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Degradation of biodiversity and ecosystem functioning in subtropical grasslands, and thresholds for restoration

Objectives: 1. To test if the concept of novel and hybrid ecosystems forwarded by R. Hobbs and colleagues applies to degraded subtropical grasslands, i.e. if these ecosystems group along axes of deviation in abiotic conditions and biotic composition from reference ecosystems. 2. To investigate the extent to which ecosystem functions in the hybrid and novel ecosystems differ from reference grasslands, and whether these differences are related to deviation from the biodiversity of reference systems. 3. To manipulate degraded grasslands through selected restoration methods to identify transition thresholds and to test if restorability of abiotic conditions and biotic composition corresponds to restorability of ecosystem functions. A large-scale rapid ecosystem assessment will form the analytical basis of the study, followed up by field experiments on seed limitation (i.e. lack of seed bank or dispersal) and site limitation (i.e. lack of safe sites for germination and inadequate conditions for plant establishment). The experiments will be conducted in a factorial design testing for transition thresholds between degradation stages.

Entwicklung eines Online-Parametrisierungsansatzes zur Vorhersage der Hygroskopizität von organischem Aerosol in der Umgebung auf der Grundlage von hochauflösenden AMS-Messungen

Verschiedene atmosphärische Prozesse werden durch die Wasseraufnahmefähigkeit (Hygroskopizität) von Aerosolpartikel angetrieben, wie z.B. die Lichtstreuung der Partikel, die Bildung von Wolkentröpfchen, die Aktivierung von Wolkenkondensationskeimen (CCN), die Veränderung des hydrologischen Zyklus sowie der Strahlungsantrieb der Wolken. Trotz seiner entscheidenden Rolle für die Atmosphäre und das Klima gibt es immer noch eine große Diskrepanz im Wissen über den Beitrag des organischen Aerosols, das einen größeren Teil der Submikrometer-Partikelmassenkonzentration darstellt, zur gesamten Hygroskopizität. Der folgende Projektantrag schlägt einen ganz neuen Ansatz zur Parametrisierung der hygroskopischen Eigenschaften von organischen Aerosolpartikeln vor, der ein chemisches Online-Funktionskonzept verwendet, das auf der Analyse der organischen Massenspektren aus den Messungen des High Resolution-Time of Flight-Aerosol Mass Spectrometer (HR-ToF-AMS) basiert. Die Entwicklung dieser Parametrisierung wird auf einer Kombination von Humidified Hygroscopic Tandem Differential Analyzer (HTDMA) und HR-ToF-AMS Messungen in einem dualen, aber komplementären Ansatz basieren. Dazu wird ein intensives Laborscreening von chemischen Verbindungen mit gezielten funktionellen Gruppen und einer Mischung aus verschiedenen organischen Standards durchgeführt werden. Gleichzeitig wird ein maschineller Lernansatz auf der Grundlage früherer TROPOS-Feldkampagnen durchgeführt werden, der Messungen beider Instrumente integriert. Ein Vergleich zwischen den beiden Ansätzen wird für die endgültige Validierung in der Studie durchgeführt werden. Diese Parametrisierung wird dann in zwei Feldkampagnen validiert, die jeweils einer bestimmten Art von organischem Aerosol gewidmet sind: eine von biogenem Aerosol dominierte Umgebung in Melpitz (Deutschland) und eine von städtischem Aerosol dominierte Umgebung in SIRTA (Frankreich), wo beide Instrumente im Rahmen dieses Projekts eingesetzt werden sollen. Die Online-Hygroskopizität des Umgebungsaerosols wird durch die Kombination von HR-ToF-AMS (organisches und anorganisches Aerosol) und optischen Messungen des Aethalometers (äquivalenter schwarzer Kohlenstoff) abgeschätzt und dann mit der vom HTDMA gemessenen verglichen. Unter Ausnutzung der Vorteile der hochauflösenden und einheitlichen Massenspektrenauflösung des HR-ToF-AMS und des Vorhandenseins des Aerosol Chemical Speciation Monitor (ACSM) an beiden ausgewählten Feldstandorten wird die Methode auch für das ACSM optimiert. Infolgedessen wird eine automatische Routine für beide Instrumente (HR-ToF-AMS und ACSM) entwickelt, die in das ACSM-Netzwerk des Aerosols, Clouds, and Trace gases Research Infrastructure Network (ACTRIS) implementiert wird, um eine einzigartige Möglichkeit für eine zeitnahe und langfristige Messung der Aerosol-Hygroskopizität über Europa zu bieten.

Entsorgung radioaktiver Abfaelle

Das nukleare Entsorgungskonzept der Schweiz sieht zwei Endlagertypen vor: ein Endlager fuer schwach- und mittelaktive Abfaelle (SAM) und ein Endlager fuer hochaktive und langlebige mittelaktive Abfaelle (HAA). In den Endlagern werden die konditionierten Abfaelle durch eine Reihe von technischen und geologischen Barrieren vom Lebensraum isoliert, gemaess den Schutzzielen der Sicherheitsbehoerden (Dosislimite 0,1 mSv/Jahr). In verschiedenen Teilprojekten werden Forschungsarbeiten betr. technischer Sicherheitsbarrieren, Verhalten der Abfaelle, Eignung potentieller Wirtgesteine und Standorte sowie Analysen fuer die Beurteilung der Langzeitsicherheit durchgefuehrt. Die Arbeiten umfassen auch Beteiligungen an standortunabhaengigen internationalen Forschungsprojekten so z.B. Felslabor Grimsel (Kristallingestein) und Felslabor Mont Terri (Tongestein). Am Felslabor Grimsel sind neben den deutschen Partnern (BMWi, BGR, GRS und FZK) auch Organisationen aus Japan, Schweden, Frankreich, Spanien, USA, Taiwan und der Tschechischen Republik beteiligt.

Calcium cycling in the soil-fig-bat compartment of a neotropical rain forest on spatially heterogeneous substrate

Calcium supply in tropical soils is variable and frequently low. In spite of the heterogeneous Ca supply, some plant species, such as figs, maintain high Ca concentrations in their tissues. Figs are keystone species with more than proportional importance for the functioning of a tropical rain forest. High Ca concentrations in fig fruits may render them particularly attractive for frugivorous vertebrates. We propose to study the whole Ca cycling from soil through a selected fig species, Ficus insipida Willd. and frugivorous bats, their main dispersers, back to soil. The study will be conducted in Panama on sites differing in soil Ca status to assess the importance of soil Ca availability for fig fruit content and bat reproduction. We will quantify aboveground Ca fluxes for 16 trees along a gradient of Ca availability in soil. We will determine (1) Ca concentrations in soils, figs and leaves, (2) nutritional quality of fig and other bat-dispersed fruits and their importance for Ca balance in relation to reproduction of fruit-eating bats, (3) Ca fluxes with litterfall, throughfall, stemflow, bat pellets and faeces, (4) the importance of the contribution of bats to the Ca cycle of individual fig trees, and (5) the effect of fig trees on soil Ca concentrations.

Arbeiten ueber die atmosphaerischen Bedingungen fuer Fragen der Ausbreitung von Luftbeimengungen (fest, gasfoermig, radioaktiv)

Die Arbeiten dienen der Begutachtung von Standorten fuer Fragen der Auswirkung technischer Anlagen (Kraftwerke) auf die Umwelt.

Standortseignungskarten fuer die Landnutzung

1. Kombinierte Kartierung der landwirtschaftlich genutzten Flaeche nach Methode Ellenberg (vgl. Literaturangabe) in den Masstaeben 1:50 000 und 1:25 000 unter Wahrung des Kontaktes zu den etwas anderen Methoden des forstlichen Standortskartierung 1:10 000. 2. Musterkarten: oekologische Standortseignungskarten als Beispiele der natuerlichen Eignung fuer die Flaechennutzung.

Expertentätigkeit zur Beteiligung der deutschen Gemeinden an der Schweizer Endlagerstandortsuche

Mitgliedschaft in der Expertengruppe des BMU zur fachlichen Begleitung des Schweizer Standortauswahlverfahren für ein Endlager aus deutscher Sicht.

Online Überwachung von Grund- und Oberflächenwasser als Teil des IWRM Projekts 'Dong Nai River Basin', Vietnam

Das geplante IWRM-Forschungsprojekt 'Dong Nai River Basin' Phase II in Vietnam ist ein Joint-Venture Projekt mehrer Partner aus Deutschland die, in enger Kooperation mit Partnern in Vietnam, das Prinzip IWRM im Projektgebiet 'Dong Nai River Basin' in Vietnam in allen seinen Aspekten bearbeiten. Das Dong Nai Flusseinzugsgebiet liegt im Süden des Landes und ist mit einer Fläche von ca. 35.000 km2 eines der drei größten Flusseinzugsgebiete in Vietnam. Im Gegensatz zu den zwei anderen großen Gebieten, den Deltagebieten des Mekong und des Roten Flusses, liegt das Dong Nai Gebiet zum Großteil auf Vietnamesischem Territorium. Aufgrund der schnellen volkswirtschaftlichen Entwicklung im Dong Nai Gebiet wird das Ressourcen-Management immer stärker durch umwelttechnische Probleme beeinträchtigt. Seit dem Jahr 2010 wird unser System bestehend aus GW-Base® und GW-Web® bei dem CWRPI-Hanoi und der HCMC-CWRPI-Division 'Süd-Vietnam' genutzt. In 15 ausgewählten Grund- und Oberflächenwasser Messstellen wurden Multiparameter Datenlogger installiert und in Betrieb genommen. Alle Messpunkte wurden im Bezug auf Erreichbarkeit, Sicherheit, sowie GPRS-Netzabdeckung ausgewählt. Da dieses Pilotprojekt Teil einer Machbarkeitsstudie für diese Art von Messstellen in Vietnam ist, standen hydrologische Aspekte für die Wahl der Messpunktstandorte nicht im Vordergrund. Um die Nachhaltigkeit dieses Monitoringsystems zu gewährleisten wurde ansässiges Personal im Umgang mit Hard- und Software geschult.

Integriertes vollumfängliches Regio-Wasserstoffkonzept, Teilvorhaben: Standortanalyse für Elektrolyseur bei integrierter Wasserstoffnutzung

Dieses Vorhaben fokussiert hierbei auf die skalierbare Auslegung und Produktion kleiner bis mittelgroßer Anlagen. So ist es das Ziel des Vorhabens, ein Konzept zu entwickeln, anhand dessen Elektrolyseure im Leistungsbereich von 500 kW bis 5 MW in eine regionale Energieversorgung eingebracht werden können. Hierbei gilt es, die entstehenden Stoffströme integriert zu betrachten, um so dezentrale und nachhaltige Wasserstoffkonzepte in die Realität zu überführen. Um dieses Konzept skalierbar zu entwickeln und an weiteren Standorten ausrollen zu können, muss ein grundsätzliches Vorgehen entwickelt werden, anhand dessen eine modularisierbare Anlage auf den jeweiligen Anwendungsfall ausgelegt werden kann.

Gründungen von Windenergieanlagen auf jungen Tagebaukippen, Teilvorhaben: Innovative Tragwerksplanung

Rekultivierte Flächen ehemaliger Braunkohletagebaue sind für die Errichtung von Windparks aus verschiedenen Gründen attraktiv, setzt jedoch bisher eine Wartezeit von 10 bis 15 Jahren voraus. Ziel des Projekts ist es, die Gründung von WEA auf rekultivierten Flächen von Tagebaukippen deutlich früher als bisher zu ermöglichen. Auf der Basis eines Feldversuchs und numerischer Simulationen wird ein Konzept entwickelt, mit Hilfe dessen die Eignung eines Standortes für eine frühzeitige WEA-Gründung zuverlässig eingeschätzt werden kann. Kern dieses Konzepts ist eine zielführende optimierte Erkundung des Kippenuntergrundes sowie dessen Abbildung in einem adäquaten numerischen Modell, welches Prognosen der zeitlichen Entwicklung der Setzungen und Schiefstellungen unter Berücksichtigung aller relevanten Prozesse im Kippenkörper erlaubt. Neben den Konsolidierungs- und Kriechverformungen ist insbesondere die aus der dynamischen Windeinwirkung resultierende akkumulierte Verdichtung des Bodens im Nahbereich der Gründung zu nennen, die nur durch spezielle Akkumulationsmodelle abgebildet werden kann. Des Weiteren wird im Rahmen des Projekts numerisch untersucht, inwiefern Monopile-Gründungskonzepte aus dem Offshore-Bereich herangezogen werden können. JBO beteiligt sich an dem Vorhaben mit seinen Kompetenzen im Bereich der Offshore-Tragwerksplanung (z.B. Monopiles). JBO untersucht die Möglichkeit einer Gründung (z.B. Monopfahl) auf jungen Tagebaukippen unter den Gesichtspunkten der Standsicherheit, der Schiefstellungsbegrenzung und Aspekten der Umsetzbarkeit. Zuden bereitet JBO generische Markov-Matrizen von einer Windenergieanlage für die speziellen Standortbedingungen auf.

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