Für die beiden Gebiete Urstromtal und Panketal wurden unterschiedliche Methoden für die Berechnung des zeMHGW angewandt. Urstromtal Für das Gebiet des Berliner Urstromtals ist die zeMHGW-Karte mit Hilfe eines numerischen Grundwasserströmungsmodells berechnet worden. Das war deshalb erforderlich, weil wegen der langen z.T. starken anthropogenen Beeinflussung der Grundwasseroberfläche die Berechnung einer solchen Karte nur auf der Grundlage gemessener und daraus berechneter mittlerer Grundwasserstände im Sinne der o.g. zeMHGW-Definition nicht möglich ist. Die Grundlage für das zeMHGW-Modell bildet das Modell, mit dem bereits die Karte des zu erwartenden höchsten Grundwasserstands ( zeHGW ) entwickelt worden ist. Dieses Modell ist in Limberg, Hörmann & Verleger (2010) beschrieben und wird hier zusammengefasst: Das numerische Modell, für das das Programmsystem MODFLOW verwendet wurde, ist so angelegt, dass es die gesamte Fläche Berlins umfasst (Abbildung 4). Das Gebiet des Berliner Urstromtals ist vertikal in mehrere Modellschichten unterteilt, von denen die oberste für den – hier im Regelfall ungespannten – Hauptgrundwasserleiter steht, dessen zeMHGW berechnet werden soll (s. Abbildung 5). Horizontal ist das Modell in Rechteckzellen unterteilt. Die Zellgröße variiert zwischen 50 × 50 und 100 × 100 Meter. Dieses Strömungsmodell ist durch hydraulisch stationäre Berechnungen kalibriert und verifiziert worden. Hierzu wurden im Jahr 2004 (Kalibrierung) und 2001 (Verifizierung) gemessene Grundwasserstände benutzt. Mit Hilfe gemessener höchster Grundwasserstände ist das darauf fußende zeHGW-Modell mit sehr gutem Erfolg plausibilisiert worden (vgl. auch Beschreibung der zeHGW-Karte ). Zur rechnerischen Simulation des zeMHGW sind gegenüber der des zeHGW die Randbedingungen Grundwasserneubildung und Spiegelhöhen der Vorflutgewässer (Spree, Havel und ihre Nebengewässer) verändert worden. Entsprechend der Zielstellung sind als Spiegelhöhen mittlere höchste Wasserstände (MHW) vorgegeben worden. Zur Ermittlung der MHW wurde die Zeitreihen 1960 bis 2009 verwendet. Die langjährige mittlere Grundwasserneubildung und ihre örtliche Verteilung im stark urban geprägten Berliner Stadtgebiet sind trotz aufwändiger Ermittlungsverfahren nicht bis ins letzte Detail bekannt. Von derjenigen, die zusammen mit den Vorflutspiegeln den mittleren höchsten Grundwasserstand hervorruft, kann lediglich gesagt werden, dass sie kleiner als diejenige im Fall des höchsten Grundwasserstandes sein muss. Deshalb sind Berechnungen mit unterschiedlich verminderter Grundwasserneubildung durchgeführt worden. Ziel war hierbei eine möglichst gute Anpassung an mittlere höchste Grundwasserstände, die aus Standrohrspiegelhöhen von Grundwassermessstellen berechnet worden sind, die durch Grundwasserentnahmen oder –einleitungen möglichst nicht beeinflusst sind. Aus mehreren tausend Ganglinien von vorhandenen und auch heute nicht mehr existierenden Grundwassermessstellen, über die bis 2010 bei der Landesgeologie Daten vorlagen, wurden in mehreren Schritten 103 geeignete herausgefiltert. Es handelt sich um Ganglinien, die folgende Kriterien erfüllen: Filterstrecke der Grundwassermessstellen im Hauptgrundwasserleiter; Erfassung des Grundwasserstandes mindestens in den letzten zehn Jahren vor 2010; keine Messlücken von über einem halben Jahr in dem Zeitraum, für den der mittlere höchste Grundwasserstand berechnet wird; keine erkennbaren unnatürlich großen Schwankungen im betrachteten Zeitraum. Die Lage der Grundwassermessstellen, deren MHGW-Werte als Zielwerte bei der Modellierung benutzt wurden, ist in der Abbildung 6 dargestellt. Allen Modellrechnungen ist gemäß der zeMHGW- wie der zeHGW-Definition – gemein, dass weder Grundwasserentnahmen noch -einleitungen stattfinden. Die Grundwasseroberfläche der Berechnungsvariante mit der besten Anpassung an diese Zielwerte entspricht der zeMHGW-Karte. Als Beispiel ist in der Abbildung 7 die Ganglinie einer Grundwassermessstelle mit dem MHGW für den Zeitraum 1998 bis 2015 und dem modellberechneten zeMHGW wiedergegeben. Hier liegt der zeMHGW 0,13 m über dem MHGW. Im Jahr 2014 erfolgte eine Aktualisierung des Grundwasserströmungsmodells für den zeMHGW, da partielle Überarbeitungen im östlichen Bereich des zeHGW-Modells durchgeführt wurden. Somit sind auch Messreihen bis 2014 berücksichtigt. Panketal Als Basis für die Entwicklung der Karte des zu erwartenden mittleren höchsten Grundwasserstands (zeMHGW) im Bereich des Panketals und seines Übergangs zum Urstromtal stand keine zeHGW-Karte zur Verfügung, die mit einem geeigneten Grundwasserströmungsmodell berechnet worden war. Die zeHGW-Karte ist hier aus mit Zuschlägen versehenen HGW-Werten von insgesamt 105 Grundwassermessstellen, die Messreihen bis 2014 aufweisen, unter Benutzung des Programms SURFER berechnet worden (vgl. Erläuterung zur zeHGW-Karte ). Um auszuschließen, dass die zeMHGW-Karte keine Widersprüche zur zeHGW-Karte aufweist (Definitionsbedingt muss der zeMHGW überall unter dem zeHGW liegen.), ist die Karte des zu erwartenden mittleren Grundwasserstands in analoger Weise angefertigt worden. Als Stützpunkte dienten dieselben Grundwassermessstellen wie für die zeHGW-Karte. Das methodische Vorgehen bei der Entwicklung der zeMHGW-Karte gliedert sich in folgende Schritte: Ganglinienanalyse, statistische Auswertungen der Grundwasserstände, Festlegung der zeMHGW-Werte für 105 Grundwassermessstellen, Berechnung der zeMHGW-Verteilung und Kartendarstellung. Die Ganglinienanalyse ergab, dass die Grundwasserstände vor 1990 zum großen Teil zu stark künstlich beeinflusst sind, als dass ein MHGW, bei dessen Berechnung auch diese Daten berücksichtigt werden, als zu erwartender mittlerer höchster Grundwasserstand angesehen werden kann. Auch bei der zeHGW-Karte sind die Daten vor 1990 aus Gründen der starken Beeinflussung nicht berücksichtigt worden. Ferner lassen die Ganglinien ab Anfang der 2000er Jahre tendenziell höhere Grundwasserstände erkennen als in den 1990er Jahren, was auch statistisch belegt werden kann. Die Abbildung 8 zeigt als Beispiel die Ganglinie der Grundwassermessstelle Nr. 293 mit den MHGW-Werten für den gesamten betrachteten Zeitraum von 1990 bis 2014 (MHGW90-14), für den von 1990 bis 2001 (MHGW90-01) und den von 2002 bis 2014 (MHGW02-14). Typisch ist, dass der MHGW für den Zeitraum von 2002 bis 2014 deutlich höher ist als der für den Zeitraum von 1990 bis 2001 und ferner, dass der Gang des Grundwasserstands durch meist tägliche Messungen besser belegt ist. Aus diesen Gründen wurden für die Berechnung der zeMHGW-Karte nur die MHGW-Werte des Zeitraums 2002 bis 2014 verwendet. Von den insgesamt 105 Grundwassermessstellen, auf denen die Karte des zu erwartenden höchsten Grundwasserstands beruht, existierten bis 2014 noch 67. Das heißt, für 38 Messstellen liegen keine oder nicht hinreichende Grundwasserstandsdaten vor, um daraus den benötigten MHGW für den Zeitraum 2002 bis 2014 berechnen zu können, aber wohl für den Zeitraum 1990 bis 2001, zumindest mit einigen Einschränkungen (z.B. geringere Messhäufigkeit). Um ein genauso dichtes Stützstellennetz wie für die zeHGW-Karte zu erhalten, sind die MHGW dieser 38 Messstellen für den Zeitraum 2002 bis 2014 geschätzt worden. Mit Hilfe von Korrelationsanalysen zwischen verschiedenen aus den Ganglinien gewonnenen Größen wurde eine signifikante Beziehung zwischen dem zeMHGW für den Zeitraum 2002 bis 2014 (zeMHGW 02-14 ), dem Mittelwert der Messwerte zwischen 1990 und 2001 (MGW 90-01 ) und der Standardabweichung der Messwerte zwischen 1990 und 2001 (s 90-01 ) gefunden. Unter Berücksichtigung eines gewählten Zuschlags von 20 cm, der den in diesem Verfahren liegenden Unsicherheiten Rechnung tragen soll, ergibt sich folgende Formel zur Berechnung des gesuchten zeMHGW 02-14 : zeMHGW 02-14 = 2,43 * s 90-01 + 0,13 + MGW 90-01 mit zeMHGW 02-14 :gesuchter zu erwartender mittlerer höchster Grundwasserstand s 90-01 :Standardabweichung der Messwerte zwischen 1990 und 2001 MGW 90-01 :Mittelwert der Messwerte zwischen 1990 und 2001 Nach dieser Methode sind die MHGW-Werte für die o.g. 38 Grundwassermessstellen rechnerisch geschätzt worden. Damit liegen, wie angestrebt, MHGW-Werte für 105 Messstellen vor. Auf der Grundlage dieser 105 MHGW-Werte und weiteren 15 Stützpunkten, die an der Grenze zur zeMHGW-Karte für das Urstromtal vorgegeben wurden, um einen widerspruchsfreien Anschluss zu dieser Karte zu gewährleisten, ist die Verteilung des zeMHGW ohne Berücksichtigung der Oberflächengewässer mit Hilfe des Programmsystems Surfer berechnet und ebenso wie für das Urstromtal in Form von Linien gleichen zeMHGW dargestellt worden. Die Berechnungsmethode ist dieselbe, wie sie bei der aktuellen Grundwassergleichenkarte (Hannappel, Hörmann & Limberg 2007) benutzt wird. Flurabstand Für das Urstromtal und das Panketal wurde nachfolgend im Jahr 2020 auf der Grundlage der mit unterschiedlichen Vorgehensweisen berechneten Ergebnisse des zeMHGW der Flurabstand mit Hilfe der jeweiligen Grids ermittelt. Aus den Grids wurde zur besseren Anpassung des Ergebnisses die Methode der Dreiecksnetzberechnung angewendet, um eine einheitliche Grundwasseroberfläche zu erhalten. Aus den Werten der Geländehöhe und der Grundwasseroberfläche wurde dann durch Differenzenbildung der jeweilige Wert des Flurabstandes in einer Rasterweite von 2 m ermittelt. Der Flurabstand des zeMHGW wurde in 12 Abstandsklassen eingeteilt und als Schichtstufenkarte dargestellt. Um differenziertere Aussagen insbesondere für die flurnahen Bereiche zu ermöglichen, wurden bis zu einer Tiefe von 3 m unter Geländeoberkante (GOK) eine kleinteilige Klasseneinteilung gewählt.
Einführung: Die Zahl der Pollenallergiker ist in den industrialisierten Ländern zunehmend, besonders in den Städten. Nach einer europäischen Studie nimmt die Pollenbelastung in Städten stärker zu als auf dem Land. Erhöhte CO2-Konzentrationen in der Atmosphäre im Rahmen des Klimawandels können dafür verantwortlich sein. In den europäischen Ländern wird die Konzentration der luftgetragenen Pollen mit Pollenfallen in ca. 15 - 30 m Höhe ge-messen und als repräsentativ für die gesamte Stadt und ihre Umgebung angesehen. In einer bereits 2013 publizierten Studie in Zusammenarbeit mit dem Umweltbundesamt konnten wir demonstrieren, dass in Berlin bei einer parallelen Messung an drei Messorten (Innenstadt, Peripherie, Stadtautobahnnähe) die Konzentration an Gräserpollen unterschiedlich ist, aber miteinander korreliert. Die höchsten Konzentrationen wurden an Rande einer Stadtautobahn (A100) gemessen.Zielstellung: Mit der jetzigen Studie sollte die regionale Verteilung der wichtigen allergenen Pollen in Berlin in mehreren Stadtteilen in ca. 1,5 m, d.h. in Höhe der nasalen bzw. bronchialen Atmung, gemessen werden. Es sollte geprüft werden, an welchen Messstellen Konzentrationen der wichtigsten allergenen Pollen (Birke, Gräser, Beifuß, Ambrosia) erreicht und über-schritten werden, die zur Auslösung allergischer Reaktionen bei Personen mit Pollen-induzierter allergischer Rhinitis führen.Methodik: An 14 Stellen innerhalb von Berlin wurde die wöchentliche Belastung mit Pollen durch Fallen vom Durham-Typ (eine gravimetrische Methode) vom 11.3.2014 bis 28.10.2014 über 33 Wochen gemessen. An zwei Stellen erfolgten Vergleichsmessungen mit zwei Durham-Fallen am gleichen Ort aber in verschiedener Höhe, an zwei Standorten auch ein Vergleich von Messungen mit Durham-Falle und Burkard-Pollenfalle in gleicher Höhe. Die Qualität der Pollenzählung durch die Hauptanalystin wurde durch drei andere Analysten kontrolliert.<BR>Ergebnisse: Die Messungen an den 14 Messstandorten ergaben differente Konzentrationen. Im Vergleich der jeweiligen Station mit niedrigster Konzentration war die Messstelle mit höchster bei Birkenpollen um ca. 250 % höher, bei Gräserpollen um ca. 330 % höher, bei Bei-fußpollen um ca. 1300 % höher, bei Ambrosiapollen waren bedingt durch geringe Pollenzahlen die Unterschiede in Prozent gerechnet extrem hoch. An der Autobahn lagen die Konzentrationen für alle drei Pollenarten Birke, Gräser und Beifuß im Vergleich zu anderen Stadtmess-stellen überdurchschnittlich hoch (für Birke 2939 zu 2327 Pollen, für Gräser 573 zu 470, für Beifuß 195 zu 62 Pollen). Durch den Vergleich der wöchentlichen Konzentrationen in Durham- mit Burkard-Fallen in gleicher Höhe am Vergleichsort Charité konnten Umrechnungsfaktoren für die Messungen ermittelt werden. Diese betragen für Birkenpollen 1: 11,9 (d.h. 1 Birkenpolle in der Durham-Falle entspricht 11,9 Birkenpollen in einer Burkard-Falle), für Gräserpollen 1: 10,7 und für Beifußpollen 1: 11,1. Wegen zu geringer Pollenmengen konnte für Ambrosiapollen kein Umrechnungsfaktor ermittelt werden.Die dokumentierten Konzentrationen waren an allen Messorten so hoch, dass die Schwellenwerte zur Auslösung allergischer Reaktionen für Birken- und Gräserpollen an allen Orten erreicht und überschritten wurden. Beifußpollen treten an einigen wenigen Orten in so kurzer oder niedriger Zahl auf, dass sie dort kein erkennbares Risikodarstellen. Ambrosiapollen traten ebenso nur an einigen Orten auf, das Risiko zu allergischen Reaktionen ist damit sehr regional. Beim Vergleich der Pollenkonzentrationen in Durham-Fallen in ca. 20 m Höhe mit 2 m Höhe waren tendenziell mehr Birken-, Gräser- und auch Beifußpollen in der unteren Falle.Im Jahr der Pollenmessungen 2014 wurde in Berlin das elektronische Pollentagebuch Pollen-App 3.0 zur Erhebung und Dokumentation von Symptomen an Nase, Augen und Bronchien genutzt. Dadurch konnten rund 12.000 Datensätze erhoben werden, die für eine weitere Aus-wertung zur Verfügung stehen. Die Datenaufnahme und Archivierung wurde damit erreicht, wie vorgesehen. Diese Erhebungsdaten können perspektivisch für z.B. eine detaillierte, bezirksorientierte Korrelationsanalyse von gesundheitlichen Symptomangaben mit den erhobenen Pollenmessergebnissen im Rahmen einer gesonderten Auswertung dienen.Schlussfolgerungen: Die Konzentrationen allergener Pollen, die zu allergischer Rhinitis und allergischem Asthma führen sind innerhalb von Berlin regional sehr unterschiedlich hoch. Es ist nur begrenzt möglich, durch die Messung an einer Messstelle Rückschlüsse auf die Konzentration der allergenen Pollen in ganz Berlin zu ziehen. Wahrscheinlich müsste in Berlin an mindestens 4-5 Messstellen gemessen werden, um ein übersichtliches Bild zu gewinnen.Die Konzentrationen an Birken- und Gräserpollen sind in ganz Berlin so hoch, dass sie für Menschen mit einer allergischen Disposition ein Risiko zur Krankheitsentwicklung oder zur Auslösung allergischer Symptome in Form einer Rhinitis, Rhinokonjunktivitis oder allergischem Asthma darstellen. Die Konzentrationen an Beifuß- und Ambrosiapollen treten in der Stadt regional sehr unterschiedlich auf; an wenigen Orten ist die Beifußpollenkonzentration so gering, dass sie nur geringe Symptome auslösen kann. Die Konzentration an Ambrosiapollen ist noch so niedrig, dass sich nur wenige Personen sensibilisieren werden und erkranken aufgrund dieser spezifischen Sensibilisierung erkranken können.<BR>Quelle: Forschungsbericht
Vor dem Hintergrund der bereits punktuell beobachteten Bestandsveränderungen und Verschiebungen von Pinguinbrutplätzen im Zusammenhang mit dem globalen Klimawandel und der unterschiedlichen Verfügbarkeit von Nahrung erscheint ein möglichst flächendeckendes Monitoring der antarktischen Pinguine sinnvoll. Der vorliegende Bericht soll hierzu einen methodischen Beitrag leisten. Aufgrund der sehr großen Zahl von Kolonien und der in der Regel schwierigen Zugänglichkeit können Vor-Ort-Zählungen in Bezug auf die Größe der Brutpopulation stets nur Stichprobencharakter besitzen. Außerdem ist davon auszugehen, dass es eine nicht unbeträchtliche Anzahl bisher unbekannter Kolonien gibt. Ein weitestgehend umfassendes Monitoring erscheint daher nur auf der Basis von Fernerkundungsdaten möglich. Möglichst alle Pinguinkolonien der Antarktis detektieren zu können, werden Satellitendaten benötigt, die aufgrund der enormen Datenmengen sehr günstig zu akquirieren sind und zum anderen auch flächendeckend vorliegen. In dieser Untersuchung stellten sich die erst seit 2013 verfügbaren Landsat 8-Daten als die geeignetsten für diese Aufgabe heraus. Diese haben im Gegensatz zu dem Vorgänger Landsat 7, der seit Mai 2003 einen Fehler am sogenannten Scan-Line-Corrector aufweist, den großen Vorteil, dass die komplette Aufnahme ausgewertet werden kann, was eine höhere zeitliche Abdeckung der antarktischen Küstengebiete erlaubt. Wenn hingegen die Größe der Kolonien genau bestimmt und kleinräumige Veränderungen detektiert werden sollen, werden Satellitendaten benötigt, die eine sehr hohe räumliche und zeitliche Auflösung haben. In einem solchen Fall haben sich hochaufgelöste, multispektrale Satellitendaten mit Bodenauflösungen von unter 60 cm als am geeignetsten erwiesen. Erstmals wurden auch die hochaufgelösten VNIR-Daten des Worldview 3-Satelliten erfolgreich getestet. Zur Durchführung der Analysen wurden 12 hochaufgelöste und über 50 mittelaufgelöste multispektrale Satellitenaufnahmen der Testgebiete beschafft. Insbesondere gelang es trotz der häufigen Bewölkung in der Saison 2014/15 vier und in der Saison 2015/16 drei hochaufgelöste weitgehend wolkenfreie Aufnahmen von Ardley Island für intrasaisonale Untersuchungen zu akquirieren. Mit Hilfe dieser Daten wurde eine Reihe von Methoden auf ihre Eignung zur Detektion von hoch- und mittelaufgelösten Satellitenaufnahmen hin überprüft. Als schwierig stellte sich die Klassifikation des Guanos in den hochaufgelösten Aufnahmen heraus. Besonders der dunkel erscheinende Guano konnte kaum mit den getesteten Methoden detektiert werden. Im Gegensatz dazu ließ sich der hellere, orange-rötlichen Guano gut klassifizieren. Prinzipiell zeigte sich, dass die Klassifikationen bei der eher kontinental gelegen Cape Bird-Kolonie genauer waren als bei Adélie Land, was auf die relativ großen Flächen dunklen Guanos und der großen Variabilität der Geomorphologie und Vegetation auf Ardley Island zurückzuführen ist. Bei den untersuchten Methoden zeigte sich, dass die Maximum-Likelihood- und die ACE-Klassifikation die besten Ergebnisse für die Detektion von Guano in hochaufgelösten Aufnahmen lieferten. Beim Vergleich der Satellitenaufnahmen mit den Bodenkartierungen wurde auch festgestellt, dass es auf Ardley Island nicht möglich ist, alle Nestgruppen in Satellitenaufnahmen zu identifizieren, auch nicht manuell. Gute Ergebnisse wurden mit der ACE- und SAM-Klassifizierung bei den mittelaufgelösten Landsat 8-Aufnahmen der kontinentalen und maritimen Antarktis erreicht. Beiden Methoden scheinen für eine automatisierte Klassifizierung der gesamten Antarktis geeignet. Das eine automatische Detektion von Adéliepinguinkolonien der kontinentalen und auch der maritimen Antarktis mit Landsat 7-Aufnamen möglich ist, wurde bereits von Schwaller et al. (2013b) und Lynch & Schwaller (2014) eindrucksvoll bewiesen. Um die Aussagekraft bzw. die Genauigkeit der aus den Satellitenbildern gewonnenen Informationen beurteilen zu können, werden möglichst genaue Bodenkontrolldaten benötig. Vier verschiedene Methoden zur Schaffung solcher Referenzdaten wurden in diesem Projekt untersucht und miteinander verglichen. Die Panoramafotografie ist die schnellste Methode, liefert aber nur relativ ungenaue Ergebnisse, ähnlich wie die GPS-basierte Teilkartierung. Mit der GPS-basierten Vollkartierung erfolgt hingegen die genauste Bestimmung der Brutpaarzahlen aller untersuchten Methoden. Diese benötigt aber auch die meiste Zeit und hat den Nachteil, dass die brütenden Pinguine am stärksten gestört werden. Einen Mittelweg bietet die Kartierung mit sehr hochaufgelösten UAV-Orthophotomosaiken, mit der in kurzer Zeit große Gebiete untersucht werden können. Es wurde gezeigt, dass RGB-Orthophotomosaike am geeignetsten sind um die Brutpaare zu identifizieren, während sich NIR-Orthophotomosaike besonders für die Detektion des Guanos und der Vegetation eignen. Thermalinfrarot-Orthophotomosaike haben ein großes Potenzial bei der Identifizierung von Pinguinen, wenn diese sich auf oder neben einem Nest befinden. Die Methode ist aufgrund der geringen Auflösung der Thermalsensoren jedoch noch nicht praxistauglich. Erstmalig fand eine detaillierte Untersuchung des Störungspotenzials der UAV-gestützten Kartierung statt. Das Ergebnis zeigt, dass Überflughöhen von mehr als 50 m über Grund (entspricht der minimalen Flughöhe der UAV-Kartierungsflüge) nur geringe Verhaltensreaktionen der Pinguine im Vergleich zu niedrigeren Flughöhen hervorrufen. Weiterhin wurde untersucht, ob es Unterschiede bei der Guanofärbung einer Kolonie im Saisonverlauf oder zwischen den einzelnen Arten gibt, die mittels fernerkundlichen Methoden erkannt werden können. Die Ergebnisse der Versuche mit Munsell-Farbtafeln, Fotografien am Boden sowie UAV- und Satellitenaufnahmen aus zwei Saisons zeigen, dass sich die Probeflächen mit den Adéliepinguinen am Anfang der Saison von denen mit den Eselspinguinen unterscheiden. Der Unterschied äußert sich darin, dass zu Beginn der Brutsaison der relative Rot- und Grünanteil des Guanos sehr nahe beieinander liegt, das heißt die Guanofarbe erscheint grünlich. In der restlichen Saison hingegen dominiert bei allen Arten der Rotanteil. Aufgrund dieses Farbunterschiedes war es möglich, in einer hochaufgelösten Satellitenaufnahme die Adéliepinguinnestgruppen von den Eselspinguinnestgruppen zu unterscheiden. Neben der Guanofarbe wurde auch der Habitus sowie die Brutbiologie und -phänologie der Pinguine als mögliches Unterscheidungsmerkmal zwischen den Pygoscelis-Arten mit Hilfe der Fernerkundungsdaten untersucht. So ist es in UAV-Aufnahmen mit Bodenauflösungen von mindestens 1 cm unter optimalen Aufnahmebedingungen möglich, die Küken der drei Arten voneinander zu unterscheiden. Bei den Adulten hingegen konnte als einziges zuverlässiges Bestimmungsmerkmal der sanduhrförmige weiße Fleck auf dem Scheitel von Eselspinguinen ausgemacht werden, aber nur bei aufrecht gehaltenem Kopf. Auch anhand der unterschiedlichen Brutbiologie konnten Zügelpinguinnestgruppen mit noch brütenden Adulten von Eselspinguinnestgruppen mit bereits geschlüpften Küken mit Hilfe eines UAV-Orthophotomosaiks von Narebski Point zweifelsfrei voneinander unterschieden werden. Auch die intrasaisonal Variation in der Kolonieausdehnung und Nbesetzung wurde ausführlich anhand von GPS-basierten Teilkartierungen und der Brutphänologie auf Ardley Island untersucht. So zeigte sich, dass die Größe der Nestgruppenflächen über den Untersuchungszeitraum (Anfang Dezember bis Anfang Januar) weitestgehend konstant blieb, im Gegenzug die Anzahl der Nester und somit auch die Dichte der Nestgruppen aber stark abnahm. Auch wurde beobachtet, dass Nestgruppen mit 1-10 Nestern am deutlichsten innerhalb des Untersuchungszeitraumes vom Rückgang betroffen waren, was möglichweise an deren Kolonierandlage und dem damit einher gehenden größeren Prädationsdruck liegt. Die Untersuchungen von Cape Bird mit Landsat 8-Aufnahmen ergaben, dass dort keine intrasaisonalen Veränderungen in der Kolonieausdehnung festgestellt werden konnten. Lediglich die Wahrscheinlichkeit, dass die Kolonie mit Schnee bedeckt ist und somit nur teilweise oder nicht detektiert werden kann, steigt am Anfang und am Ende der Saison. Mit hochaufgelösten Satellitenaufnahmen konnte bei Ardley Island hingegen eine deutliche intrasaisonale Variation der Guanoflächen festgestellt werden. So nimmt die Guanofläche der Kolonie zum Saisonende hin stark zu, bis sie unter dem Einfluss von nachlassenden Guanoeintrag bei weiterhin vorhandener Erosion wieder abnimmt. Eine weitere Analyse zeigte, dass eine Korrelation (R?= 0,84) zwischen dem Aufnahmezeitpunkt der Satellitenaufnahme und der durchschnittlichen Nestdichte der Guanobedeckten Flächen besteht. Die Detektierbarkeit intersaisonaler Variationen in der Kolonieausdehnung und Nbesetzung wurde mit hoch- und mittelaufgelösten Satellitenaufnahmen anhand der Kolonien von Ardley Island und Cape Bird untersucht. Für Ardley Island konnte kein Zusammenhang (R? = 0,05) zwischen der Anzahl der Nester und der mit Hilfe der Bodenkartierung ermittelten Nestgruppenfläche festgestellt werden. Ähnliches zeigte sich für die Adéliepinguinkolonie Cape Bird Nord anhand hoch- und mittelaufgelösten Satellitenaufnahmen. Weiterhin konnten mit Landsat-Aufnahmen keine Veränderungen der Brutpaarzahlen anhand der Guanofläche detektiert werden, selbst dann nicht, wenn sich die Brutpaarzahlen mehr als verdreifachten. Dies ergaben Analysen an der Kolonie Cape Bird Nord im Zeitraum zwischen 1985 und 2016. Die Ursache dafür liegt wahrscheinlich in der Dichteänderung innerhalb der Nestgruppen. Quelle: Forschungsbericht
Die wichtigste Methode zur Validierung von Kritikalitätsberechnungen ist der Vergleich der berechneten Ergebnisse mit Messergebnissen von kritischen Experimenten. Bei der Validierung werden Informationen über systematische Über- oder Unterschätzung des effektiven Neutronenmultiplikationsfaktors durch das Rechenprogramm in Verbindung mit evaluierten Neutronenwirkungsquerschnittdaten sowie die jeweiligen Unsicherheiten bestimmt, mit der die Rechenergebnisse die tatsächlichen effektiven Neutronenmultiplikationsfaktoren der Experimente wiedergeben. Im vorliegenden Bericht werden praxistaugliche Methoden zur Bestimmung und Berücksichtigung des Bias und der Unsicherheiten unter Beachtung möglicher Korrelationen zwischen den Experimenten beschrieben. Dazu wurden effizientere Monte Carlo Methoden zur Berechnung von Kovarianzen bzw. Korrelationen entwickelt und in Jupyter Notebooks implementiert. Die Methoden, wie auch die Notebooks und deren Anwendung zur Bias Analyse, werden beschrieben. Für die Experimentserien LEU-COMP-THERM-097, HEU-SOL-THERM-001 und MIX-COMP-THERM-009 sind detaillierte Korrelationsanalysen beschrieben und im Falle von HEU-SOL-THERM auch mit weiteren Ergebnissen verglichen worden. Weiterhin werden Handlungsempfehlungen für den Umgang mit korrelierten Datensätzen beschrieben.
Das Projekt "Untersuchung des physikalischen und chemischen Zustandes von Quellgewässern und Böden in den Vogesen und im Schwarzwald" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität des Saarlandes, Zentrum für Umweltforschung, Fachrichtung 5.4 Geografie, Abteilung Physische Geografie und Umweltforschung durchgeführt. Zwischen Herbst 2008 und Sommer 2010 wurden in den Vogesen und im Schwarzwald insgesamt 152 Quellen zu den verschiedenen Jahreszeiten beprobt. Neben den Quellgewässern sind auch die Böden der Quellgebiete Gegenstand der Untersuchung. Anhand verschiedener physikalischer und chemischer Parameter soll eine Aussage über den Versauerungsgrad der Quellen und der Böden in beiden Gebirgen getroffen werden. Zudem wird angestrebt, Korrelationen zwischen den Boden- und Quellwerten nachzuweisen. Diese Auswertungen dienen als Basis für die Analyse des Zustandes der Tonminerale in den Böden.
Das Projekt "Teilprojekt E07 (D06): Schwarzer Kohlenstoff als Indikator für Mensch-Umwelt Interaktionen in den letzten 190.000 Jahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz (INRES), Bereich Bodenwissenschaften, Allgemeine Bodenkunde und Bodenökologie durchgeführt. Teilprojekt E7 hat in Phase 1 (als F3) Methoden zur Analysen von schwarzem Kohlenstoff entwickelt und, in Phase 2 (als D6), auf verschiedene geoarchäologische Archive angewendet, um Paläoumwelt- und menschliche Einflüsse auf die lokale Brandgeschichte zu rekonstruieren. Die Feuersignale korrelieren mit menschlicher Aktivität und Paläoklima . Ziel ist, die Feuersignale aus den Geoarchiven und archäologischen Fundstellen des SFB von NE-Afrika bis zum Balkan zwischen 190-15 kaBP zu vernetzen, auch durch räumliche Modellierung der Transportweiten von Brandrückständen. Wir erwarten, dass die Interaktion zwischen Feueraktivität, Paläoklima und menschlicher Mobilität sich entlang des Korridors von Afrika nach Europa verändert. Die Synthese der natürlichen und menschlichen Feuergeschichte wird helfen, die Rolle von Feuern für unseren 'Unseren' Weg nach Europa zu verstehen.
Das Projekt "Bäume als Indikatoren für die urbane Wärmeinsel (BIWi)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Humboldt-Universität zu Berlin, Geographisches Institut - Klimageographie durchgeführt. Das Projekt 'Bäume als Indikatoren für die urbane Wärmeinsel (BIWi)' ist eine Vorstudie, in der an 12 stadtökologisch unterschiedlichen Standorten Berlins, der Stadt Deutschlands mit dem größten innerstädtischen Wärmeinseleffekt (urban heat island, UHI), mittels dendroklimatologischer Methoden Chronologien zu verschiedenen Jahrringparametern (Jahrringbreite JRB, Weiserjahrkataloge, holzanatomische Merkmale) erzeugt und analysiert werden. Das Ziel ist es zu untersuchen, mit welcher Güte und Sicherheit welche Wuchsmerkmale auf Einflüsse des UHI-Effektes zurückzuführen sind. Ausgehend von in Dendroklimatologie und Zeitreihenanalytik anerkannten und häufig erfolgreich angewandten Methoden zur Messtechnik, Datenaufbereitung und Datenanalyse soll ein Methodenverbund aus Korrelations-, Regressions-, Hauptkomponenten- und Extremjahranalysen für urbane Räume entwickelt werden, um an verschiedenen Standorten die Wachstumsfaktoren für die im Mittel herrschenden Klimabedingungen, wie auch für extreme Wetterlagen (Trocken- oder Hitzeperioden, Smoglagen) zu bestimmen und zu hierarchisieren. Dazu werden an 12 stadtökologisch unterschiedlichen Standorten an insgesamt ca. 150 Bäumen Chronologien zur Jahrringbreite wie auch Kataloge zu extremen Wuchsreaktionen und holzanatomischen Merkmalen (Frostringe, Dichteschwankungen, u.a.) generiert. Im Vergleich mit Standorten aus dem Berliner Umland werden die Effekte der UHI abschließend von den allgemeinen klimatischen Wachstumsfaktoren getrennt. Insbesondere für diesen Teilschritt ist neben der Analyse spezifischer Stadtbaumarten (Platane, Ahorn, Winterlinde oder ähnlichen) auch die von sogenannten waldbildenden Baumarten wie etwa Eiche, Buche oder Kiefer in der Stadt von Bedeutung, um die gefundenen Stadt-Umland-Diversitäten nicht durch artspezifische Unterschiede zu verwischen. Die in der Vorstudie gewonnenen Ergebnisse werden im Rahmen zweier Masterarbeiten ausgewertet und interpretiert und überdies in einem international anerkannten Fachjournal veröffentlicht. Bisher vorliegende Studien setzen die Dendroklimatologie erfolgreich ein, um das Wachstum urbaner Bäume zu analysieren. Die Innovation des Projektes BIWi beruht auf der erstmaligen Nutzung der Bäume und der dendroklimatologischen Techniken für die Analyse stadtklimatologischer Fragestellungen, insbesondere der räumlichen und zeitlichen Entwicklung der UHI. Im Erfolgsfalle dient diese Vorstudie dazu, in einem größer angelegten Folgeprojekt das übergeordnete Ziel zu verfolgen, ein Verfahren zur Untersuchung der räumlichen Verbreitung und raumzeitlichen Entwicklung von UHIs mit Hilfe dendroökologischer Datensätze zu entwickeln. Perspektivisch kann so dazu beizutragen werden retrospektiv und projektiv Aussagen zur Entwicklung von UHIs vor dem Hintergrund sich ändernder klimatischer, demographischer und städteplanerischer Entwicklungen zu treffen.
Das Projekt "SulForFlight - Entwicklung optimierter Lithium-Schwefel-Batterien für die Luft- und Raumfahrt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Technische Thermodynamik durchgeführt. Lithium-Schwefel-(Li-S)-Batterien übertreffen heutige Lithium-Ionen-Zellen in ihrer spezifischen Energie um den Faktor 2. So werden neue Einsatzszenarien, insbesondere in der Luft- und Raumfahrt, ermöglicht. Trotz des hohen Anwendungspotentials, sowie der kostenseitigen und ökologischen Vorteile sind kaum kommerzielle Li-S-Zellen verfügbar. Lange Entwicklungszeiten und technologische Hürden sind die Gründe für den aktuell geringen Reifegrad dieses Zellsystems. Durch die Materialauswahl sowie eine gezielte Auslegung der Elektroden und des Zelldesigns kann ein weites Spektrum an Leistungskennwerten einer Zelle abgebildet werden. Ziel des Projektes SulForFlight ist es maßgeschneiderte Batterien für die Anwendung in der Luft- und Raumfahrt zu entwickeln. Dazu werden die Kompetenzfelder der Partner aus der Prozesstechnik, dem Zellbau, operando Charakterisierung und elektrochemische Simulationen in einem ganzheitlichen Ansatz kombiniert. Durch die anwendungsnahe Forschung werden Grundlagen für den Transfer in die Luft- und Raumfahrt gelegt. Die Hürden für den Markteintritt von Li-S-Batterien werden reduziert und potentiell können auch weitere Märkte adressiert werden. Damit soll langfristig eine Marktführerschaft deutscher Hersteller von Li-S-Batterien und dem zugehörigen Maschinen- und Anlagenbau ermöglicht werden. Das DLR entwickelt im Rahmen des Projektes sowohl neue Analytik, als auch Modelle und Simulationstools. Über die Methoden können Korrelationen zwischen Material, Struktur und elektrochemischer Performance ermittelt werden und sie erlauben eine bessere Analyse limitierender Faktoren. Die Simulationen liefern dabei komplementäre Informationen, die dabei helfen, wichtige Effekte oder kritische Zustände zu identifizieren. Auf Basis der Erkenntnisse wird eine zielgerichtete Optimierung der Elektroden und Zelleigenschaften ermöglicht, welche es erlauben Entwicklungszeiten und -kosten zu reduzieren.
Das Projekt "From architecture to function: Elucidating the formation and structure of soil microaggregates - a key to understand organic carbon turnover in soils? - Archfunk; Elucidating the role of surface topography and properties for the formation and stability of soil nano- and micro-aggregates by atomic force microscopy" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Geowissenschaften durchgeführt. Formation and stability of soil micro-aggregates depend on the forces which are acting between the individual building blocks and in consequence on type, size and properties of the respective adjacent surfaces. While the interaction forces are the result of the superposition of short-range chemical forces and long-range van-der-Waals, electrostatic, magnetic dipole and capillary forces, the total contact surface is a function of the size, primary shape, roughness and larger-scale irregularities. By employ-ing atomic force microscopy (AFM), we will explore the role of topography, adhesion, elasticity and hardness for the formation of soil micro-aggregates and their stability against external stress. Special consideration will be put on the role of extracellular polymeric substances as glue between mineral particles and as a substance causing significant surface alteration. The objectives are to (i) identify and quantify the surface properties which control the stability of aggregates, (ii) to explain their for-mation and stability by the analysis of the interaction forces and contacting surface topography, and (iii) to link these results to the chemical information obtained by the bundle partners. Due to the spatial resolution available by AFM, we will provide information on the nano- to the (sub-)micron scale on tip-surface interactions as well as 'chemical' forces employing functionalized tips. Our mapping strategy is based on a hierarchic image acquisition approach which comprises the analysis of regions-of-interest of progressively smaller scales. Using classical and spatial statistics, the surface properties will be evaluated and the spatial patterns will be achieved. Spatial correlation will be used to match the AFM data with the chemical data obtained by the consortium. Upscaling is intended based on mathe-matical coarse graining approaches.
Das Projekt "Entwicklung optimierter Lithium-Schwefel-Batterien für die Luft- und Raumfahrt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Technische Thermodynamik durchgeführt. Lithium-Schwefel-(Li-S)-Batterien übertreffen heutige Lithium-Ionen-Zellen in ihrer spezifischen Energie um den Faktor 2. So werden neue Einsatzszenarien, insbesondere in der Luft- und Raumfahrt, ermöglicht. Trotz des hohen Anwendungspotentials, sowie der kostenseitigen und ökologischen Vorteile sind kaum kommerzielle Li-S-Zellen verfügbar. Lange Entwicklungszeiten und technologische Hürden sind die Gründe für den aktuell geringen Reifegrad dieses Zellsystems. Durch die Materialauswahl sowie eine gezielte Auslegung der Elektroden und des Zelldesigns kann ein weites Spektrum an Leistungskennwerten einer Zelle abgebildet werden. Ziel des Projektes SulForFlight ist es maßgeschneiderte Batterien für die Anwendung in der Luft- und Raumfahrt zu entwickeln. Dazu werden die Kompetenzfelder der Partner aus der Prozesstechnik, dem Zellbau, operando Charakterisierung und elektrochemische Simulationen in einem ganzheitlichen Ansatz kombiniert. Durch die anwendungsnahe Forschung werden Grundlagen für den Transfer in die Luft- und Raumfahrt gelegt. Die Hürden für den Markteintritt von Li-S-Batterien werden reduziert und potentiell können auch weitere Märkte adressiert werden. Damit soll langfristig eine Marktführerschaft deutscher Hersteller von Li-S-Batterien und dem zugehörigen Maschinen- und Anlagenbau ermöglicht werden. Das DLR entwickelt im Rahmen des Projektes sowohl neue Analytik, als auch Modelle und Simulationstools. Über die Methoden können Korrelationen zwischen Material, Struktur und elektrochemischer Performance ermittelt werden und sie erlauben eine bessere Analyse limitierender Faktoren. Die Simulationen liefern dabei komplementäre Informationen, die dabei helfen, wichtige Effekte oder kritische Zustände zu identifizieren. Auf Basis der Erkenntnisse wird eine zielgerichtete Optimierung der Elektroden und Zelleigenschaften ermöglicht, welche es erlauben Entwicklungszeiten und -kosten zu reduzieren.
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