Veranlassung „Algenblüten“ sind deutlich sichtbare Zeichen für die multiplen Belastungen, denen unsere Binnengewässer ausgesetzt sind, wie z. B. Nährstoffeinträge, Folgen des Klimawandels – insbesondere Dürren und Starkregen – oder physische und biologische Strukturveränderungen. Diese können mit erheblichen Nutzungseinschränkungen einhergehen. Das massenhafte Fischsterben in der Oder 2022 hat eindrücklich gezeigt, welche Auswirkungen auf Ökosysteme durch das Freisetzen von Algentoxinen entstehen können, und dass dafür verantwortlichen Prozesse möglicherweise so schnell und großräumig ablaufen, dass klassische Monitoring-Strategien diese nicht erfassen. Die Gewässerfernerkundung bietet die Möglichkeit, Algenblüten über die Chlorophyll-a-Konzentration großflächig mittels Satellitendaten zu erheben und Informationen in nahe-Echtzeit bereitzustellen. Eine bundesweite Überwachung von Algen in Fließ- und Standgewässern ist aufgrund des umfassenden Copernicus-Programms der EU technisch möglich und inhaltlich notwendig, um den Behörden zukünftig ein effizientes Gewässermonitoring und z. B. eine Früherkennung kurzzeitig auftretender Ereignisse mit Algenmassenentwicklungen zu ermöglichen. Zudem bieten die Daten wichtige Informationen für die Bewirtschaftung von Trinkwassertalsperren und Badegewässern. Ziele - Automatisierte, skalierbare Ableitung von Chlorophyll-a-Konzentrationen und ergänzenden Gewässergüteparametern aus räumlich- und zeitlich hochaufgelösten, großflächig verfügbaren Satellitendaten für Beispielgewässer (Fließ- und Standgewässer). - Kalibrierung, Validierung und Qualitätssicherung der erzeugten Daten mittels vorhandener In-situ-Daten - Entwicklung und automatisierte Erzeugung anwendungsbezogener, maßgeschneiderter Indikatoren, Produkte und Visualisierungen - Entwicklung einer digitalen Anwendung auf der Cloud-Plattform CODE-DE inkl. Bereitstellung der erzeugten Daten und Produkte - Planspiele für konkrete Anwendungsfelder – u. a. zur Einbindung von Fernerkundung in die Berichterstattung Der Algenmonitor wird auf diesen Grundlagen eine wissenschaftlich fundierte Anwendung demonstrieren, die für den behördlichen Einsatz frei verfügbare, zeitlich hochaufgelöste Gewässerfernerkundungsdaten von Beispielgewässern zur Verfügung stellt. Da die Anwendung auf Open-Source-Bausteinen beruht, schafft dies eine Basis für eine Skalierung auf das ganze Bundesgebiet. Die Bundesanstalt für Gewässerkunde, das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung und das Umweltbundesamt starteten im August 2024 das Verbundprojekt „Algenmonitor“, gefördert vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV).Grundlegende Ziele des Verbundprojektes sind, auf Basis von Satellitendaten räumlich- und zeitlich hochaufgelöste Chlorophyll-a-Konzentrationen, für die Anwendungen maßgeschneiderte Produkte und weitere spezifische Indikatoren für (schädliche) Algenblüten bereitzustellen. Die Anwendung des Algenmonitors soll in diesem Projekt anhand von Beispielgewässern erprobt werden; angestrebt sind je nach Verfügbarkeit von In-situ-Daten mindestens drei große Fließgewässer und drei Standgewässer. Die erforderlichen Prozessierungsschritte werden auf der cloudbasierten Prozessierungsplattform CODE-DE implementiert. Anhand der Beispielgewässer können dieprozessierten Gewässerfernerkundungsdaten von Flüsse und Seen mit In-situ-Daten des Bundes, der Bundesländer und aus wissenschaftlichen Messnetzen (z. B. eLTER) validiert und ergänzt werden. Durch die Einbeziehung der Copernicus-Daten und -Dienste entsteht eine Grundlage, die es den Behörden von Bund und Ländern potentiell ermöglicht, wichtige Wassergüte-Parameter für die bundesweite Gewässerüberwachung großflächig zu erheben und in Wert zu setzen. Ziel des Vorhabens ist es, Gewässerfernerkundungsdaten für die weitere Verwendung zu erschließen und konkrete Anwendungsmöglichkeiten aufzuzeigen.
Ziel des Vorhabens ist die Digitalisierung des Datenmanagements und der Datenbereitstellung zu Klimafolgen und der Anpassungsstrategie des Bundes, um das Datenangebot für verschiedene Informationsbedarfe nutzbar zu machen und für die konsequente Steuerung zeitnah Informationen und Daten über Klimawandelfolgen und Anpassung zu erfassen und bereit zu stellen. Dazu sollen künftig quantifizierte Informationen über Schäden und Kosten physischer Klimawirkungen, die Anpassung auf subnationaler Ebene in Bundesländern und Kommunen und in den Sektorpolitiken, sowie die Finanzierung von vorsorgenden Anpassungsmaßnahmen der öffentlichen Hand (Bund, Länder, Kommunen) systematisch und kontinuierlich erfasst werden. Bereits vorhanden ist das Monitoringsystem zur DAS, das derzeit alle vier Jahre über Klimawirkungen und Anpassung anhand eines ressortabgestimmten Indikatorensystems auf nationaler Ebene berichtet. Im Vor-haben wird das Datenmanagement des Monitoringsystems zur DAS weiterentwickelt und mit dem im Aufbau befindlichen Datennutzungskonzept des UBA abgestimmt. Eine vergleichende Betrachtung vorhandener Umsetzungsmöglichkeiten vor dem Hintergrund laufender UBA Entwicklungen (z. B. DataCube), bestehenden IT-Infrastrukturen (Hosting und Datenmanagement UBA intern) sowie externen Optionen (Cloud) soll vorgenommen werden. Soweit möglich und fachlich sinnvoll, sollen bestehende Infrastrukturen oder Produkte genutzt bzw. auf laufende Prozesse aufgesetzt werden. Die Erfassung und Digitalisierung von quantifizierten Informationen über Schäden und Kosten physischer Klimawirkungen (Klimaschadenskataster) und die Finanzierung von vorsorgender Anpassung der öffentlichen Hand (Bund, Länder, Kommunen) soll neu aufgebaut werden. Dazu kann auf bereits vorhandenen methodischen Konzepten aufgesetzt werden. Notwendig ist die (Weiter)Entwicklung eines methodischen Konzepts für die systematische Erfassung von Informationen über Anpassungsfortschritte auf subnationaler Ebene und in den Sektorpolitiken und die Vorbereitung der Umsetzung. Es sollen Konzepte sowie institutionelle Vorschläge erarbeitet werden, mit denen Akteure auf subnationaler Ebene in die Lage versetzt werden, an den Bund zu berichten. Die Ergebnisse des Vorhabens 'Adaptation Data Base' werden in die UBA Datenstrategie und die darin abgeleiteten Maßnahmenvorschläge zum Datenmanagement und zur Datenbereitstellung eingegliedert. Im Eigenforschungsvorhaben sollen aus Fernerkundungsdiensten Verfahren zur Überwachung von Klimafolgen entwickelt und erprobt werden. Beispielsweise wird erwartet, dass aus dem Katastrophen- und Krisendienst von Copernicus mittelfristig Eingangsdaten für ein Klimaschadenskataster abgeleitet werden könnten. Im Ergebnis würde eine mittelfristige Ergänzung von in-situ-Daten zu Klimafolgen und Anpassungsmaßnahmen möglich.
Im Klimasystem der Arktis spielen Aerosolpartikel eine bedeutende Rolle für das Verständnis der schnellen Erwärmung. Durch die niedrige Hintergrundkonzentration sind lokale Neubildungs-Ereignisse eine wichtige Quelle, und können signifikant zu Wolkenkondensationskeimen beitragen. Aufgrund der schweren Erreichbarkeit gibt es insbesondere wenig Messungen zur vertikalen Verteilung von Aerosolpartikeln in der Arktis. Die Aerosol-Konzentration ist stark variabel in Raum und Zeit, und daher schwierig in Modellen abzubilden. Räumliche Verteilung und zeitliche Variabilität auf kleinen Skalen hängen von den Umgebungsbedingungen ab, wie der Stabilität der Atmosphäre, Wolken, Orographie und Oberflächeneigenschaften. Daher untersucht das Projekt AIDA (Aerosol-Variabilität und Interaktion mit Umgebungsbedingungen basierend auf der kleinskaligen vertikalen und horizontalen Verteilung bei Messungen in der Arktis) die kleinskalige Variabilität am Standort Ny-Alesund in Spitzbergen, einem natürlichen Labor von kleinskaligen Kontrasten in den Umgebungsbedingungen, mit einer Kombination von zeitgleichen Fesselballon- und Drohnen-Messungen, die in die bestehenden, kontinuierlich messenden Observatorien in Ny-Alesund und auf dem Zeppelinberg eingebettet werden. Die Messungen sind für die Übergangszeit zwischen Arktischem Dunst mit überwiegend Ferntransport im Frühling und überwiegend lokal gebildeten Aerosolpartikeln im Sommer geplant. Drohne und Fesselballon sind mit ähnlichen Aerosol-Sensoren ausgerüstet: Die wichtigsten Messgeräte sind dabei jeweils zwei parallel betriebene Kondensationskernzähler mit unterschiedlicher unterer Nachweisgrenze im Größenbereich 3-20 nm, um neu gebildete Aerosolpartikel nachzuweisen. Ein leichtes Aerosol-Größenspektrometer kommt zum ersten Mal auf dem Ballon zum Einsatz, um die Aerosol-Größenverteilung zwischen 8 und 300 nm zu messen. Außerdem sind Sensoren für größere Aerosolpartikel implementiert, um die Neubildung von Aerosolpartikeln in Abhängigkeit von bereits existierendem Aerosol und dem Beitrag von Ferntransport zu untersuchen. Temperatur und Feuchte werden mit hoher zeitlicher Auflösung gemessen, um den Einfluss von Stabilität und vertikaler Durchmischung zu charakterisieren. Der dreidimensionale Windvektor wird gemessen, da das lokale Windfeld sehr stark von der lokalen Orographie geprägt ist. Es wird erwartet, dass die kleinskalige Variabilität der thermodynamischen Bedingungen einen signifikanten Einfluss auf die Neubildung und das Wachstum von neu gebildeten Aerosolpartikeln hat. Die Daten der horizontalen und vertikalen Verteilung der Aerosol-Partikel werden anschließend analysiert in Zusammenarbeit mit den Partnern, die komplementäre Mess-Systeme in Ny-Alesund, auf dem Zeppelin-Berg und an anderen arktischen Standorten betreiben. Die Ergebnisse tragen bei zu einem besseren Verständnis der kleinskaligen Verteilung von Aerosolpartikeln, deren Entstehung, Wachstum und vertikalen Transportprozesse.
As part of the MOSES Project, in April 2023 methane measurements were started in the north-western part of the island Heligoland in the German Bight (North Sea). The objective was to complement the measurements of the Sternfahrten to identify the carbon cycle and its flow from the start of the Elbe river into the North Sea. Therefore, a Contros methane sensor for dissolved methane was deployed under water at about 10 to 12 meter depth (depending on the tide) close to the underwater observatory (UW-OBS) MarGate (54°11' N, 7°52' E), from the COSYNA Project. To ensure correct values latter was cleaned frequently from growing organisms by scientific divers. The present data contains the data from 2024, the second year running the sensors. Based on the concentrations of dissolved methane the methane emissions (diffusive flux) was calculated.
Underway bio-optical sensor measurements of chlorophyll a and turbidity were acquired along the cruise track of RV MARIA S. MERIAN cruise MSM97/2. Measurements were collected with two autonomous measurement systems (RSWS), which are located at 6.5 m below the sea surface. Usually, the RWS-System with measuring container 1 and 2 (MC1 and MC2) interchanged after 6 hours. Only en route data was collected and quality controlled. No data from stationary measurements (in situ) were included. Quality Control specifically for biogeochemical measurements had been applied. For details to all processing steps see Data Processing Report.
As part of the MOSES Project, in April 2023 methane measurements were started in the north-western part of the island Heligoland in the German Bight (North Sea). The objective was to complement the measurements of the "Sternfahrten" to identify the carbon cycle and its flow from the start of the Elbe river into the North Sea. Therefore, a Contros methane sensor for dissolved methane was deployed under water at about 10 to 12 meter depth (depending on the tide) close to the underwater observatory (UW-OBS) MarGate (54°11' N, 7°52' E), from the COSYNA Project. To ensure correct values latter was cleaned frequently from growing organisms by scientific divers. The present data contains the data from 2023, the first year running the sensors. Based on the concentrations of dissolved methane the methane emissions (diffusive flux) was calculated.
The Sternfahrt-10 of the MOSES campaign, from 29th August until the 15th of September 2023, had two objectives. One was to follow the dispersion of pollutants, previously observed during the Elbe-Freshwater and Elbe-Tidal cruises, transported by the Elbe water into the North Sea. And second, on this occasion, the distribution of the Elbe water within the German Bight should be followed. To realize this, two drifter groups were deployed in the southern and, respectively, northern branch of the Elbe valley, which were continuously monitored by scientists at the Hereon institute. Further, the drifters were subsequently followed by three ships (RV Ludwig Prandtl, RV Littorina, RV Mya II), for in total three weeks, to measure hydrographic parameters multiple times along their journey. Additionally, to this stationary sampling, basic hydrographic parameters and dissolved methane were measured continuously along the tracks (content of the presented dataset). To ensure the comparability of the data from all three vessels a container was transferred from ship to ship. This "MOSES laboratory-container" was equipped with several sensors, amongst others a pocket FerryBox and a Greenhouse Gas Analyser (Los Gatos). The Ludwig Prandtl started the campaign on August 29th in Cuxhaven and deployed the drifters in the respective areas of the Elbe outflow section of the German Bight. Until the 1st of September the crew followed the drifters to sample this water body. Not all drifters could be reached every day, because it was too shallow, in this case the vessels occupied MOSES hydrographic stations from previous Sternfahrt cruises. On September 4th the vessel Littorina took over and started the second part of the campaign navigating from Cuxhaven to Heligoland covering as many drifter positions as possible. Until the 7th of September the crew sampled in the north eastern part of Heligoland up to Büsum. The handover of the container for the last episode of the cruise took place in Heligoland to the vessel Mya II. From there the crew navigated on September 12th towards west off the island Amrum. In the following days until September 14th, they sampled west off Heligoland to west off St. Peter-Ording. For more details about the exact tracks of the ships, have a look at the added map. More detailed information about the MOSES project and the Sternfahrten, see article cited in references.
The dataset is about temporal variability of dissolved methane along the freshwater-sea continuum in northern Germany. Sensors were installed at fixed stations at in total three sites at different water depths. This dataset is from the station in Heligoland (54.1833 N, 7.8667 E) at about 9-12m depth (depending on the tide). The data was obtained between 27 April and 28 October in high frequency measurements (1 min) with a methane sensor from Kongsberg (4H Jena model CONTROS HydroC CH4,). Methane concentrations were calculated according to manufacturer's instructions, based on temperature and salinity values from UW-node Heligoland (Fischer, Philipp; Happel, Lea; Brand, Markus; Eickelmann, Laura; Lienkämper, Miriam; Bussmann, Ingeborg; Anselm, Norbert; Brix, Holger (2022): Hydrographical time series data of Helgoland, Southern North Sea, 2021. PANGAEA, https://doi.org/10.1594/PANGAEA.950173). A gap in the salinity data was replaced with the median value of the observed time span (31.66). For the quality control of the data a local range of 0.1 – 1000 nmol/L was set, a technical range for the pump power 2 – 8. Watt, a spike and gradient value of 1. For a more detailed description see the article cited in References.
Niederschlag ist eine wichtige, aber schlecht verstandene Komponente unseres Klimasystems. Die genauen Prozesse, durch die Eiskristalle, flüssiges Wasser, Wolkendynamik und Aerosolpartikel bei der Niederschlagsbildung zusammenwirken, sind nicht ausreichend verstanden. Da überall außer über den subtropischen Ozeanen der meiste Niederschlag in Wolken über die Eisphase gebildet wird, sind die Prozesse der Schneefallbildung nicht nur in den polaren, sondern auch in den mittleren Breiten von großer Bedeutung: Wachstum in übersättigter Luft führt zu unzähligen Kristallformen, die von Temperatur, Feuchtigkeit und deren turbulenten Schwankungen abhängen. Durch Aggregation verbinden sich einzelne Kristalle zu komplexen Schneeflocken. Bereifung beschreibt das Anfrieren kleiner Tröpfchen an den Eiskristallen, so dass diese schnell an Masse gewinnen. Dadurch ist die Form der Schneeteilchen - wenn sie beobachtet wird, bevor das Teilchen zu einem Regentropfen schmilzt - ein Fingerabdruck der vorherrschenden Prozesse während der Schneefallbildung. In EMPOS schlagen wir vor, diese Fingerabdrücke zu nutzen, um zu quantifizieren, wie die verschiedenen Prozesse der Schneefallbildung zu Masse oder Häufigkeit des Gesamtniederschlag beitragen. Zu diesem Zweck werden wir die Datenprodukte des innovativen Video In Situ Snowfall Sensors (VISSS) weiterentwickeln, um Riming und Aggregation während einer speziellen Messkampagne in Hyytiälä, Finnland, zu quantifizieren. Die Beobachtungen werden mit dem ICON-Modell verglichen, in welches das fortschrittliche P3 Mikrophysikschema (Predicted Particle Properties) mit einem neuartigen Ansatz zur Behandlung von bereiften Partikeln implementiert ist. Durch dieses kombinierte Beobachtungs- und Modellierungsprojekt wird es möglich zu quantifizieren, wie die einzelnen Wolkenprozesse an der Schneefallbildung beteiligt sind, und zwar in Bezug auf die Häufigkeit des Auftretens und die Gesamtschneemasse. Darüber hinaus werden wir diese Wolkenprozesse in Abhängigkeit von makrophysikalischen Wolkeneigenschaften wie Wolkentiefe und synoptischen Einflüssen analysieren. Auf der Grundlage von Vergleichen zwischen Modell und Beobachtungen, die sowohl mittels Fallstudien als auch für einen längeren Zeitraum durchgeführt werden, werden wir die Schneefallsimulation in ICON im Standard-Zweimomentenschema und im P3-Mikrophysikschema bewerten und verbessern.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 105 |
| Europa | 24 |
| Global | 2 |
| Land | 6 |
| Schutzgebiete | 1 |
| Wirtschaft | 2 |
| Wissenschaft | 89 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 30 |
| Förderprogramm | 86 |
| Text | 5 |
| unbekannt | 34 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 19 |
| Offen | 127 |
| Unbekannt | 9 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 68 |
| Englisch | 99 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 4 |
| Datei | 28 |
| Dokument | 1 |
| Keine | 83 |
| Webseite | 41 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 134 |
| Lebewesen und Lebensräume | 134 |
| Luft | 105 |
| Mensch und Umwelt | 155 |
| Wasser | 129 |
| Weitere | 155 |