werden. Die Bildung von DMS-Oxidationsprodukten in der Gasphase und deren Aufnahme auf injizierten Aerosolpartikeln wird mit einem CI-APi-TOF Massenspektrometer gemessen. Basierend auf den Ergebnissen der Laborstudien wird ein fortschrittliches DMS-Reaktionsmodul entwickelt und anschließend im Multiphasenchemiemodell SPACCIM für detaillierte Prozessstudien eingesetzt. Die gewonnenen Erkenntnisse über die wichtigsten DMS-Oxidationswege werden dann die Grundlage für eine aktualisierte Behandlung DMS in globalen Klimachemiemodellen (CCMs), hier ECHAM-HAMMOZ, bilden. Schließlich werden Simulationen mit ECHAM-HAMMOZ die Auswirkungen des verbesserten DMS-Mechanismus auf die globale atmosphärische DMS-Chemie untersuchen und die Auswirkungen auf das Klima und die zukünftige Sensitivität bewerten.
Das Verhalten anthropogener Schadstoffe im Landschaftsmaßstab stellt eine der größten Herausforderungen heutiger Umweltwissenschaften dar. Forschungsergebnisse der letzten zehn Jahre haben wiederholt gezeigt, dass Umsatzraten von Schadstoffen, die im Labor ermittelt wurden, im Widerspruch zu Feldbeobachtungen stehen. Dies weist darauf hin, dass wir die relevanten Prozesse, die den Schadstoffumsatz in der Natur bestimmen, nur unvollständig verstehen. Entsprechend sind wir nicht in der Lage, zukünftige Entwicklungen der Wasser- und Bodenqualität in Folge des Klima- und Landnutzungswandels zuverlässig vorherzusagen. Der SFB CAMPOS beruht auf der Hypothese, dass auf der Feldskala Prozesse maßgeblich sind, die in Laborexperimenten nur schwer zu erfassen sind. Viele Schadstoffe, die unter Laborbedingungen vergleichsweise schnell abgebaut werden, zeigen eine unerwartete Langlebigkeit im Feld; sie werden in Böden und Grundwasserleitern über lange Zeiträume gespeichert und können noch Jahre, nachdem der anthropogene Eintrag aufgehört hat, nachgewiesen werden. Während wichtige, aber langsame Prozesse in Laborstudien möglicherweise übersehen werden, erschwert die ausgeprägte hydrologische und biogeochemische Dynamik die Interpretation konventioneller Beobachtungskampagnen im Feld. CAMPOS zielt darauf ab, reaktive Landschaftselemente zu identifizieren und ihre Prozessdynamik mit ausführlichen Feldstudien zu biogeochemischen Umsätzen von Schadstoffen in einer beispiellosen Auflösung zu quantifizieren. Derartige Studien sind erst durch den enormen Fortschritt in der Analytik und Messtechnik der letzten Jahre (z.B. substanzspezifische Isotopen- und Enantiomeranalytik, 'non-target screening', Bioanalytik, insitu Sensoren, molekularbiologische Techniken inklusive omics) ermöglicht worden, die bislang noch nicht in gezielten Felduntersuchungen kombiniert wurden. Jedes im SFB vorgesehene Projekt vereinigt Expertise aus unterschiedlichen Disziplinen, die notwendig sind, um den Verbleib von Schadstoffen in der Natur zu verstehen. Die untersuchten Landschaftselemente umfassen Fließgewässer, den Übergang zwischen Gerinnen und dem Untergrund, Transekten im Grundwasser sowie verschiedene Bodenkompartimente. Ein neuer stochastischer Modellieransatz ermöglicht es, den reaktiven Stofftransport im Landschaftsmaßstab prozessbasiert zu modellieren und die damit verbundene Unsicherheit zu quantifizieren. Unser neuartiger multidisziplinärer Ansatz quantifiziert das langfristige Verhalten anthropogener Schadstoffe in der Umwelt, indem Einzugsgebiete als biogeochemische Reaktoren betrachtet werde. CAMPOS trägt somit zum Fortschritt der Umweltwissenschaften bei und schafft die Grundlage für realistischere Projektionen der zukünftigen Boden- und Wasserqualität unter den Bedingungen des Klima- und Landnutzungswandels.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 301 |
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| Zivilgesellschaft | 1 |
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| Topic | Count |
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| Boden | 363 |
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