Das Projekt "Boeden als Quellen und Senken fuer Stickstoff" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Bodenkunde und Standortslehre durchgeführt. Boeden als Teilkompartimente von Oekosystemen sind bedeutsame Senken fuer Stickstoff. Einseitige land- und forstwirtschaftliche Nutzung sowie insbesondere sehr hohe atmogene N-Eintraege waehrend der letzten Jahrzehnte fuehrte in bestimmten Regionen dazu, dass die Speicherkapazitaet fuer Stickstoff ueberschritten wurde; Boeden fungieren dann als N-Quellen und geben bei Ueberschreiten ihrer Speicherkapazitaet Stickstoff an Atmosphaere, Hydrosphaere oder benachbarte Oekosysteme ab. Das Ziel des Forschungsvorhabens liegt darin, die Gehalte, Vorraete und Bindungsformen von Stickstoff in repraesentativen Boeden horizontspezifisch zu quantifizieren. Auf der Basis der erarbeiteten Daten soll standortspezifisch das aktuelle und zukuenftige Gefaehrdungspotential in Abhaengigkeit von Bodenvorraeten, atmogenem Eintrag und Austrag von Stickstoff quantifiziert und im interdisziplinaeren Kontext hinsichtlich der vorangegangenen, aktuellen und zukuenftigen Belastungssituation interpretiert werden.
Das Projekt "Grundlagen zur nachhaltigen Entwicklung von Oekosystemen bei veraenderter Umwelt - Teilprojekt A15: Auswertung hydrologischer und hydrochemischer Zeitreihen mittels multivariater, nichtlinearer Verfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung, Lehrstuhl für Hydrogeologie durchgeführt. Mit diesem Projekt soll der Einfluss anthropogener Schadstoffdepositionen auf die Qualitaet oberflaechennaher Grundwaesser in bewaldeten Einzugsgebieten untersucht werden. Auf der Grundlage experimenteller Beobachtungen in den BITOEK-Intensivflaechen und der langfristigen Abflussmessungen werden neue Methoden zur Umsetzung in wasserwirtschaftlich relevante Anwendungen entwickelt und getestet. Die vorliegenden umfangreichen Datensaetze werden mittels kuenstlicher neuronaler Netze auf interne Redundanzen ueberprueft. Diese Methode erlaubt es, Hypothesen ueber kritische Prozesse auf tatsaechlich beobachtete Variablen zu reduzieren (hauptsaechlich Beobachtungen zum Input-Outputverhalten), waehrend die internen Prozesse durch ein sehr effektives nicht-lineares Modell empirisch abgebildet werden. Damit koennen die bei prozessorientierten Modellen auftretenen Schwierigkeiten (Eindeutigkeit der Parameterbestimmung, Ueberparametrisierung) ueberwunden werden. Die gefundenen empirischen Abbildungsfunktionen sollen zur Identifizierung der jeweiligen Steuergroessen und relevanten Prozesse auf einer von den Daten vorgegebenen Aggregationsebene genutzt werden. Fuer die Risikobewertung von kurzzeitigen Belastungsspitzen der genutzten Gewaessser, sowie zur laengerfristigen Gefaehrdungsabschaetzung wird damit ein Verfahren angeboten, das nur soviel Empirie wie notwendig und soviel Prozessverstaendnis wie moeglich verwendet. Zwischenbericht 1999: Zur Untersuchung langfristiger anthropogener diffuser Stoffeintraege auf Oberflaechen- und Grundwasserqualitaet werden von BITOEK, wie auch von anderen Institutionen langjaehrige Messprogramme durchgefuehrt. Zur Auswertung der Zeitreihen werden im Rahmen dieses Teilprojektes ueberwiegend empirische, multivariate und nichtlineare Verfahren eingesetzt. Mittels Kuenstlicher Neuronaler Netze kann gezeigt werden, dass die Auswirkungen der in den letzten zwei Dekaden gesunkenen Schwefeleintraege auf den Abfluss des Lehstenbachs (Fichtelgebirge) zwar deutlich sind, sich aber im Wesentlichen auf die ersten Abflussspitzen jeweils gegen Ende der Vegetationsperiode beschraenken. Die Analyse der Si-Konzentrationsganglinien der Brugga (Schwarzwald) mittels Kuenstlicher Neuronaler Netze liefert Indizien auf die besondere Rolle der Schneeschmelze bei der Abflussbildung. Die Simulation der Zeitreihen der Konzentration geloesten organischen Kohlenstoffs in der Kronentraufe des Steinkreuzgebietes (Steigerwald) mittels eines einfachen prozessorientierten Modells lieferte erste vielversprechende Ergebnisse. Basierend auf Bodenradardaten, Bohrprofilen, geomorphologischen, hydrologischen und hydrochemischen Daten wurde ein Schichtmodell fuer das Steinkreuzgebiet erstellt. Dieses laesst sich nutzen, um geo- und hydrochemische Prozesse genauer zu lokalisieren. So laesst sich z.B. im Bereich der Intensivmessflaeche in 2-3 m Tiefe unter Gelaendeoberflaeche eine nicht unerhebliche Stickstoffsenke lokalisieren.