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key coastal processes in the mesotrophic Skagerrak and the oligotrophic northern Aegean : a comparative study

Das Projekt "key coastal processes in the mesotrophic Skagerrak and the oligotrophic northern Aegean : a comparative study" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ISW Wassermesstechnik Dr. Hartmut Prandke durchgeführt. General Information: This project focuses on investigation and modelling of key processes that affect flow and cycling of carbon and nutrients. In particular, we aim to study how processes change over scales from microns to tens of metres, and to compare processes under two contrasting situations, stratified and mixed water masses. By comparing the Skagerrak with the NE Aegean, we will be able to study differences in functioning between a mesotrophic and an oligotrophic system. There are important differences in sedimentological and geochemistry setting such as higher content of calcareous material in the N. Aegean which are expected to lead to different rates and processes of nutrient recycling, and erosion, transport, deposition, and accumulation of particulate matter. Nutrient regimes are very different and the Skagerrak is relatively turbid with high light attenuation whereas the N. Aegean has clearer water with extremely low attenuation. It is thus likely that not only will primary production processes be different but behavioural differences in zooplankton e.g. predator avoidance, vertical migration, grazing etc. Biological coagulation (packaging) processes are likely to be very different between the two areas and this is expected to have a major influence on flux rates. The benthic systems differ in that biomass and abundances are higher in the Skagerrak but species diversity is higher in the N. Aegean. Thus the processes and rates of mineralisation and material burial will vary. The project is formed around a set of hypotheses defined for each of the key processes identified. The work will be aimed not at establishing mass balances by direct measurement, but will instead focus on the characterisation and modelling of the key processes occurring. Novel aspects include use of high frequency samplers to make in situ measurements of the microstructure, which can considerably improve our understanding of the vertical turbulent transport and of the velocity fluctuations across frontal areas to gain better insight into local biological and physical processes. A state of the art benthic lander will be used to measure respiration and recycling rates of carbon and nutrient elements in sediments in-situ. Large temporal and spatial variability in the near-surface turbulence is expected, which will be investigated on the basis of measurements and l-D modelling. Processes in the organic part of the benthic nitrogen cycle are of major interest as these processes, their regulation and quantitative importance, to a large degree determines the nitrogen sources that eventually will escape to the overlying water. Thus, knowledge on factors regulating processes of organic nitrogen turnover is necessary in the understanding of mechanisms regulating the internal loading. Further, this knowledge is indispensable in the construction of predictive models. ... Prime Contractor: University of Oslo, Department of Biology, Division of Zoology; Oslo; Norway.

Vorhaben: Teilprojekt 1

Das Projekt "Vorhaben: Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Ostseeforschung durchgeführt. Der Zustand des Ökosystems Ostsee hängt in starkem Maße von meteorologischen Antrieben über dem nordostatlantischen Raum und hydrologischen Prozessen im Süßwassereinzugsgebiet ab, so vom Wechselspiel Einstrom salzreichen Nordseewassers und dem Süßwassereintrag. Wichtige Zusammenhänge dieses natürlichen Wechselspiels aber auch des Einflusses des Menschen auf die beobachtete heutige Zustandsänderung der Ostsee sind noch nicht hinreichend verstanden. Um die natürliche Elastizität und die Antriebsmechanismen von Ökosystemänderungen verstehen und den Zustand der Ostsee prognostizieren zu können, müssen laufende und vergangene Änderungen mit Hilfe von Multi-proxy Sedimentuntersuchungen kombiniert mit der Ökosystemmodellierung analysiert werden. Der auf etablierten und innovativen Methoden beruhende Multi-proxy Ansatz zur Rekonstruktion sowohl der Oberflächen- (Salzgehalt, Temperatur und Meereisbedeckung) als auch der Tiefenwasserbedingungen erfolgt an Sedimentkernen eines Transekts vom marinen Skagerrak bis zur süßwasserdominierten nördlichen Ostsee. Zeitscheiben dieser Studie sind (i) letzte 100 Jahre mit der heutigen globalen Erwärmung, (ii) letzte 1000 Jahre mit den natürlichen klimatischen Anomalien der Kleinen Eiszeit und der Mittelalterlichen Warmzeit und (iii) Paläorekonstruktion der letzten 6000 Jahre. Die anhand der Sedimentuntersuchungen validierten Ökosystemmodelle werden ausgewählte, auf IPCC Szenarien basierende, Prognosen des natürlichen und anthropogen beeinflussten Zustandes des Ökosystems Ostsee für den Zeitraum 2050-2100 liefern. Das Projekt ist in 4 Arbeitspaketen strukturiert:WP1: Sediment Proxy studies WP2: Modelling approach WP3: Synthesis WP4: Training and Education Die neuen Erkenntnisse sind eine Voraussetzung für Handlungsoptionen um auf zu erwartende Änderungen des Ökosystems der Ostsee zu reagieren.

Funktion und Struktur subsystemspezifischer mikrobieller Gemeinschaften im Benthos der südlichen und zentralen Nordsee und deren Rolle in Stoff- und Energieaustauschprozessen

Das Projekt "Funktion und Struktur subsystemspezifischer mikrobieller Gemeinschaften im Benthos der südlichen und zentralen Nordsee und deren Rolle in Stoff- und Energieaustauschprozessen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Natur-Museum und Forschungsinstitut Senckenberg, Abteilung für Meeresforschung durchgeführt. Aktuelle Modelle zur Beschreibung benthischer Prozesse in der Nordsee behandeln nur unvollständige Ausschnitte aus dem Gesamtsystem. Dies ist auf eine nur lückenhafte Kenntnis über die im Benthos ablaufenden Prozesse zurückzuführen. Im beantragten Forschungsvorhaben soll die strukturelle und funktionelle Charakterisierung benthischer mikrobieller Gemeinschaften in verschiedenen durch die Markofauna definierten Subsysteme der südlichen und zentralen Nordsee (Deutsche Bucht, Niederländische Küste, Oyster Ground, Doggerbank, östliche Nordsee, Skagerrak und Kattegat) untersucht werden. Zum Verständnis benthischer Prozesse soll zusätzlich der qualitative und quantitative Eintrag von organischem Material sowie dessen Umsetzung im System betrachtet werden. Durch parallele Untersuchungen der Makrofaunastruktur (Dr. I. Kröncke, Forschungsinstitut Senckenberg) werden Aufschlüsse über die Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Größenklassen und deren Rolle am Transfer von organischem Material in den einzelnen Subsystemen erwartet. Aus dem Zusammenhang von Struktur und Funktion komplexer Gemeinschaften, die in diesem Umfang bislang noch nicht in der Nordsee untersucht wurden, werden Hinweise auf die Bedeutung verschiedenen benthischer Systeme für den Stoff- und Energieaustausch erwartet. Daher können die aus dem beantragten Forschungsvorhaben erwarteten Ergebnisse maßgeblich zum Verständnis benthischer Prozesse beitragen und der Modellierung zugeführt werden. Hauptauftragnehmer im Ausland: University Northeastern Boston; Boston.

Stratigraphie und Geochemie holozaener Sedimentserien aus dem Skagerrak und der Ostsee als Klimaindikatoren im nordwesteuropaeischen Raum

Das Projekt "Stratigraphie und Geochemie holozaener Sedimentserien aus dem Skagerrak und der Ostsee als Klimaindikatoren im nordwesteuropaeischen Raum" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Ostseeforschung durchgeführt. Sedimente des Skagerrak aus der Zeit des Holozaen zeichnen die palaeozeanographische Entwicklung an der Grenze zwischen Ozean und dem kontinental gepraegtem, brackigen Binnenmeer Ostsee auf. An engstaendig datierten Kernen sollen Informationen zur Entwicklung des Klimas im Einzugsbereich der Ostsee und im Uebergang zum Nordatlantik erarbeitet wereden: Sedimentphysikalische Eigenschaften werden als Ausdruck der Stroemungsintensitaeten am Boden rekonstruiert. Isotopische und organisch-geochemische Signale (d13C und d15N von organischem Material sowie d18O und d13Cvon Foraminiferen; Alkenon-Muster als Temperatur-und Salzanzeiger) in den Sedimenten stehen stellvertretend fuer Bedingungen an der Wasseroberflaeche. Wir zielen auf eine Abschaetzung natuerlicher Umweltveraenderungen im Ostseeraum als Folge von zyklischen und azyklischen Klimaveraenderungen langer ( groesser100 Jahre) und mittlerer ( groesser10 Jahre) Perioden fuer die letzten 2000 Jahre. Dieser Beitrag erstellt realistische proxy-Daten fuer parallele Modellexperimente im Rahmen des HGF-Projekts 'Natuerliche Klimavariationen in historischen Zeiten bis 10.000 Jahre vor heute'.

Dynamik des postglazialen Ökosystems südwestliche Ostsee - Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Umwelt und Biosphäre anhand organisch-wandiger und kieseliger Mikrofossilien

Das Projekt "Dynamik des postglazialen Ökosystems südwestliche Ostsee - Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Umwelt und Biosphäre anhand organisch-wandiger und kieseliger Mikrofossilien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, GEOMAR Forschungszentrum für marine Geowissenschaften durchgeführt. Die südwestliche Ostsee ist die Schlüsselregion für den Austausch von niedrigsalinem Oberflächenwasser und höhersalinem, sauerstoffreichem Bodenwasser zwischen der eigentlichen bzw. zentralen Ostsee und dem Skagerrak/Kattegat bzw. der Nordsee. Dieses System wird durch die Richtung und Intensität der Winde bestimmt und ist damit letztendlich durch das zyklonale Wettersystem des Nordatlantiks und die Golfstromaktivität kontrolliert. Die wesentliche Intention des beantragten Projektes ist die Untersuchung der Auswirkungen von holozänen Klimavariationen auf das Ökosystem Ostsee, welche sowohl durch die Sedimentabfolge als auch durch den Fossilinhalt reflektiert werden. Hierzu ist die Untersuchung der durch unterschiedliche Wind-/ Sturm- und Niederschlagsintensität hervorgerufenen Veränderungen der Salinität, der Nährstoffflüsse und des Sauerstoffgehalts der südwestlichen Ostsee vorgesehen. Diese können anhand organisch-wandiger und kieseliger Mikrofossilien, deren morphologischen Variationen, Arten-Sukzession und der chemischen Veränderungen bei der Einbettung nachgewiesen werden. Ziel dieses Projektes ist es, die Wechselwirkung zwischen Umwelt und Phyto-/Zooplankton im Ablauf der holozänen Entwicklungsgeschichte der südwestlichen Ostsee zu erfassen. Die zu erwartenden Ergebnisse sind Grundlagen zur Differenzierung natürlicher und anthropogener Umweltveränderungen sowie Datenbasis zur Modellierung zukünftiger Umweltveränderungen durch Klimaschwankungen.

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