Das Projekt "Foerderschwerpunkt: Troposphaerenforschung - Leitprojekt 2C: Bestimmung der Fluesse von reaktiven fluechtigen organischen Verbindungen ueber Waldoekosystemen mittels der Relaxed-Eddy-Accumulation (REA)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung, Fraunhofer-Institut für Atmosphärische Umweltforschung durchgeführt. Zielsetzung: Das Gesamtziel des Vorhabens ist es, qualitaetsgesicherte Bestandsfluesse von ausgewaehlten, fluechtigen C5-C15-Kohlenwasserstoffen (VOC) (insbesondere Terpenen) aus einem Kiefernwald als Funktion der Tages- und Jahreszeit sowie die Abhaengigkeit der Fluesse von meteorologischen Parametern zu bestimmen und mit Modellergebnissen zu vergleichen. Dazu werden 1997 und 1998 mehrere Messkampagnen an der Forstmeteorologischen Messstelle 'Hartheimer Wald' des Meteorologischen Instituts der Universitaet Freiburg (MIF) durchgefuehrt. Dabei wird auf den dort befindlichen Messturm, ausgeruestet mit der erforderlichen Infrastruktur, zurueckgegriffen. Die Messungen erfolgen unter Einsatz der 'Relaxed Eddy Accumulation' (REA) Methode. Die im IFU vorhandene und bereits erprobte 'offline'-REA-Technik (Sammeln der Luftproben am Messort und gaschromatographische Analyse im Labor) soll fuer dieses Experiment auf den 'online'-Betrieb (Sammeln und analysieren mit Gaschromatographie am Messplatz) erweitert werden, die eine dichtere Messfolge und damit eine Aussage ueber kurzfristige Schwankungen der Emissionsrate als Funktion der meteorologischen Variationen erlaubt. Die oberhalb des Bestands erfassten VOC-Fluesse werden mit den aus Kuevettenmessungen einer anderen Arbeitsgruppe berechneten VOC-Emissionsraten verglichen und daraus Aussagen ueber den moeglichen photochemischen Abbau dieser Komponenten im Nahbereich des Kronenraums abgeleitet. Die Ergebnisse der Flussbestimmungen werden mit Ergebnissen aus Modellrechnungen verglichen und zur Verbesserung der empirischen Modelle genutzt. Ergebnisse: Um die Messaufgaben durchzufuehren, wurde ein Rechnerprogramm erstellt. Besonderer Wert wurde auf die Aufzeichnung und Verarbeitung der Daten vom Anemometer gelegt. Die Daten des Anemometers werden 10 mal je Sekunde eingelesen und eine speziell entwickelte Software entscheidet, welches Ventil geoeffnet werden soll (Auf-, Abwind oder relaxed Zustand). Dabei ist darauf zu achten, dass die Zeit zwischen Windmessung und Ventilschaltung moeglichst kurz und nicht variabel ist, dh das Programm in Echtzeit arbeitet. Dazu wurde der Rechner zur Steuerung der REA-Anlage mit dem Betriebssystem LINUX 2.0.29 mit der Echtzeiterweiterung RT-LINUX 0.5a ausgestattet. Die Analyse von Turbulenzmessungen im 'Hartheimer Wald' ergaben, dass bei einer Messperiode von 30 min nicht alle Perioden von Turbulenzelementen, die zum Transport von skalaren Groessen, wie Temperatur oder VOC-Konzentrationen beitragen, erfasst werden. Bei Horizontalwindgeschwindigkeiten um 1m pro Sekunde, wie sie waehrend einer Messkampagne vorherrschten, reichen 30 min als Messperiode nicht aus und bei Schwachwindverhaeltnissen ist deshalb eine laengere Messperiode zu waehlen. Desweiteren ergab Analyse der Turbulenzdaten eine gute Uebereinstimmung des standortspezifischen Beta-Parameters, der zur Flussbestimmung mittels REA-Technik essentiell ist, mit den Literaturwerten von Businge
Das Projekt "Grundlagen zur nachhaltigen Entwicklung von Oekosystemen bei veraenderter Umwelt - Teilprojekt A7: Pools und Fluesse des stabilen Kohlenstoffisotops 13C zwischen Boden, Vegetation und Atmosphaere in verschiedenen Pflanzengemeinschaften des Fichtelgebirges" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltforschung (BayCEER), Abteilung Mikrometeorologie durchgeführt. Die Kohlenstofffluesse in einem terrestrischen Oekosystem und der Austausch von Spurengasen zwischen dem Boden, der Vegetation und der Atmosphaere unterliegen einer Vielzahl von biotischen und abiotischen Faktoren. Oekophysiologische Messungen auf der Blattebene sind aufgrund der hohen Variabilitaet im Bestand nur bedingt geeignet, ein Oekosystem in seiner Gesamtheit zu beschreiben. Zeitlich und raeumlich integrierende Messungen fuer die Schluesselprozesse turbulenter Austausch, Pflanzenatmung, Photosynthese sowie Bodenatmung werden daher auf der naechst hoeheren organisatorischen Ebene des Bestandes notwendig. Insbesondere Messungen des stabilen Kohlenstoffisotops 13C koennen fuer diese Aufgabe eingesetzt werden. Im Rahmen dieses Projektes schlagen wir vor, Konzentrationsmessungen der Kronenraumluft sowie der Boden- und Pflanzenatmung mit Messungen der Kohlenstoffisotope des CO2 zu verbinden. Dies erlaubt uns, die Oekosystematmung in ihre Komponenten zu zerlegen und moeglicherweise gleichzeitig mit Hilfe der Oekosystemdiskriminierung Aussagen ueber das Verhaeltnis der C-Fixierung zum Wasserverbrauch des Bestandes zu treffen. Darueber hinaus soll untersucht werden, inwieweit die Eddy-Akkumulationstechnik ueber heterogenen Waldbestaenden durchzufuehren und ggf. mit der Analyse von Kohlenstoffisotopen in Luft gekoppelt werden kann. Mit Hilfe dieser neuartigen Kombination waeren wir in der Lage, mit hoher raeumlicher und zeitlicher Aufloesung einzelne Luftpakete in ihrer Herkunft zu unterscheiden und so die Mechanismen des Stoffaustausches des gesamten Oekosystems naeher zu charakterisieren. Die Messungen sollen auf dem Intensivstandort Weidenbrunnen (Wassereinzugsgebiet Lehstenbach) des BITOEK stattfinden, wo bereits Eddy-Korrelationsmessungen stattfinden. Zwischenbericht 1999: Die Kombination von Messungen turbulenter Fluesse fuer das stabile Kohlenstoffisotop 13C und fuer Kohlendioxid CO2 erlaubt, neben der Bilanzierung des Netto-CO2-Austauschs, die Bestimmung von Einzelkomponenten der CO2-Fluesse (Photosynthese und Atmung) fuer ein Oekosystem. Aus einer Analyse der Massenbilanzgleichungen fuer 13C und CO2 wurden die methodischen Grundlagen fuer eine Auswertung kombinierter 13C- und CO2-Flussmessungen abgeleitet. Die Voraussetzung fuer die Anwendung des Verfahrens ist die Verfuegbarkeit einer Relaxed Eddy Accumulation (REA) Anlage zur Messung von 13C-Fluessen. Ein 13C-REA-Messsystem wurde entwickelt und in Betrieb genommen. Erste Flussmessungen fuer das stabile Kohlenstoffisotop 13C wurden durchgefuehrt. Die Auswertungen zeigen den erfolgreichen Einsatz von Messsystem und Messmethode. Grundlage fuer die 13C- und CO2-Flussmessungen sind Analysen der messmethodischen Voraussetzungen zur Anwendung der REA am BITOEK-Messstandort 'Weidenbrunnen'.