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CO2 degassing from karstic springs in Southern Germany

This study examines characteristics of dissolved inorganic carbon (DIC) and partial pressures of CO2 characteristics (pCO2) in the source springs and headwaters of four karstic watersheds, via dissolved inorganic carbon concentration and stable carbon isotope measurements. All four spring sources are located in Southern Germany and were measured for water chemistry and stable isotopes with nearby headwater stream points, which were located up to 100 m downstream of the discharge points. Seasonal sampling covered winter, spring, summer, and autumn in 2018.

Grundwassermessstellen

Roh- und Grundwassermessstellen in Hessen aus dem Fachinformationssystem Grundwasserdatenbank Hessen (Gruwah) 1) Messstellen nach der Rohwasseruntersuchungsverordnung (RUV) und 2) Messstellen des Landesgrundwasserdienstes (LGD)

Sources and Sinks of short-lived radium isotopes in the southern North Sea: Implications for the system functioning and budget estimates

Continued population growth increases the demand for space and resources, which in turn enhances anthropogenic pressure on coastal seas. Biotic and abiotic ecosystem understanding in a wider context is essential for effective management of stakeholder interests. This study is a synthesis of recent findings based on short-lived radium isotopes in the shelf ocean North Sea and uses the isotopes to quantify relevant sources and sinks in biogeochemical cycles in the coastal sea in order to enhance system understanding. We improve upon the previously designed box model for the southern North Sea by Burt et al. [2014], using a denser data coverage for nearshore areas. Specifically, the updated model considers decay-supported desorbable Ra from suspended particles and input from submarine groundwater discharge. The model quantified a total of five source terms for Ra: the Wadden Sea, rivers, desorption from suspended particles in the water column, submarine groundwater discharge from beach systems, and porewater exchange at North Sea bottom sediments; whereas considered losses are radioactive decay and mixing with the open North Sea. The mass balance reveals that porewater exchange, e.g., ripple flow, significantly dominates the total short-lived Ra isotope discharge to the southern North Sea. An eddy diffusion based Ra approach was not successful to quantify submarine groundwater discharge from beach systems, due to other major inputs of Ra isotopes from the adjacent Wadden Sea and river discharge, superimposing the minor submarine groundwater discharge from beaches.

Water column raw data (Kongsberg EM712 entire dataset) of RV MARIA S. MERIAN during cruise MSM97/2

Water column raw data using the ship's own Kongsberg EM 712 multibeam echosounder was not continuously recorded during RV MARIA S. MERIAN cruise MSM97/2. Data were recorded on 5 days between 2020-12-12 and 2020-12-22 in the North Sea and acquisition almost continuously monitored during the survey. The approximate average depth of the entire dataset is around 37m. During data acquisition, sound velocity measurements using sound velocity profiles (SVP) derived from CTD casts was applied on the data for data calibration. Ancillary SVP raw data (.asvp files) and SVP from CTD-cast (.txt) are not part of this dataset publication, but part of the corresponding multibeam raw dataset https://doi.org/10.1594/PANGAEA.928539. During data acquisition the Acoustic Doppler Current Profiler (38 and 75 kHz) was occasionally switch on simultaneously. Data are unprocessed and therefore may contain incorrect measurements without further processing.

Water column raw data (Kongsberg EM712 entire dataset) of RV MARIA S. MERIAN during cruise MSM98

Water column raw data using the ship's own Kongsberg EM 712 multibeam echosounder was almost continuously recorded during RV MARIA S. MERIAN cruise MSM98. Data was recorded on 15 days between 2021-01-08 and 2021-01-22 located in the North Sea in shallow water. The corresponding .all files are published via https://doi.pangaea.de/10.1594/PANGAEA.937616 and https://doi.pangaea.de/10.1594/PANGAEA.928946 . This publication is conducted within the efforts of the German Marine Research Alliance in the core area 'Data management and Digitalization' (Deutsche Allianz Meeresforschung, DAM).

Water column raw data (Wärtsilä ELAC 3050 MK II entire dataset) of RV ALKOR during cruise AL575

Raw water column data were collected aboard RV ALKOR during cruise AL575 using a 50kHz Elac Seabeam 3050 (SB3050 MKII) multibeam echosounder by ELAC Nautic. This system had been installed originally on the former RV POSEIDON and was transferred to RV ALKOR just before this cruise. During AL575 it was mainly used it to acquire water column data for online gas seep detection. Water column and side scan data are stored in .wci & .raw format; bathymetry and backscatter data are stored as .xse. .xse data can either be read directly in MBSystem, Hypack or Qimera post-processing software or they can be converted to .hsx (Caris readable). The expedition took place during 2022-06-28 – 2022-07-13 from Kiel to Kiel (Germany) in the North Sea. The major aim of AL575 - GEOSTOR leak are to investigate and contribute to the assessment of the mechanisms and potential risks of CO2 leakage along boreholes drilled through the sedimentary overburden above subseafloor storage formations in the North Sea. Data were recorded in the EEZs of UK and Germany. Sound velocity profiles (SVP) were applied on the data for calibration. Please see the cruise report for details. The data are unprocessed and can therefore contain incorrect measurements (artifacts) if not further processed. Note that refraction errors may occur when no proper SVP is applied. Data acquisition and provision was done by GEOMAR and they are published according to the FAIR principles.

Water column raw data (Kongsberg EM712 entire dataset) of RV MARIA S. MERIAN during cruise MSM128

Raw water column data were collected aboard RV MARIA S. MERIAN during the cruise MSM128 (TRAPA) using a 40-100kHz Kongsberg EM 712 multibeam echosounder. The expedition took place during 02.05.2024 – 20.05.2024 from Emden to Rostock (Germany) in the North Sea. The main aim of MSM128 (TRAPA) was to reconstruct the Late Pleistocene and Early Holocene landscape in the present day North Sea area north of Helgoland that was once extensively exploited by Late Palaeolithic hunter-gatherer groups. Data were recorded inside the German EEZ. Sound velocity profiles (SVP) were applied on the data for calibration. Please see environmental data and the cruise report for details. The data are unprocessed and can therefore contain incorrect depth measurements (artifacts) if not further processed. Note that refraction errors may occur when no proper SVP is applied. Data acquisition was done by CAU Kiel. Data provision is supported by the DAM Underway Project and is according to the FAIR principles.

Transportverhalten und Transformation von organischen Spurenstoffen in Flüssen - Prozesse und Modellierung

Veranlassung Organische Spurenstoffe bilden beim Monitoring der Gewässergüte das größte, weiterhin zunehmende Stoffspektrum. Nach der EU-Wasserrahmenrichtlinie stellt sich die Frage, für welche Spurenstoffe Umweltqualitätsnormen festzusetzen sind und welche Maßnahmen an welchen Stellen die Konzentrationen in den Gewässern effektiv verringern können. Für eine sichere Trinkwasserversorgung aus Uferfiltrat bedarf es auch vor dem Hintergrund der angestrebten Resilienz gegenüber den Folgen des Klimawandels besserer Kenntnisse der Bedingungen, unter denen Grenz- oder Orientierungswerte im Rohwasser überschritten werden. Antworten auf diese Fragen werden dadurch erschwert, dass Transport- und Abbauverhalten organischer Spurenstoffe im Gewässer oft nicht oder nur unzureichend bekannt sind. Dies limitiert auch Prognosen zu Auswirkungen von Unterhaltungs- und Ausbaumaßnahmen auf den chemischen Zustand von Bundeswasserstraßen. Die Aufklärung der reaktiven Eigenschaften bestimmter Stoffe und Stoffgruppen im Fließgewässer und die entsprechend fortentwickelte Modellierung ermöglichen eine Optimierung des Gütemonitorings zum Schutz der Flüsse und der Trinkwasserressourcen. Die Ergebnisse liefern wesentliche Grundlagen, um die Belastung durch bestimmte Spurenstoffgruppen besser einzuschätzen, Belastungsschwerpunkte zu identifizieren und Minimierungsmaßnahmen gezielt planen zu können. Darüber hinaus werden durch erweitertes Prozessverständnis und Modellgrundlagen Voraussetzungen geschaffen, um die Auswirkungen des Klimawandels auf die stoffliche Belastung in Bundeswasserstraßen besser einschätzen zu können. Zur Modellierung organischer Spurenstoffe in Flüssen sind unterschiedliche Modelle im Einsatz. Explizite Gewässergütemodelle mit spezifischen Modulen zum reaktiven Transport organischer Spurenstoffe in Fließgewässern, die auch Photolyse, Sorption und Biodegradation berücksichtigen, sind bisher nur sehr wenige etabliert. Allen Modellen mangelt es an der Implementierung spezifischer Terme, die für den reaktiven Transport besonders relevanter Spurenstoffe bzw. -stoffgruppen im Fließgewässer maßgeschneidert sind. In der Regel fehlen Kenntnisse über das Abbauverhalten der Substanzen und über ihre Transformationsprodukte als Voraussetzung für die modelltechnische Umsetzung. Das Gewässergütemodell QSim der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) bietet gute Voraussetzungen für eine ergänzende Entwicklung zur gezielten Simulation des reaktiven Spurenstofftransports in Flüssen: Eine numerische Lösung für den Stofftransport liegt vor und wesentliche Eingangsgrößen für den Spurenstoffabbau sind bereits im Modell angelegt. Fragen zur wasserwirtschaftlichen und ökologischen Belastung durch organische Spurenstoffe und zu deren Modellierung bewegen auch die Wasserwirtschaftsverbände im Rheineinzugsgebiet. Mit Unterstützung der BfG hat der Ruhrverband für Lenne und Ruhr QSim-Modellinstanzen aufgebaut. Ferner wurde vom Ruhrverband ein erster Ansatz zur gezielten Simulation eines photolytisch sensitiven organischen Spurenstoffes mit QSim entwickelt. Da sich zur Aufklärung der Prozesse des reaktiven Spurenstofftransports kleinere Fließgewässer besser eignen als große Flüsse, bietet sich die Kooperation mit einem Wasserwirtschaftsverband des Rheingebietes an, um anhand eines gezielten Prozessmonitorings an einem Zufluss grundlegende Erkenntnisse für die Spurenstoffmodellierung im Rhein ableiten zu können. Da der Ruhrverband und die BfG großes Interesse daran haben, zum Transport- und Abbauverhalten von Spurenstoffen und zu deren Modellierung zusammenzuarbeiten, soll das Forschungsprojekt in Kooperation durchgeführt werden.

Innovative Management- und Betriebskonzepte für zukunftssichere und resiliente Wasserinfrastrukturen, Teilprojekt 7

Innovative Management- und Betriebskonzepte für zukunftssichere und resiliente Wasserinfrastrukturen, Teilprojekt 6

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