Das Projekt "Freezing tolerance of genetically enhanced amylopectin starch potatoes (event AV43-6-G7) (BASF Freezing)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V., Institut für Landschaftsbiogeochemie durchgeführt. Tubers of commonly grown potatoes (Solanum tuberosum L.) that remain in the field after the harvest are normally killed by temperatures of below -3°C. However, the recent absence of severe winters has allowed potatoes to survive the cold season and to multiply at a prolific rate. The volunteers are hosts for many potato diseases and compete with rotational crops for light, water and nutrients and hence are controlled through an integrated management approach. Modifications by conventional breeding or a transgenic approach may influence ecological parameters such as the frost tolerance and the tubers' ability to develop volunteer potatoes. The objective of the study was to evaluate the freezing tolerance of a transgenic 'amylopectin potato' in comparison to the isogenic control and two reference varieties. The frost hardiness of the tubers was tested in climate chamber experiments under different frost regimes.
Das Projekt "Wolken-Eis-Berg-Experiment - CIME" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (IFT), Abteilung Physik durchgeführt. Das CIME (Cloud Ice Mountain Experiment) Feldexperiment wurde auf dem Puy de Dome, Frankreich, in unterkuehlten Wolken durchgefuehrt. Aus Mangel an in-situ Messungen zu Multiphasenprozessen in Mischphasenwolken, wurde CIME ins Leben gerufen, mit dem Ziel die Veraenderungen von Wolkeninhaltsstoffen bei der Transformation von unterkuehlten Wolken zu Eiswolken, sowie bei deren Wachstum zu erforschen. In den wenigen theoretischen Wolkenmodellen, die die Eisphase beruecksichtigen wird angenommen, dass beim Gefrieren eines Tropfens die Wolkeninhaltsstoffe unveraendert im Eiskristall erhalten bleiben. Dabei ist keineswegs bekannt, ob etwa Material nicht doch waehrend des Gefrierens transformiert oder zwischen den Phasen umverteilt wird. Waehrend des Experimentes wurde der Gehalt an wichtigen Spurengasen und Aerosolpartikeln in Wolkentroepfchen untersucht, indem diese im virtuellen Gegenstromimpaktor (CVI) abgedampft und die freigesetzten Gase und nichtfluechtigen Partikel gemessen wurden. Gleichzeitig wurden analoge Untersuchungen fuer die interstitiellen Bestandteile der Wolke in einem Rundduesenimpaktor (RJI) durchgefuehrt. In einem zweiten Schritt des Experimentes wurden die unterkuehlten Wolken mit Hilfe von Inertgasen wie Propan und CO2 in die Eisphase transformiert, mit nachfolgend analoger Analyse in CVI und RJI. Dies erlaubte eine vergleichende Betrachtung der physikalisch-chemischen Eigenschaften von Wolkentroepfchen und Eiskristallen, sowie deren Interaktion mit der jeweiligen interstitiellen Phase.
Das Projekt "Modellvergleichende Analyse von CDR Methoden (CDR-MIA)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V. durchgeführt. Die voranschreitenden, anthropogenen CO2-Emissionen verändern das Klima mit bedrohlichen, weit reichenden und irreversiblen Auswirkungen. Daher steigt das Interesse an sogenannten Carbon Dioxide Removal (CDR) Maßnahmen, um so zusätzlich zur Migration und Adaption, die Möglichkeit negativer Emissionen zu eröffnen. Die potenziellen positiven und negativen Auswirkungen durch CDR sind jedoch nicht ausreichend verstanden und quantifiziert. Das Hauptziel des Projektes ist die Analyse der Experimente aus der 1. Phase des Carbon Dioxide Removal Model Intercomparison Projects (CDR-MIP), um das Potenzial und die Risiken großskaliger CDR Methoden besser bewerten zu können. CDR-MIP ist eine neu gegründete Initiative, die eine Reihe von Erdsystemmodellen zusammenbringt, um CDR in einem einheitlichen Rahmen zu untersuchen. Die erste Projektphase, bestehend aus idealisierten Experimenten zu CO2 Entnahme aus der Atmosphäre, Aufforstung und Ozean-Alkalinisierung. Sie dient der Beantwortung folgender Kernfragen a) Reversibilität der Klimaänderung (z.B. zu heutige oder vorindustrielle CO2 Konzentration in der Atmosphäre) und b) potenzielle Wirksamkeit, Feedbacks, zeitlicher Rahmen und Nebenwirkungen unterschiedlicher CDR Maßnahmen. Die bisherige Arbeit diente der Entwicklung der Struktur des CDR-MIPs und weltweit haben sich einige Modellgruppen dazu bereit erklärt die entsprechenden Simulationen durchzuführen. Das Projekt beruht bislang auf freiwilliger Basis. Das macht eine schnelle Verarbeitung der Ergebnisse unwahrscheinlich. Folglich wird eine gezielte Förderung benötigt, um eine zeitnahe Analyse der Ergebnisse und deren öffentlichen Verbreitung zu gewährleisten. Die Analyseergebnisse sollen darüber hinaus die angenommenen Effektivität von CDR Technologien in den 'Integrated Assessment Model (IAM) - generierten Shared Socioeconomic Pathway (SSP) Szenarien informieren, welche die Forschung und Bewertung des Klimawandels unterstützen. Bislang werden bei in den IAM Simulation mit CDR keine Feedbacks des Kohlenstoffkreislaufes berücksichtigt. Eine Wissenslücke die wir schließen wollen. Wir schlagen vor die Ergebnisse aus CDR-MIP zu nutzen, um eine auf den Feedbacks im Kohlenstoffkreislaufes basierende Discount-Rate zu berechnen, die dann für die Kalibrierung der SSP Szenarien und erneuter Modellläufe in einem IAM genutzt werden kann. Zusätzlich werden neue Experimente erstellt und durchgeführt, um die Reaktion des Klimasystems auf die gleichzeitige Anwendung mehrerer CDR Methoden analysieren zu können. Die Kombination der Methoden basiert auf den gegebenen CDR-MIP Experimenten und beinhaltet z.B. eine Kombination von Aufforstung und der Ozean-Alkalinisierung. Anschließende Analysen ermöglichen den Vergleich der Wirksamkeit und Risiken kombinierter und einzelner CDR Methoden. Die Projektergebnisse würden eine umfassende Bewertung von CDR bieten, die allen Projekten innerhalb des SPP verfügbar gemacht und mit den Projektpartnern iterativ diskutiert werden.
Das Projekt "A functional group and life history approach to predicting plant community response to climate and land-use change" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eberhard Karls Universität Tübingen, Fachbereich Biologie, Institut für Evolution und Ökologie, Abteilung Vegetationsökologie durchgeführt. Zwei Hauptfaktoren, welche die zukünftige Entwicklung von Ökosystemen beeinflussen werden, sind Klima- und Landnutzungswandel. Unser Wissen darüber, wie einzelne Komponenten einer ökologischen Gemeinschaft auf diese beiden Elemente einzeln und in Kombination reagieren werden, ist höchst unvollständig. Ebenso kennen wir die Mechanismen nicht, welche zu einer besonderen Resistenz oder Vulnerabilität einer Gemeinschaft gegenüber solchen Änderungen führen. Wir schlagen einen neuartigen Ansatz vor, welcher die Antworten von Arten auf Klimaänderungen vorhersagen kann, indem diese in Gruppen unterschiedlicher Klimatypen eingeteilt wurden (z.B. Arten, welche häufiger in trockeneren/wärmeren oder feuchteren/kühleren Habitaten vorkommen). Verglichen mit anderen Ansätzen könnte sich dieser als ein einfach anzuwendender und sehr aussagekräftiger Weg herausstellen, um die Schnelligkeit und das Ausmaß von Klimawandeleffekten in Pflanzengemeinschaften weltweit zu untersuchen. Dieser neuartige climatic group approach wurde von uns bereits erfolgreich angewandt, um die Antwort von Pflanzengemeinschaften in Trockengebieten auf Langzeitmanipulationen von sowohl Klima als auch Beweidung zu verfolgen. Obwohl diese Gruppen eine erstaunliche Vorhersagekraft aufweisen, bleiben zwei wichtige Fragen bezüglich ihrer Anwendbarkeit offen: Wir wissen nichts über 1) die mechanistischen Arteigenschaften, welche den beobachteten Antworten zugrunde liegen und darüber, 2) ob diese Gruppen auch in anderen Habitaten anwendbar sind. Wir schlagen einen multidisziplinären Ansatz vor, um die angemessene Anwendbarkeit dieser climatic species groups zu testen. Mit einer Kombination von statistischen Analysen, einem gezielten trait screening und Simulationsmodellen beabsichtigen wir, Gemeinsamkeiten in Lebenszyklusstrategien innerhalb der Gruppen zu identifizieren, welche der Resistenz bzw. Empfindlichkeit gegenüber Klima- und Landnutzungswandel in spezifischen Habitaten zugrunde liegen. Darüberhinaus wollen wir den Ansatz auf eine weitere Langzeitstudie in einem kontinentalen Klima übertragen, in welchem Klima- und Landnutzungsmanipulationen unter völlig anderen Habitatbedingungen stattfanden.
Das Projekt "Stralsund, Kampischer Hof, Massiv-Ziegelbau aus dem 13. Jahrhundert, Verwitterungs-, Salz- und Feuchteschaeden an Ziegeln und Moerteln - Experimente zur Instandsetzung und Daemmung dicker Aussenwaende von Modellklima-Raeumen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Handwerk und Denkmalpflege durchgeführt.
Das Projekt "Teilprojekt 3: Modellierung der atmosphärischen Methansenke innerhalb MPI-ESM und CLIMBER" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Chemie (Otto-Hahn-Institut) durchgeführt. Die Oxidationskapazität der Atmosphäre, Glazial und Interglazial, lässt sich mit gekoppelten Klima-Chemiemodellen (CCM) berechnen, die für das transiente Experiment zu rechenaufwendig sind. Zwei vereinfachte Ansätze nutzen aus, dass sich die atmosphärische Methansenke (OH) nur auf klimatologischen Zeitskalen ändert. OH-Klimatologien sind sowohl für EMIC (CLIMBER) als auch für Erdsystemmodelle (ESM; hier MPI-ESM) geeignet. Die adaptive Chemie besteht in einer variablen Kopplung von Chemie und zugehöriger Prozesse mit dem Rest des ESM. Eine neue chemische Senke für Methan wird berechnet, wenn sich auch die Oxidationskapazität der Atmosphäre ändert. Bei diesem Ansatz ist die Chemie vollständig in das ESM integriert, soll aber im Mittel nur alle 20-50 Jahre neu berechnet werden, um so die zusätzliche Rechenlast auf ca. 10-20 % zu beschränken. Es ist die Diskrepanz in der Methanlebensdauer im letzten glazialen Maximum abgeleitet aus Eiskerndaten und bisherigen CCM-Simulationen zu klären. In den ersten beiden Jahren wird die effiziente Chemie entwickelt und in CLIMBER und MPI-ESM implementiert. In enger Kooperation mit Teilprojekt 1.2 (TP 1.2) der PalMod Initiative werden mittels Zeitscheiben-Simulationen für relevante Klimazustände wie z.B. das Last Glacial Maximum (LGM), das frühe Holozän etc., OH-Klimatologien erstellt und eine Funktion entwickelt, die Änderungen des Erdsystems parametrisiert, um zwischen den OH-Klimatologien zu interpolieren. Für die adaptive Chemie dienen diese Zeitscheiben als Basis für die Entwicklung einer Triggerfunktion, die abhängig vom sich ändernden Klima den Aufruf der Chemie steuert. Sie kann zum großen Teil auf der Interpolationsfunktion des klimatologischen Ansatzes basieren. Für die Zeitscheiben-Rechnungen ist der Einsatz des CCM EMAC geplant, mit Randbedingungen die von TP 1.2 zur Verfügung gestellt werden. Abschließend werden wir ein transientes Experiment mit MPI-ESM durchführen, sowie multiple transiente Simulationen mit CLIMBER.
Das Projekt "Effects of eddy variability on the response of the ACC to global warming (R'Eddy)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR), Forschungsbereich 1: Ozeanzirkulation und Klimadynamik, Forschungseinheit Theorie und Modellierung durchgeführt. Observations show a significant intensification of the Southern Hemisphere Westerlies over the past decades. A continuation of this trend is projected by climate models for the 21st century if greenhouse gas emissions continue to grow. The dynamic response of the Antarctic Circumpolar Current (ACC) to the atmospheric forcing depends on an intricate balance between wind-driven (Ekman) transports, eddy-induced transports, and changes in the meridional density contrast due to concomitant anomalies in the buoyancy fluxes. Climate model studies generally show a progressive increase in the ACC transport as well as in its meridional overturning circulation, behaviour of critical importance for the carbon dioxide uptake in the Southern Ocean. This picture is under debate, because the Ekman effect is thought to be opposed by wind-induced increases in eddy fluxes, an effect that may not be captured in current eddy transport parameterizations. The aim of this project is to examine the impact of explicitly resolved eddies on the Southern Ocean's response to global warming by conducting a sequence of global climate model simulations with successively increased resolutions (up to 1/12° to 1/15°) in the ACC regime of the ocean component. The results of the high-resolution experiments will provide a benchmark for the reliability of eddy parameterization schemes in non-eddy resolving climate and carbon cycle models.
Das Projekt "EarthShape: Subproject 13 - Microbiological stabilization of the Earth s surface across a climate gradient - Phase I" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eberhard Karls Universität Tübingen, Fachbereich Geowissenschaften, Abteilung Bodenkunde und Geomorphologie durchgeführt. Most of Earth is covered by soils and sediments. In this upper layer processes of decomposition of organic matter and structure formation are mediated by microorganisms. In this context, MICSTAB asks how and to which extend microorganisms control the stabilization and formation of Earths surface. We hypothesize that the mechanisms of stabilization by microorganisms occur under all climate conditions but with varying intensity and different microbiological community structure in the presence of different types of vegetation providing energy to the microorganisms. Further, we assume that initial pedogenesis following soil erosion, i.e. structure formation differs in intensity and microbial community structure between erosional and depositional sites and that related process intensities are controlled by climate. To address these questions, we conduct research in three primary study areas along a climate gradient from north to south in Chile. In each area, typical topographic positions, such as (i) geomorphodynamic stable reference site on hill top with no erosion or deposition, (ii) eroded site at the upper slopes, and (iii) depositional site at toe slopes, will be used for an in-field rainfall simulation experiment and a laboratory soil structure simulation experiment. We use rainfall simulation under natural conditions to analyze the erosion resistance of the land surface as a self-regulatory process after hundreds to thousands of years of soil formation under equilibrium conditions. The soil structure simulation experiment applies wet/dry cycles to samples from all climate regions and topographic positions to highlight soil structure formation with and without microorganism as a crucial part of surface stabilization processes. Both experiments are designed to better understand i) how microbiological processes control soil structure formation and stabilize Earths surface, ii) how microbial-mediated soil structure formation is influenced by redistribution of solid material and iii) how microbial communities react to changes in soil erosionunder different climate conditions. High resolution imaging techniques such as epifluorescence microscopy, SEM-EDX, confocal laser scanning microscopy and NanoSIMS can help to understand better the interrelationship of microorganisms and soil structure formation. These cutting-edge technologies, combined with integrated stable isotope techniques (e.g stable isotope probing, SIP) and state-of-the-art molecular ecological, soil chemical analyses as well as modern techniques of soil erosion research, will serve to identify and understand microbial-mediated key processes of land surface stabilization.
Das Projekt "Arable weed vegetation and ecology of weeds in three municipalities of the Kosovo" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Institut für Landschaftsökologie und Ressourcenmanagement, Professur für Landschaftsökologie und Landschaftsplanung durchgeführt. The project aims to provide urgently needed data on the weed vegetation and on the population ecology of predominating weed species in the Kosovo and to relate this information to land use practices and environmental characteristics. The investigation methods include (A) field surveys of the weed vegetation and their site conditions in cultivated fields of three pre-selected study areas, (B) field experiments with respect to the population biology of three selected species, and related (C and D) germination experiments in climate chambers and under field conditions. The field survey and the field experiments are conducted in the Kosovo, the germination experiments in climate chambers at the University of Giessen (Germany). In the (E) data analysis, modern methods and PC-software that is available at the University of Giessen will be applied.
Das Projekt "Einfluss eines Klimagradienten auf die physiologische Ökologie einer pelagischen Crustacea" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft, Biologische Anstalt Helgoland (Institut BAH) durchgeführt. General Information: Studies on functional marine biodiversity as a basis for understanding ecosystem structure, dynamics and resilience shall be focused on the Northern krill, the euphausid Meganychphanes norvegica, as a pelagic model species. The pattems of diversity in this species - an important component of Atlantic communities - shall be investigated at specific locations in the north-eastern Atlantic, the Kattegat and the Mediterranean. Objectives: 1) Characteristic abiotic conditions at three selected study sites are: - The Atlantic off Scotland: deep and cool - The Mediterranean in the Ligurian sea: deep and warm - The Kattegat: shallow and therefore variable in temperature The uptake, internal transfer, metabolism, and ways of storage of energy under these conditions shall be analysed and compared 2) The adaptive capacity of M. norvegica in terms of the rates, ranges and limits of physiological performance in relation to the differing climatic conditions shall be compared. 3) Parallel, it is planned to investigate the genetic differentiation in M. norvegica with respect to physiological function and the contrasting properties of the ecosystems. 4) Adaptive features shall be sought which would give clues towards the extent of eurythermy vs. stenothermy in the species. The differing climatic regimes at the three locations are considered as parameters of a 'natural experiment'. The results of the comparison can help in determining the capacity of M. norvegica to cope with long-term changes in sea-temperatures. The innovative combination of ecophysiological and genetic techniques can be applied in future comparisons with other zooplankton species. 5) In all three areas krill crosses different water strata during regular vertical migration. The influence of the different biotic and abiotic conditions, with special regard to temperature, on the physiology of the migrating specimens shall be studied, in order to try to identify cause and effects of this characteristic behaviour. 6) Numerous vertebrates depend on M. norvegica as a food source. The importance of krill in the food chains of the three ecosystems shall be defined and compared. A better knowledge of processes affecting population stability and biomass will positively influence the level of prediction of productivity and thus improve the ability to manage local fisheries. Approach: Particularly promising for the success of the programme is the complementary experience of the partners (BAH, LOBE, SAMS) on population dynamics and ecophysiology of M norvegica, so far gained at three study sites. The new genetic approach (UP) shall be closely interlinked with these main topics. ... Prime Contractor: Biologische Anstalt Helgoland; Hamburg; Germany.
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