Das Projekt "Wassertransport in Nadeln von alpinen Koniferen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Innsbruck, Institut für Botanik, Abteilung für Physiologie und Zellphysiologie Alpiner Pflanzen durchgeführt. An der alpinen Waldgrenze treten während des Winters massive Embolien im Holz bzw. Xylem von Koniferen auf. Im Rahmen von vorhergehenden Studien wurden die Entstehung von Embolien, Anpassungsmechanismen sowie Effekte auf das Leben der Bäume an der Waldgrenze analysiert. Diese Studien konzentrierten sich auf die Verhältnisse im Xylem von Stamm und Ästen, während Informationen zum lebenswichtigen Organ 'Nadel weitgehend fehlen. Das beantragte Projekt hat die Untersuchung des Wassertransportsystems von Koniferennadeln zum Ziel. Es basiert auf der Hypothese, dass das Xylem der Nadeln verwundbarer gegenüber Trockenheit und Gefrier-Tau Ereignissen ist, jedoch eine ähnliche hydraulische Effizienz wie das Xylem in Zweigen aufweist. An der alpinen Waldgrenze erwarten wir während des Winters extreme Embolieraten, die in der Folge zu Schädigungen der Nadeln und zu Beeinträchtigungen der photosynthetischen Kapazität der Nadel-Biomasse führen. Außerdem vermuten wir eine Bedeutung der Nadel bei Wiederbefüllungs-Vorgängen. Beobachtungen an der alpinen Waldgrenze und Untersuchungen im Labor sollen eine Überprüfung dieser Hypothesen ermöglichen. Mit einer neu entwickelten Methode zur Messung von Leitfähigkeiten in Koniferennadeln wird der Jahresverlauf der Emboliegrade an der alpinen Waldgrenze in Fichte und Zirbe analysiert werden. Mit diesen Messungen werden auch Wiederbefüllungs-Vorgänge im Frühjahr untersucht. Zusätzlich soll das Muster von Embolien innerhalb des Baumes mit jenem von im Frühjahr sichtbaren Schäden an den Nadeln verglichen werden. In den Labors wird zudem die hydraulische Effizienz und die Trockenheit- bzw. Gefrier-Tau induzierte Verwundbarkeit verschiedener Koniferenarten untersucht und mit anatomischen Messungen korreliert. In einem weiteren experimentellen Ansatz werden die Auswirkungen auf die Photosynthese durch künstliche Induktion von Embolien im Nadelxylem mittels Druckkragen untersucht. Das beantragte Projekt ermöglicht die Entwicklung einer neuen Methode zur Analyse des Wassertransportsystems von Koniferen und Einblicke in die hydraulischen Eigenschaften von Koniferennadeln. Es wird unser Wissen über den Wasserhaushalt von Bäumen an der alpinen Waldgrenze und dessen Bedeutung für die Bildung der alpinen Waldgrenze erweitern.
Das Projekt "Nichtinvasive Wassergehaltsmessungen in der ungesättigten Zone von Lockersedimenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Institut für Geologie, Mineralogie und Geophysik, Arbeitsgruppe Hydrogeologie durchgeführt. Mit Hilfe der Methode der nichtinvasiven Wassergehaltsmessungen (NIWAG) soll die heterogene Wasserverteilung in ungesättigten Böden untersucht werden. Das Prinzip beruht auf einer Weiterentwicklung in zeitlicher und räumlicher Auflösung bereits bekannter Georadar- Apparaturen im modulierten Frequenzbereich. Dieses langsamere Frequenz-Sweep-Verfahren ermöglicht im Gegensatz zu konventionellen Impuls-Georadar-Anlagen phasengenaue Messungen der EM-Welle im Boden und deren Reflektionen. Damit kann mit Hilfe einer Abtastung (Scan) der Profilfläche eines Bodenkörpers eine räumliche Wassergehaltsverteilung bildlich hochauflösend dargestellt werden. Der jetzige Forschungsantrag hat die Schwerpunkte Georadar- Systementwicklung, praktische Testreihen und Vergleiche mit alternativen Messverfahren zum Ziel. Das Aufgabenfeld Systementwicklung bezieht sich auf die Erarbeitung geeigneter Analyse und Auswerte-Software-Module der bereits vorhandenen Hardware, die anhand der gemessenen Dielektrizitätszahlen (DZ) eine Umrechnung in räumliche Wassergehaltsverteilungen erlaubt. Matrixeffekte der DZ des Porenraumes zwischen Bodenkorn, Wasser und Luft werden in Testreihen untersucht. Verstärkt ist eine Zusammenarbeit mit der DFG-Forschergruppe INTERURBAN bei den praktischen Versuchen und zum Erfahrungsaustausch vorgesehen. Es wird erwartet, dass das zu entwickelnde Verfahren neue Perspektiven schafft und die Prognosesicherheit von Modellen zur Berechnung des Wassertransports in der ungesättigten Zone erhöhen wird.
Das Projekt "Vorhaben des Instituts für Meereskunde Kiel im Ozean/CLIVAR-Programm zur Untersuchung der Rolle des Ozeans bei Klimaschwankungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Institut für Meereskunde durchgeführt. B2-1 Untersuchung der klimarelevanten Schwankungen des Wasseraustausches zwischen den Tropen und Subtropen in den oberen 500m mit kombinierten Feld-, Auswerte- und Modelliermethoden. B2-2 Modellierung mit gekoppelter Simulation sowie die Analyse historischer Beobachtungs- und Modelldaten zur Untersuchung des zonalen 'Dipol-Mode' im Indischen Ozean. B1-1 Modellgestützte Synthese verschiedener Atlantischer Datensätze zur Erklärung der Dynamik von Schwankungen der Thermohalinen Zirkulation (THZ). B1-4 Entwicklung und Erprobung eines Messsystems zur Bestimmung der Variabilität der südwärtigen Kaltwassertransporte der THZ mit Hilfe von Verankerungsarrays und Bodendruckmessgeräten im subtropischen Atlantik bei 16 Grad N. B1-9 Messung der Schwankungen der Eigenschaften im Transport des AABW aus dem Argentinischen Becken durch den Vema-Kanal nach Norden.
Das Projekt "Bewertung anthropogener Stadtboeden - Teilprojekt 2: Kenngroessen fuer den Wasser- und Lufthaushalt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Institut für Pflanzenernährung und Bodenkunde, Professur für Bodenkunde durchgeführt. Fuer die kartenmaessige Erfassung von anthropogen ueberformten Boeden ist bisher keine Aussage zum Wasser- und Lufthaushalt aus Felddaten ableitbar, da die Kenngroessen fuer natuerliche Boeden nicht uebertragbar sind. An ungestoerten Bodensaeulen von repraesentativen Boeden aus Stadtgebieten soll im Labor durch Anwendung von TDR und Mikrotensiometrie der Wasser- und Gashaushalt ermittelt werden. Aus den Wasserspannungs/Wasserleitfaehigkeitsbeziehungen sind Aussagen auch zum Wasser- und Stofftransport moeglich. Die Monolithen werden nach den Versuchen zerlegt und physikalisch und zum Teil chemisch charakterisiert und nach Struktureinheiten differenziert. Die Ergebnisse sollen durch Regressionsrechnung zu Nomogrammen verarbeitet werden, so dass aus den Erhebungsdaten der Kartierarbeiten Kennwerte zum Wasser- und Lufthaushalt ableitbar werden. Diese Bewertungsmethoden sollen fuer die Umweltvertraeglichkeitspruefung und Stadtplanung aufbereitet werden.
Das Projekt "Ungesaettigter Wasserfluss in unter Druck stehenden Boeden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Institut für Wasserwirtschaft und Landschaftsökologie durchgeführt. Ziel/Fragestellung: Zielsetzung der Dissertation ist es, die Auswirkungen von mechanischer Belastung auf auflastabhaengigen Parameter (hydraulische) tropischer Boeden zu erforschen und daraus Implikationen fuer den Wasser- und Stofftransport in der ungesaettigten Bodenzone abzuleiten. Aufgaben: Mittels eines modifizierten Triaxialapparats soll eine Bodenprobe unter draenierten Bedingungen einem eindimensionalen, anisotropischen Konsolidierungsprozess ausgesetzt werden (CD). Dabei sind die Abhaengigkeit der hydraulischen Parameter (z.B. hydraulische Leitfaehigkeit, Porenvolumen) von der Auflast simultan ermittelt Weiterhin wird das Verlagerungsverhalten zweier PSM aus der Gruppe s-Triazine (Atrazine und Terbuthylazine) in dieser Bodenprobe in Abhaengigkeit von der Auflast untersucht. Hypothese: Es wird angenommen, dass praeferentieller Fluss bei der Stoffverlagerung eine wichtige Rolle spielt.
Das Projekt "Wassertransport in Baumwurzeln: Einfluss der Mykorrhiza" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung, Lehrstuhl für Pflanzenökologie durchgeführt.
Das Projekt "Biologische Optimierung in Baumstämmen und Holzqualität" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Botanik durchgeführt. Die Fichte (Picea abies (L.) Karst.) ist eine der wirtschaftlich bedeutendsten Baumarten Europas. Der ständig steigende Bedarf an Holzprodukten erfordert die Entwicklung von Strategien, um den Rohstoff Holz möglichst effizient zu nutzen. Ein Ausweg wäre dabei die Selektion von Fichten mit möglichst einheitlichen Holzeigenschaften entlang des gesamten Stammes. Das Holz erfüllt jedoch für den Baum wichtige Funktionen, wie beispielsweise den Wassertransport und die mechanische Stabilität, die sein Überleben garantieren. Die Erfüllung dieser Funktionen erfordert bestimmte Holzstrukturen. Die Kenntnis dieser Zusammenhänge ist nötig, um die Züchtung von Pflanzen zu vermeiden, die zwar ausgezeichnete Holzqualität besitzen, jedoch nur bedingt überlebensfähig sind. 1) Die Holzstruktur innerhalb eines Baumes und von verschiedenen Bäumen ist unterschiedlich, weil die Anforderungen an die hydraulische Effizienz und Sicherheit und an die mechanische Stabilität variieren. 2) Ein bestimmter Aufbau aus Frühholz mit weitlumigen Zellen und Spätholz mit englumigen Zellen ist nötig, um Wasser effizient zu transportieren, gleichzeitig ein Trockenfallen des Wasserleitsystems zu verhindern und mechanische Stabilität zu garantieren. Der Zusammenhang beruht jedoch nicht auf dem Zelldurchmesser an sich, sondern auf bestimmen Eigenschaften der 'Schleusen' (Tüpfel), welche die einzelnen Zellen verbinden. 3) Ausgezeichnete Holzqualität, wie Uniformität entlang des Stammes und hohe Dichte, implizieren nicht immer ausgezeichnete hydraulische und mechanische Eigenschaften. Unser Ziel ist es, die anatomischen und chemischen Grundlagen der natürlichen Holzfunktionen zu untersuchen und deren Konsequenz für die Holzqualität zu prüfen. Um diese Hypothesen zu verifizieren, sind umfassende anatomische und chemische Analysen in Verbindung mit hydraulischen und mechanischen Testverfahren an frischen Holzproben geplant. Die Holzproben unterscheiden sich im Alter der Jahrringe, in der Entnahmehöhe und in ihrer jahreszeitlichen Ausbildung (Früh- und Spätholz). Außerdem werden Fichtenklone, die auf Standorten mit unterschiedlichem Feuchteregime stocken, untersucht.
Das Projekt "Simulation des Wasser- und Salztransports an grundwassernahen Standorten am Beispiel des Einzugsgebietes 'El-Scheikh' (Nord-Nildelta)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft durchgeführt. Numerische Modellierung des Wasser- und Salztransports in Bewaesserungssystemen.
Das Projekt "Erweiterte Zirkulation waessriger Fluide im Hot Dry Rock-System (Gneisgebirge) der Bohrung Urach 3. Untersuchung von geochemischen, geothermischen und hydraulischen Parametern im Hinblick auf die Gewinnung geothermischer Energie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stadt Bad Urach, Stadtwerke durchgeführt. Bei der Injektion und Zirkulation von waessrigen Loesungen ins Kristallin der Bohrung Urach 3 kommt es, wie bei den Vorversuchen von 1979 nachgewiesen, zu elastischen Verformungen des Gebirges und zu geochemischen Reaktionen mit der Gesteinsoberflaeche. Hierdurch werden verschiedene Effekte bewirkt, die die hydraulische Leitfaehigkeit und damit die Waermeextraktion beeinflussen: 1. Veraenderung der Zirkulatioansflaechen, Rissweiten und Zirkulationsraeume durch Verspannungen, Anloesung von Gesteinsflaechen und Ausfaellungen von Sekundaermineralien. 2. Beschickung der Austauschfluessigkeiten mit Loesefracht. 3. Enthalpie-Effekte, z.B. Freiwerden von chemischer Energie. Die Moeglichkeiten mit Hilfe der Variation der waessrigen Fluide die Behandlung des kristallinen Grundgebirges in gewuenschte Richtungen zu steuern, soll im Langzeitzirkulationsversuch getestet werden. Durch die Vertiefung der Bohrung werden die bei der Zirkulation genutzten Wegsamkeiten nachgewiesen. Mit den gewonnenen Daten zum Zirkulationssystem werden Aufschluesse ueber die Reinjektion von Austauschfluessigkeiten mit Langzeitaussagen ueber die Nutzung eines solchen Zirkulationssystems und die extrahierbare Energie erwartet. Projektforts.: Auf der Grundlage der bisher gewonnenen Erkenntnisse sollen durch mehrere Injektionsversuche in das Gneisgebirge genaue Parameter fuer die hydraulische Auswertung ermittelt werden. Im Hinblick auf eine volumenmaessige Waermeextraktion sind die Ermittlung der Fleissprofile, der Aufnahmefaehigkeit des Gebirges und der geochemischen Reaktionsprozesse zwischen Fluid und Gebirge bei laengerer Reaktionszeit in Druckabbauphasen Gegenstand der Untersuchung.
Das Projekt "Winterembolien in Koniferen: Effekte und Recovery" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Innsbruck, Institut für Botanik durchgeführt. Im Rahmen einer vorhergehenden Studie (FWF P13782-BIO, 'Ecological significance of winter-embolism in conifers (Picea abies L. Karst., Pinus cembra L.) at the alpine timberline') wurde nachgewiesen, dass Winter-Embolien als typische Phänomene in Koniferen an der alpinen Waldgrenze auftreten. Dabei führen Gasblasen, die durch Frosttrocknis und möglicherweise durch Gefrier-Tau-Zyklen induziert werden, zu einer Blockade des Wassertransportsystems (Xylem). Obwohl Bäume an der alpinen Waldgrenze Adaptationen zur Vermeidung von Embolien aufweisen, wurden in einigen Arten extreme Leitfähigkeitsverluste beobachtet. Es ist deshalb anzunehmen, dass Winter-Embolien für das Leben und sogar Überleben von Bäumen des Waldgrenzökotons von Bedeutung sind. Mit dem eingereichten Projekt sollen Auswirkungen von Embolien und Recovery-Prozesse untersucht werden: Wir erwarten, dass Embolien Beeinträchtigungen von Wasserhaushalt, Photosynthese und Wachstum verursachen und andererseits leistungsfähige Wiederbefüllungsmechanismen und die Bildung von neuem Xylem diese negativen Effekte reduzieren. Um diese Hypothesen zu überprüfen sollen Untersuchungen unter natürlichen- und in Experimenten unter manipulierten Bedingungen bei Jungpflanzen, Zweigen und erwachsenen Koniferen (Picea abies (L.) Karst, Pinus cembra L., Pinus mugo Turra) kombiniert werden: Mit Druckkragen-Experimenten sollen sowohl die Auswirkungen von Embolien als auch Wiederbefüllungsvorgänge unter kontrollierten Bedingungen untersucht werden. Dazu ist unter anderem die Entwicklung einer Kavitationskammer geplant, die die künstliche Induktion von Embolien in Stämmen ausgewachsener Bäume ermöglichen soll. Zusätzlich werden Freilandexperimente, bei denen Manipulationen an natürlich embolierten Zweigen (z.B. Entfernen der Borke) durchgeführt werden, Aufschluss über für die Wiederbefüllung notwendige Bedingungen geben. Außerdem soll die Dynamik von Wiederbefüllung und Xylembildung unter natürlichen Bedingungen an der alpinen Waldgrenze untersucht werden. Das geplante Projekt soll unser Wissen über die Bedeutung von Winter-Embolien für alpine Baumarten erweitern und eine Abschätzung der Relevanz bezüglich der Bildung der Waldgrenze ermöglichen. Außerdem könnten sich die untersuchten Koniferenarten als ideale Modellpflanzen für die Untersuchung von Wiederbefüllungsprozessen erweisen, einem wichtigen aber noch kaum verstandenen Phänomen in Gefäßpflanzen.
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