Water, carbon and nitrogen are key elements in all ecosystem turnover processes and they are related to a variety of environmental problems, including eutrophication, greenhouse gas emissions or carbon sequestration. An in-depth knowledge of the interaction of water, carbon and nitrogen on the landscape scale is required to improve land use and management while at the same time mitigating environmental impact. This is even more important under the light of future climate and land use changes.In the frame of the proposal 'Uncertainty of predicted hydro-biogeochemical fluxes and trace gas emissions on the landscape scale under climate and land use change' we advocate the development of fully coupled, process-oriented models that explicitly simulate the dynamic interaction of water, carbon and nitrogen turnover processes on the landscape scale. We will use the Catchment Modelling Framework CMF, a modular toolbox to implement and test hypothesis of hydrologic behaviour and couple this to the biogeochemical LandscapeDNDC model, a process-based dynamic model for the simulation of greenhouse gas emissions from soils and their associated turnover processes.Due to the intrinsic complexity of the models in use, the predictive uncertainty of the coupled models is unknown. This predictive (global) uncertainty is composed of stochastic and structural components. Stochastic uncertainty results from errors in parameter estimation, poorly known initial states of the model, mismatching boundary conditions or inaccuracies in model input and validation data. Structural uncertainty is related to the flawed or simplified description of natural processes in a model.The objective of this proposal is therefore to quantify the global uncertainty of the coupled hydro-biogeochemical models and investigate the uncertainty chain from parameter uncertainty over forcing data uncertainty up the structural model uncertainty be setting up different combinations of CMF and LandscapeDNDC. A comprehensive work program has been developed structured in 4 work packages, that consist of (1) model set up, calibration and uncertainty assessment on site scale followed by (2) an application and uncertainty assessment of the coupled model structures on regional scale, (3) global change scenario analyses and finally (4) evaluating model results in an ensemble fashion.Last but not least, a further motivation of this proposal is to provide project results in a manner that they support planning and decision taking under uncertainty, as this proposal is part of the package proposal on 'Methodologies for dealing with uncertainties in landscape planning and related modelling'.
Das Modell MoRE wurde auf die Jahre um 1880 angewandt, um die mittleren historischen Emissionen, Frachten und Konzentrationen von Stickstoff und Phosphor für Flusseinzugsgebiete, die in die deutsche Nord- und Ostsee einleiten, zu quantifizieren. Die historische Wasserbilanz wurde mit dem Modell LARSIM-ME abgeleitet und in MoRE integriert. Die Modellergebnisse ergänzen die historischen Modellergebnisse, die den bestehenden deutschen Zielkonzentrationen für Stickstoff am so genannten Übergabepunkt limnisch-marin und Schwellenwerten für den guten ökologischen Zustand der Küsten- und Meeresgewässer zugrunde liegen. Die Datensatzdatei enthält die Geometrie der 3048 Modellierungseinheiten in den Einzugsgebieten von Nord- und Ostsee (mit Ausnahme des Stettiner Haffs und des Einzugsgebiets der oberen Donau) und eine lange Datentabelle mit den Modelloutputs und ausgewählten Inputdaten (47 Variablen, Spalten durch Tabstopps getrennt).
We studied dissolved organic matter (DOM) dynamics in the anoxic basin Mariager Fjord, Gotland Basin, and Black Sea. In this data set we provide environmental data (oxygen, salinity, temperature), dissolved and solid-phase extracted carbon (DOC, SPE-DOC), nitrogen (TDN, SPE-DON), sulfur (SPE-DOS), and phosphorus (SPE-DOP) concentrations. Elemental analysis of carbon and nitrogen were carried out with a High-temperature catalytic combustion, Shimadzu, Shimadzu TOC-VCPH equipped with TDN unit, analysis of extractable sulfur and phosphorus with Inductively coupled plasma optical emission spectroscopy, Thermo Fisher Scientific GmbH, iCAP PRO.
Stickstoff-Flächenbilanzsalden (N-Bilanzen) sind ein Instrument, um die Stickstoffemissionen (Stickstoffüberschüsse) aus der Landwirtschaft zu quantifizieren. Sie sind ein Indikator für die Effizienz des Stickstoffeinsatzes landwirtschaftlicher Betriebe. Zur Berechnung der N-Bilanzen wird die N-Zufuhr auf die landwirtschaftlich genutzte Fläche der N-Abfuhr über die Ernte gegenübergestellt: N-Zufuhr – N-Abfuhr = N-Flächenbilanzsaldo Das Ergebnis sind Stickstoff-Flächenbilanzsalden auf Gemeindeebene, sie werden in kg N pro Hektar und Jahr bezogen auf die landwirtschaftlich genutzte Fläche ausgegeben. Da sämtliche Daten nach dem Betriebssitzprinzip erhoben wurden, liegen für die gemeindefreien Gebiete keine N-Bilanzen vor. Die hier dargestellten N-Flächenbilanzsalden beziehen sich auf das Kalenderjahr 2023. Sie sind eine wichtige Grundlage zur Berechnung der potenziellen Nitratkonzentration im Sickerwasser. Die potenzielle Nitratkonzentration dient der Abschätzung der Sickerwassergüte an der Untergrenze des Wurzelraumes in ca. 2 m Tiefe. Detaillierte Methodenbeschreibung siehe: Erläuterung_Basisemissionsmonitoring_LBEG_2023.pdf
Stickstoffbilanzen (N-Bilanzen) sind ein wichtiges Instrument, um die Stickstoffemissionen (Stickstoffüberschüsse) aus der Landwirtschaft zu quantifizieren. Zur Berechnung des N-Flächenbilanzsaldos wird der N-Zufuhr (auf die landwirtschaftlich genutzte Fläche) die N-Abfuhr gegenübergestellt: N-Zufuhr – N-Abfuhr = N-Saldo Im Rahmen des landesweiten Basis-Emissionsmonitorings wird ein N-Flächenbilanz-Modell verwendet, welches am Johann Heinrich von Thünen-Institut entwickelt und an die regionalen Bedingungen in Niedersachsen angepasst wurde. Das Ergebnis sind auf Basis der Agrarstatistik berechnete Stickstoff-Flächenbilanzen auf Gemeindeebene, die mit jedem Erscheinen der Landwirtschaftszählung bzw. Agrarstrukturerhebung neu berechnet werden können (alle 3 bis 4 Jahre). Der berechnete N-Flächenbilanzsaldo wird in [kg N/ha*a] bezogen auf die landwirtschaftlich genutzte Fläche (ohne Stilllegungsflächen) ausgegeben. Die dargestellten N-Flächenbilanzsalden2016 sind eine wichtige Grundlage zur Berechnung der potenziellen Nitratkonzentration im Sickerwasser. Die potenzielle Nitratkonzentration dient der Abschätzung der Sickerwassergüte an der Untergrenze des Wurzelraumes. Zu beachten ist, dass die in die N-Flächenbilanzsalden eingeflossenen Daten der Agrarstatistik zu Tierzahlen und Flächennutzung nach dem Betriebssitzprinzip erhoben wurden und somit räumliche Verschiebungen möglich sind. Detaillierte Methodenbeschreibung siehe: Methodik_Basis_Emissionsmonitoring_LBEG.pdf
Stickstoffbilanzen (N-Bilanzen) sind ein wichtiges Instrument, um die Stickstoffemissionen (Stickstoffüberschüsse) aus der Landwirtschaft zu quantifizieren. Zur Berechnung des N-Flächenbilanzsaldos wird der N-Zufuhr (auf die landwirtschaftlich genutzte Fläche) die N-Abfuhr gegenübergestellt: N-Zufuhr – N-Abfuhr = N-Saldo Im Rahmen des landesweiten Basis-Emissionsmonitorings wird ein N-Flächenbilanz-Modell verwendet, welches am Johann Heinrich von Thünen-Institut entwickelt und an die regionalen Bedingungen in Niedersachsen angepasst wurde. Das Ergebnis sind auf Basis der Agrarstatistik berechnete Stickstoff-Flächenbilanzen auf Gemeindeebene, die mit jedem Erscheinen der Landwirtschaftszählung bzw. Agrarstrukturerhebung neu berechnet werden können (alle 3 bis 4 Jahre). Der berechnete N-Flächenbilanzsaldo wird in [kg N/ha*a] bezogen auf die landwirtschaftlich genutzte Fläche (ohne Stilllegungsflächen) ausgegeben. Die dargestellten N-Flächenbilanzsalden2016 sind eine wichtige Grundlage zur Berechnung der potenziellen Nitratkonzentration im Sickerwasser. Die potenzielle Nitratkonzentration dient der Abschätzung der Sickerwassergüte an der Untergrenze des Wurzelraumes. Zu beachten ist, dass die in die N-Flächenbilanzsalden eingeflossenen Daten der Agrarstatistik zu Tierzahlen und Flächennutzung nach dem Betriebssitzprinzip erhoben wurden und somit räumliche Verschiebungen möglich sind. Detaillierte Methodenbeschreibung siehe: Methodik_Basis_Emissionsmonitoring_LBEG.pdf
Vulkanische Gasemissionen sind bedeutsam für die lokale sowie globale Atmosphärenchemie. Die Entdeckung der Halogenchemie in Vulkanfahnen brachte neue Erkenntnisse über die Dynamik von Vulkanen und gibt möglicherweise Aufschluss über deren Eruptionspotential. Mehrere Feldmessungen führten zu großen Erfolgen in der Erforschung von reaktiven Halogenspezies (z. B. BrO, OClO, ClO). Jedoch ergaben sich auch viele Unklarheiten über die zugrundeliegenden Mechanismen und Umweltparameter wie Spurengas- und Aerosolzusammensetzung der Vulkanfahne, relative Feuchte oder der Bedeutung von potentieller NOX Emission. Der Einfluss sowie die Bedeutung dieser Parameter bezüglich der Halogenaktivierung (Umwandlung von Halogeniden in reaktive Halogenspezies (RHS)) ist essentiell für die Interpretation der Messdaten, um, z.B. (1) Rückschlüsse über die magmatischen Prozesse zu ziehen und Vorhersagen über Eruptionen mithilfe des Verhältnisses BrO zu SO2 zu machen, oder (2) den Einfluss auf die Zerstörung von Ozon, die Oxidation von Quecksilber oder die Verringerung der Lebensdauer von Methan in der Atmosphäre zu quantifizieren. Dieses Projekt soll dazu dienen, anhand eines vereinfachten Modells einer Vulkanfahne (SiO2 und Schwefelaerosole, H2O, CO2, SO2, HCl, HBr) unter kontrollierten Bedingungen die vulkanische Halogenchemie besser zu verstehen. Dazu soll in einer aus Teflon bestehenden Atmosphärensimulationskammer an der Universität Bayreuth Messungen durchgeführt werden. Die zur Messung der kritischen Parameter benötigten Instrumente können leicht in das Kammersystem integriert werden. RHS (BrO, ClO, OClO) werden mittels eines White Systems (Multi-Reflektionszelle) und Cavity Enhanced-DOAS nachgewiesen. Zum Nachweis anderer Halogenspezies (Br2, Cl2, HOBr und BrCl) wird FAPA-MS (Flowing Atmospheric-Pressure Afterglow Mass Spectrometry) verwendet. SO2, CO2, NOX und O3 werden mittels standardisierter Gasanalysatoren gemessen. Die Analyse der Zusammensetzung von Aerosolen insbesondere deren aufgenommene Menge an Halogenen wird durch Filterproben sowie Ionenchromatographie und SEM-EDX (Scanning Electron Microscope - Energy Dispersive X-ray Detector) gewährleistet. Die Kombination der verschiedenen Messtechniken ermöglicht die Erforschung von bisher schlecht Verstandenen heterogenen Reaktionen, welche höchstwahrscheinlich die Halogenaktivierung beeinflussen. Insbesondere die Einflüsse von (1) NOX und O3, (2) Ausgangsverhältnis HCl zu HBr, (3) relative Feuchte sowie (4) die Zusammensetzung der Vulkanaschepartikel (in Hinblick auf komplexere, reale Vulkanasche) auf die RHS Chemie, insbesondere des Mechanismus der sog. 'Brom-Explosion', werden innerhalb des vorgeschlagenen Projektes untersucht. Die Messergebnisse werden, gestützt durch das Chemie Box Modell CAABA/MECCA, in einem größeren Kontext interpretiert und werden helfen die natürlichen Vulkanprozesse besser zu verstehen.
In der oberen Erdatmosphäre ab 70 km herrschen spezielle Bedingungen, die ein Leuchten im sichtbaren und infraroten Licht verursachen. Die Airglow genannten Emissionen werden durch solare extreme Ultraviolettstrahlung hervorgerufen, die Luftmoleküle zerstört und Atome ionisert. Daraufhin finden diverse chemische Reaktionen und physikalische Prozesse statt, die teilweise zur Lichtemission durch verschiedene Atome und Moleküle führen. Bedeutend sind z.B. die Beiträge durch Sauerstoff- und Natriumatome sowie Hydroxyl-, Sauerstoff- und Eisenoxidmoleküle. Airglow ist zeitlich und räumlich sehr variabel und die damit verbundenen komplexen Prozesse sind noch nicht vollständig verstanden.Die direkte Erforschung der oberen Atmosphäre ist schwierig, da nur Raketen diese Höhe erreichen können. Daher werden hauptsächlich erd- und satellitengebundene Fernerkundungsmethoden angewendet. Die verbreitetsten Messverfahren erfassen nur einen kleinen Teil des Lichtspektrums, womit viele der gleichzeitigen und teilweise verknüpften Emissionen nicht studiert werden können.Eine bisher wenig genutzte aber vielversprechende Methode zur Airglowmessung sind astronomische Spektren von bodengebundenen Teleskopen. Neben dem Licht vom astronomischen Objekt zeigen diese immer auch atmosphärische Emissionen. Für astronomische Anwendungen müssen diese Beiträge aufwändig entfernt werden, aber für die Atmosphärenforschung sind sie wertvoll, zumal die Spektrographen an großen Teleskopen besonders leistungsfähig sind. Speziell Instrumente, die einen großen Spektralbereich abdecken, erlauben simultane Messungen von vielen verschiedenen Airglowemissionen.Das geplante Projekt wird auf Aufnahmen verschiedener Spektrographen am Very Large Telescope in Nordchile und Apache Point Observatory in New Mexico basieren. Der volle Datensatz, beginnend im Jahr 2000, wird um die 100.000 Spektren umfassen. Er wird viel größer sein als alles was bisher unter Nutzung von astronomischen Daten zur Erdatmosphäre publiziert worden ist.Das Projektziel ist die Charakterisierung der zeitlichen Variationen aller beobachtbaren Airglowemissionen in der oberen Erdatmosphäre mit besonderen Fokus auf (1) Linienemissionen von Hydroxyl- und Sauerstoffmolekülen, besonders im Hinblick auf ihren Wert als Temperaturindikator für die Klimaforschung, (2) Kontinuumsemission von Metall- und Stickoxiden und (3) hochvariablen aber zumeist schwachen Linienemissionen in der Ionosphäre. Die Analyse wird auch Modell-, ergänzende Satelliten- und bodengestützte Daten berücksichtigen. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse werden einen signifikanten Beitrag zum Verständnis der chemischen und physikalischen Prozesse in der oberen Atmosphäre, aber auch zur Atom- und Molekülphysik liefern. Mit besseren Modellen der Emissionen wird es auch möglich werden die natürliche Nachthimmelshelligkeit genauer abzuschätzen und astronomische Daten besser zu verarbeiten.
Zielsetzung: Dieses hier beantragte Projekt stellt den nationalen Teil eines bereits genehmigten Horizon 2020 - Projektes dar. Der Titel des Projektes lautet: CIRCULAR AGRONOMICS - Efficient Carbon, Nitrogen and Phosphorus cycling in the European Agri-food System and related up- and down-stream processes to mitigate emissions (Circular Agronomics: Effiziente Kreisläufe für Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor für den europäischen Landwirtschafts- und Nahrungsmittelsektor, inklusive der vor- und nachgelagerten Prozesse zur Reduktion von Emissionen. - Eine umfassende Analyse der Flüsse von Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor und daraus resultierenden Emissionen, für die HBLFA Raumberg-Gumpenstein speziell in ihrer Modellregion Lungau, auf ausgewählten landwirtschaftlichen Betrieben - Eine Evaluierung von Fütterungsstrategien, gasförmigen Emissionen und Eigenschaften des Wirtschaftsdüngers. Dabei werden exakte Untersuchungen zu THG-Emissionen in Abhängigkeit von der Fütterung von Rindern in einer Respirationskammer hinzugezogen - Beurteilung der Umweltwirkung von unterschiedlichen Strategien, implementiert auf EU-Projektsebene durch andere Partner, auch im Vergleich bzw. Miteinbeziehung mit konventionellen bzw. herkömmlichen Verfahren in der Verarbeitungskette, unter Einsatz von LCA (in Zusammenarbeit mit den Partnern im Projekt). Regionale Unterschiede werden hier mit berücksichtigt. - Beurteilung der im Projekt erarbeiteten Empfehlungen, hinsichtlich der Vorteile im Bezug auf eine Kreislaufwirtschaft und der Erhöhung der Effizienz der C-, N- und P-Kreisläufe - Dialog mit den Landwirten: Bedürfnisse, Erwartungen, Akzeptanz der Erneuerungen und geänderten Methoden werden in den Modellregionen untersucht.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 421 |
| Europa | 2 |
| Land | 36 |
| Weitere | 1 |
| Wirtschaft | 1 |
| Wissenschaft | 109 |
| Zivilgesellschaft | 31 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 1 |
| Ereignis | 1 |
| Förderprogramm | 378 |
| Taxon | 1 |
| Text | 42 |
| Umweltprüfung | 15 |
| unbekannt | 7 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 53 |
| Offen | 387 |
| Unbekannt | 4 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 402 |
| Englisch | 117 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 8 |
| Bild | 6 |
| Datei | 5 |
| Dokument | 34 |
| Keine | 283 |
| Webseite | 142 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 444 |
| Lebewesen und Lebensräume | 444 |
| Luft | 444 |
| Mensch und Umwelt | 444 |
| Wasser | 444 |
| Weitere | 434 |