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).
<p>Stickstoffeintrag aus der Landwirtschaft und Stickstoffüberschuss</p><p>Stickstoff ist ein essenzieller Nährstoff für alle Lebewesen. Im Übermaß in die Umwelt eingebrachter Stickstoff führt aber zu enormen Belastungen von Ökosystemen.</p><p>Stickstoffüberschuss der Landwirtschaft</p><p>Eine Maßzahl für die Stickstoffeinträge in Grundwasser, Oberflächengewässer, Böden und die Luft aus der Landwirtschaft ist der aus der landwirtschaftlichen Stickstoff-Gesamtbilanz ermittelte Stickstoffüberschuss (siehe Abb. „Saldo der landwirtschaftlichen Stickstoff-Gesamtbilanz in Bezug auf die landwirtschaftlich genutzte Fläche“).</p><p>Die Stickstoff-Gesamtbilanz setzt sich zusammen aus den Komponenten Flächenbilanz (Bilanzierung der Pflanzen- bzw. Bodenproduktion), Stallbilanz (Bilanzierung der tierischen Erzeugung) und der Biogasbilanz (Bilanzierung der Erzeugung von Biogas in landwirtschaftlichen Biogasanlagen). Der Stickstoffüberschuss der Gesamtbilanz ergibt sich aus der Differenz von Stickstoffzufuhr in und Stickstoffabfuhr aus dem gesamten Sektor Landwirtschaft (siehe Schaubild „Schema der Stickstoff-Gesamtbilanz der Landwirtschaft“). Der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=Indikator#alphabar">Indikator</a> wird vom Institut für Pflanzenbau und Bodenkunde des Julius Kühn-Instituts und dem Umweltbundesamt berechnet und jährlich vom <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=BMEL#alphabar">BMEL</a> veröffentlicht (siehe<a href="https://www.bmel-statistik.de/fileadmin/daten/0111260-0000.xlsx">BMEL, Tabellen zur Landwirtschaft, MBT-0111-260-0000</a>).</p><p>Der Stickstoffüberschuss der Gesamtbilanz ist als mittlerer Überschuss aller landwirtschaftlicher Betriebe in Deutschland zu interpretieren. Regional können sich die Überschüsse jedoch sehr stark unterscheiden. Grund dafür sind vorrangig unterschiedliche Viehbesatzdichten und daraus resultierende Differenzen beim Anfall von Wirtschaftsdünger. Um durch <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/w?tag=Witterung#alphabar">Witterung</a> und Düngerpreis verursachte jährliche Schwankungen auszugleichen wird ein gleitendes 5-Jahresmittel errechnet.</p><p>___<br>* jährlicher Überschuss bezogen auf das mittlere Jahr des 5-Jahres-Zeitraums (aus gerundeten Jahreswerten berechnet)** 1990: Daten zum Teil unsicher, nur eingeschränkt vergleichbar mit Folgejahren.*** Ziel der Nachhaltigkeitsstrategie der Bundesregierung, bezogen auf das 5-Jahres-Mittel, d.h. auf den Zeitraum 2028 bis 2032Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) 2024, Statistischer Monatsbericht Kap. A Nährstoffbilanzen und Düngemittel, Nährstoffbilanz insgesamt von 1990 bis 2022 (MBT-0111260-0000)Die Ergebnisse der Bilanzierung zeigen einen abnehmenden Trend bei den Stickstoffüberschüssen über die erfasste Zeitreihe (siehe Abb. „Saldo der landwirtschaftlichen Stickstoff-Gesamtbilanz in Bezug auf die landwirtschaftlich genutzte Fläche“). Im Zeitraum 1992 bis 2020 ist der Stickstoffüberschuss im gleitenden 5-Jahresmittel von 117 Kilogramm Stickstoff pro Hektar landwirtschaftlich genutzter Fläche und Jahr (kg N/ha*a) auf 77 kg N/ha*a gesunken. Das entspricht einem jährlichen Rückgang von 1 % sowie einem Rückgang über die Zeit um 34 %. Die Reduktion des Stickstoffüberschusses zu Beginn der 1990er Jahre ist größtenteils auf den Abbau der Tierbestände in den neuen Bundesländern zurückzuführen. Der durchschnittliche Rückgang des Stickstoffüberschusses über die gesamte Zeit von 1992 bis 2020 beruht auf Effizienzgewinnen bei der Stickstoffnutzung (Effizienterer Einsatz von Stickstoff-Düngemitteln, Ertragssteigerungen in der Pflanzenproduktion und höhere Futterverwertung bei Nutztieren). In den Jahren seit 2015 ist der Überschuss besonders stark gesunken. Grund dafür sind neben einer veränderten und wirksameren Gesetzgebung, gesunkene Tierzahlen sowie Dürrejahre und höhere Mineraldüngerpreise und der damit einhergehende verminderte Einsatz von Mineraldüngern.Im Jahr 2016 wurde in derDeutschen Nachhaltigkeitsstrategieder Bundesregierung (BReg 2016) ein Zielwert von 70 kg N/ha*a für das gleitende 5-Jahresmittel von 2028-2032 verankert. Von 2016 bis 2020, also in 4 Jahren, wurde somit bereits etwa dreiviertel der angestrebten Reduktion erreicht.Bewertung der EntwicklungWenn die Stickstoffüberschüsse weiterhin so schnell sinken wie in den letzten Jahren bzw. auf dem aktuellen Niveau bleiben wird das Ziel der Deutschen Nachhaltigkeitsstrategie voraussichtlich in den nächsten zwei bis drei Jahren erreicht werden. Für einen umfassenden Schutz von Umwelt und Klima ist dies aber noch nicht ausreichend. Die in 2016 in Kraft getretene EU-Richtlinie über nationale Emissionshöchstmengen für bestimmte Luftschadstoffe (NEC-Richtlinie) verpflichtet Deutschland bis 2030 dazu 29 % der Ammoniak-Emissionen im Vergleich zum Jahr 2005 zu reduzieren. Bis zum Jahr 2022 wurde hier nur eine Minderung von 18 % erreicht. Da der Sektor Landwirtschaft der größte Verursacher von Ammoniak-Emissionen ist, sind hier also noch weitere Maßnahmen für die Zielerreichung nötig. Aber auch für das Erreichen von weiteren Zielen, wie Nitrat im Grundwasser, Stickstoffeintrag über die Zuflüsse in Nord- und Ostsee und Eutrophierung der Ökosysteme wird voraussichtlich das Erreichen des 70 kg-Ziels nicht ausreichen, denn hier kommt es weniger auf den durchschnittlichen nationalen Stickstoffüberschuss, sondern eher auf die regionale Verteilung der Stickstoffüberschüsse an. Einen Überblick über die Verteilung der Überschüsse finden Siehier.Stickstoffzufuhr und Stickstoffabfuhr in der LandwirtschaftDie Stickstoffzufuhr zur landwirtschaftlichen Gesamtbilanz berücksichtigt Mineraldünger, Wirtschaftsdüngerimporte, Kompost und Klärschlamm, atmosphärische Stickstoffdeposition, Stickstoffbindung von Leguminosen, Co-Substrate für die Bioenergieproduktion sowie Futtermittelimporte. Die Stickstoffabfuhr berücksichtigt pflanzliche und tierische Marktprodukte. Im Durchschnitt lag die Stickstoffzufuhr zwischen 1990 und 2022 bei 187 Kilogramm pro Hektar landwirtschaftlich genutzter Fläche und Jahr (kg N/ha*a), mit einem Maximum von 209 kg N/ha*a im Jahr 1990 und einem Minimum von 151 kg N/ha*a im Jahr 2022. Die Zufuhr hat sich bis 2017 kaum verändert. Lediglich in den letzten 5 Jahren gab es einen mittleren Rückgang von 8 kg N/ha*a. Die Stickstoffabfuhr betrug im gesamten Betrachtungszeitraum durchschnittlich 87 kg N/ha*a, mit einem Maximum von 103 kg N/ha*a im Jahr 2014 und einem Minimum von 67 kg N/ha*a im Jahr 1990. Im gleitenden 5-Jahresmittel stieg die Abfuhr von 73 kg N/ha*a im Jahr 1992 auf 88 kg N/ha*a im Jahr 2020 an. Dies entspricht einem Anstieg des über tierische und pflanzliche Produkte abgefahrenen Stickstoffs von etwa 21 %.2022 stammten 44 % der Stickstoffzufuhr der Landwirtschaft aus Mineraldüngern, 25 % aus inländischem Tierfutter sowie 14 % aus Futtermittelimporten. Wirtschaftsdünger und betriebseigene Futtermittel werden in der Flächenbilanz, nicht aber in der Gesamtbilanz berücksichtigt. 3 % des Stickstoffs wurden über den Luftpfad eingetragen (Deposition aus Verkehrsabgasen und Verbrennungsanlagen) und 2 % stammte aus Kofermenten für die Biogasproduktion. 10 % sind der biologischen Stickstofffixierung von Leguminosen (zum Beispiel Klee oder Erbsen) anzurechnen, die Luftstickstoff in erheblichem Maße binden. Etwa 1 % der Stickstoffzufuhr stammte aus Saat- und Pflanzgut.Die Stickstoffabfuhr fand zu 32 % über Fleisch, Schlachtabfälle und sonstige Tierprodukte und zu 68 % über pflanzliche Marktprodukte statt.Umweltwirkungen der StickstoffüberschüsseÜberschüssiger Stickstoff aus landwirtschaftlichen Quellen gelangt als Nitrat in Grund- und Oberflächengewässer und als Ammoniak und Lachgas in die Luft. Lachgas trägt als hochwirksames Treibhausgas zur Klimaerwärmung bei. Der Eintrag von Nitrat und Ammoniak in Land- oder Wasser-Ökosysteme kann weitreichende Auswirkungen auf den Naturhaushalt haben. Diese sind unter anderemIm Mittel der Jahre 2012 bis 2016 wurden rund 480 Kilotonnen Stickstoff pro Jahr in die deutschen Oberflächengewässer eingetragen (siehe„Einträge von Nähr- und Schadstoffen in die Oberflächengewässer“). Durchschnittlich stammten in diesem Zeitraum 74 % dieser Einträge aus landwirtschaftlich genutzten Flächen.Die DüngeverordnungDieDüngeverordnungdefiniert „die gute fachliche Praxis der Düngung“ und gibt vor, wie die mit der Düngung verbundenen Risiken zu minimieren sind. Sie ist wesentlicher Bestandteil des nationalen Aktionsprogramms zur Umsetzung derEU-Nitratrichtlinie. Nach der Düngeverordnung dürfen Landwirtinnen und Landwirte Pflanzen nur entsprechend ihres Nährstoffbedarfs düngen. Die Düngeverordnung wurde 2017 und 2020 novelliert um Strafzahlungen als Folge des Urteils des EuGHs gegen Deutschland wegen Verletzung der EU-Nitratrichtlinie zu verhindern. Dieses Ziel wurde vorerst erreicht. Die kurzfristige Wirkung der Maßnahmen der novellierten Düngeverordnung werden aktuell im Rahmen eines Effizienzmonitorings geprüft, um die mit Nitrat belasteten und von Eutrophierung betroffenen Gebiete zu identifizieren und eine schnelle Nachsteuerung von Maßnahmen in diesen Gebieten zu erreichen. Informationen zu den Novellierungen finden Siehier.Weitere Maßnahmen zur Verringerung der ÜberschüsseUm das Ziel der Bundesregierung zum Stickstoffüberschuss und der damit untrennbar verbundenen Umweltziele zu Nitrat im Grundwasser, Eutrophierung von Ökosystemen sowie Oberflächengewässern und zu Emissionen von Luftschadstoffen zu erreichen, muss die Gesamtstickstoffzufuhr in der Landwirtschaft verringert und der eingesetzte Stickstoff effizienter genutzt werden. Die Voraussetzung dafür ist das Schließen des Stickstoffkreislaufs. Dafür müssen Maßnahmen umgesetzt werden, die dazu führen, dass die Anwendung von Mineraldünger reduziert wird, importierte Futtermittel durch heimische ersetzt werden und die Anzahl von Nutztieren reduziert wird. Zudem muss die Effizienz der Stickstoffnutzung durch weitere Optimierungen des betrieblichen Nährstoffmanagements, wie standortangepasste Bewirtschaftungsmaßnahmen, geeignete Nutzpflanzensorten und passende, vielfältige Fruchtfolgen verbessert werden. Dabei ist am Ende nicht nur die Verringerung der durchschnittlichen Überschüsse entscheidend, sondern auch die Verteilung der Nährstoffe in die Fläche, denn nur so können die genannten Umweltziele erreicht werden. Um diese Verteilung zu erreichen müssen große Tierbestände reduziert und die Tiere gleichmäßiger auf die gesamte landwirtschaftliche Fläche verteilt werden.
Ziel des Demonstrationsprojekts ist es, ein Konzept zur frühzeitigen und systematischen Messung und Vorhersage der Nitratbelastung auf landwirtschaftlichen Standorten der Marktkulturproduktion, Futtermittelproduktion und Tierproduktion unter praktischen Bedingungen zu testen. Anhand von Bewirtschaftungsdaten sollen zudem gasförmige Verluste in Form von klimaschädlichem Lachgas und Ammoniak aus der Anwendung von Düngemitteln quantifiziert werden. Später soll dieses Frühüberwachungskonzept in ein landesweites Nitratüberwachungssystem integriert werden. Das Überwachungskonzept basiert auf einem multiparametrischen Satz von Frühindikatoren wie jährlichen Bilanzwerten und Messungen. Bilanzwerte und Messungen werden am Ursprungsort der Nitratfrachten (1) in der Landwirtschaft, (2) in der Wurzelzone und (3) in der Sickerwasserentwässerungszone aufgezeichnet. Die Bewirtschaftungsdaten werden zudem mit Emissionsfaktoren zur Quantifizierung gasförmiger klimarelevanter Schadgase aus der Anwendung verschiedener Düngemittel verknüpft. Somit kann eine vollständige Bilanzierung der N-Verlustpfade vorgenommen werden. Ziel ist es, die Auswirkungen von Änderungen in den Bewirtschaftungspraktiken auf die Nitratbelastung sowie die Emission von Lachgas und Ammoniak von landwirtschaftlichen Flächen zu erfassen.
Das übergeordnete Ziel des Kooperationsprojektes APP4farm ist die Definition einer IKT-Infrastruktur (Informations- und Kommunikationstechnologien), die es den Landwirten ermöglicht, Stickstoffverluste umfassend zu überwachen. Dazu gehört die Entwicklung und Einsatzkalibrierung von Sensoren zur Schätzung von Stickstoffemissionen aus dem Ackerboden. Außerdem soll ein Entscheidungshilfesystem für die intelligente Landwirtschaft auf der Grundlage von maschinellem Lernen und künstlicher Intelligenz implementiert werden, das ein effizientes Management von Stickstoffdünger in der Landwirtschaft auf der Grundlage einer räumlich und zeitlich umfassenden Überwachung und Vorhersage der wichtigsten Prozessvariablen ermöglichen wird. Das Deutsche GeoForschungsZentrum (GFZ) wird im Kooperationsverbund als Projekt SMART-DSS die neu entwickelten Sensoren und deren Integration mit anderen verfügbaren Sensoren an Pilotstandorten testen und erproben. Darüber hinaus wird das GFZ auch aktiv zur Entwicklung von DSS unter Verwendung von Algorithmen des maschinellen Lernens beitragen. An der Verbreitung der Projektergebnisse ist das GFZ beteiligt über seine etablierte Transfer-Struktur FERN.Lab, über die bereits aktuell Wissen und Erfahrungen der Nutzung von Fernerkundung im landwirtschaftlichen Kontext mit den wichtigsten Interessengruppen geteilt wird.
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.
Ziel des Projekts ist die Entwicklung von Optionen und Bausteinen für eine nationales Maßnahmenprogramm, welches die Einhaltung der neuen nationalen Stickstoffobergrenze sicherstellt. Das Programm soll Stickstoffminderungsmaßnahmen aus allen Verursacherbereichen umfassen. Neue und innovative Maßnahmenoptionen sind zu recherchieren. Dabei sind auch die positiven und negativen Erfahrungen, die in den Niederlanden mit dem Programmatischen Aanpak Stikstoff gemacht wurden, einzubeziehen und auf Deutschland zu übertragen. Zu diesem Zweck müssen die Optionen für rechtliche Anknüpfungspunkte in Deutschland geprüft werden. Daran anschließend soll ein Vorschlag für ein umsetzungsreifes, integriertes rechtliches System erarbeitet werden, mit dem alle Stickstoffemissionen erfasst, bewertet und gemindert werden können. Um ein möglichst effizientes Programm aufstellen zu können, sollte jede Maßnahme des Katalogs Bewertungen hinsichtlich verschiedener Kriterien, wie Minderungspotenzial, Kosten sowie politisch, juristische und technische Durchsetzbarkeit aufweisen. Da Stickstoff nicht an den Grenzen Halt macht, sollen auch die Auswirkungen der Maßnahmen auf die Stickstoffminderung im Ausland zu untersuchen. Da sich Emissionssituation und Sensitivität der Schutzgüter in Deutschland jeweils regional voneinander unterscheiden, sollen für den Maßnahmenkatalog auch Informationen über regionale Umsetzbarkeit und Effektivität erarbeitet werden. Nicht zuletzt sind bekannte (und neue) Maßnahmen dringend vor dem Hintergrund der geänderten geopolitischen Situation neu zu bewerten. Aktuelle Marktveränderungen wie zum Beispiel die Preisentwicklung bei Mineraldünger und Rohstoffen, wirken sich auf nahezu alle Maßnahmen aus und müssen in der (Neu-)Bewertung Berücksichtigung finden.
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.
Die Antragsteller sind durch erfolgreiche, jahrelange Forschungsarbeit Experten für das Thema N-Kreislauf, N-Verluste und Modellierung und möchten ihre Kompetenz sowie schon vorhandene eigene Versuchsdaten und -ergebnisse im verwenden, um den N-Kreislauf einschließlich der N-Emissionen zu simulieren. Hierfür werden wir ausgewählte Varianten von fünf Feldversuchen untersuchen, für die schon für Zeiträume zwischen vier und 116 Jahren relevante Daten z.B. zur N-Aufnahme, Gehalte des organischen Kohlenstoffs und des Gesamtstickstoffs, oder Klimagasmessungen zur Verfügung stehen. Die Versuche wurden an unterschiedlichen Standorten in ganz Deutschland angelegt und decken verschiedenste Bodencharakteristika und Klimata ab. Durch die Verwendung schon vorhandener Daten und die erweiterte eigene Beprobung kann ein viele Jahrzehnte umfassender Datensatz (Pflanze x Management x Umwelt-Interaktionen) an verschiedenen Standorten modellbasiert und damit kostengünstig ausgewertet werden. In dem vorgestellten Projekt soll die prozessbasierte dynamische open-source-Modellplattform SIMPLACE eingesetzt werden. SIMPLACE berechnet u.a. den täglichen Nährstoffumsatz im Boden, den Nitrataustrag, die N2O-Emissionen abhängig von den Bodencharakteristika sowie das Pflanzenwachstum. Die Ziele des vorgestellten Projekts sind 1) den C-/N-Kreislauf und die Verluste besser zu verstehen, 2) die vielen Daten der unterschiedlichen Standorte zu verwenden, um das Modell robust zu kalibrieren und validieren, 3) Managementszenarien (Fruchtfolgen, Zwischenfrüchte, organische und anorganische Düngung) und deren Auswirkungen auf N-Verluste zu messen und zu simulieren, um die Wirksamkeit von Maßnahmen standortdifferenziert und unter verschiedenen Wetterbedingungen zu quantifizieren, sowie 4) Emissionsminderungspotentiale unterschiedlicher Bodenmanagementstrategien aufzuzeigen, um modellgestützte deutschlandweite Handlungsempfehlungen für ein klimaschonendes Stickstoffmanagement zu ermöglichen.
| Origin | Count |
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