API src

Found 23 results.

Multivariate Analyse von Land-Atmosphäre Wechselwirkungen in einem veränderlichen Klima

Die Hydrologie der Landoberfläche wirkt an der Schnittstelle zwischen Boden, Vegetation und Atmosphäre. Sie hat dadurch Auswirkungen auf Nahrungsmittelproduktion, Wasserverfügbarkeit und Extremereignisse, wie Dürren und Überschwemmungen. Die Wechselwirkungen zwischen Land (Hydrologie) und Atmosphäre (Wetter) sind bisher nur ungenügend verstanden. Es ist insbesondere unklar, ob sich die Einflüsse der Landoberfläche auf Vegetation und Wetter durch die globale Erwärmung verstärken werden. Darüber hinaus ist nur wenig bekannt bezüglich des Übergangs von einem energielimitierten Regime, wo die Atmosphäre (Temperatur und Einstrahlung) das Land (Vegetationsproduktivität, Bodenfeuchte) beeinflusst, hin zu einem wasserlimitierten Regime, wo das Land (auch) die Atmosphäre beeinflusst. Um das Verständnis der Land-Atmosphäre-Wechselwirkungen zu verbessern, wird ein multivariater Ansatz mit der Analyse von Daten über Bodenfeuchte, Matrixpotential, Bruttoprimärproduktion, Verdunstung, Temperatur und Landoberflächencharakteristiken vorgeschlagen. Mit dieser umfassenden Methodik werden Land-Atmosphäre-Wechselwirkungen in Bezug auf ihre kurz- und langfristige Variabilität, sowie auf ihre Veränderungen im Kontext des Klimawandels untersucht. Ausserdem werden potentiell stark betroffene Regionen bestimmt. Desweiteren wird ein kritischer Bereich der Bodenfeuchte und/oder des Matrixpotentials identifiziert und charakterisiert, ab dem eine Wasserlimitierung von Vegetation oder Evapotranspiration auftritt. Ein Ergebnis dieser Analyse wird die Identifizierung eines dritten charakteristischen Matrixpotentials neben dem permanenten Welkepunkt und der Feldkapazität sein. Als Grundlage für diese Untersuchungen wird mittels eines Landoberflächenmodells von geeigneter Komplexität ein langfristiger, qualitativ hochwertiger hydrologischer Datensatz berechnet, welcher anhand von multivariaten Beobachtungen kalibriert wird. Dabei werden auch die Unsicherheiten des Datensatzes, sowie der multivariaten Beobachtungen, thematisiert. Die Resultate dieser Arbeit können helfen das Management von Wasserressourcen zu verbessern. Beispielsweise können Prognosen des Matrixpotentials in Verbindung mit dem identifizierten kritischen Bereich für eine intelligente Bewässerung von Pflanzen und Feldern verwendet werden. Eine Analyse von langfristigen Trends in Matrixpotential-, Bodenfeuchte- und Abflussdaten kann als Grundlage für langfristige Anpassungsmaßnahmen dienen. In einer weiteren Analyse werden Größenordnungen und Auftrittshäufigkeiten von Extremereignissen, wie Dürren und Überschwemmungen untersucht und in Verbindung mit entstandenen Sach- und Personenschäden gebracht. Diese Arbeit trägt zu den Millenniums-Entwicklungszielen der Vereinten Nationen bezüglich der Bekämpfung von Hunger und einer nachhaltigeren Wassernutzung, den 'Europa 2020' Zielen der EU Kommission bezüglich nachhaltiger Energienutzung, und zum 'grand challenge' Wasserverfügbarkeit des Weltklimaforschungsprogramms bei.

CLIENT II: Neue Lösungsansätze zur Stärkung der Landwirtschaft unter ariden und semiariden Bedingungen am Beispiel Marokkos, Teilprojekt 4: Planung und Test der Echtzeitsensorik zur Überwachung des Wetters und der Bodenfeuchte

Kenngrößen des Bodenwasserhaushalts von Buche, Traubeneiche, Kiefer und Douglasie auf pleistozänen Sandböden zur Bewertung der Trockenstressempfindlichkeit im Klimawandel

LGRB-BW INSPIRE SB: Soil - Plant Available Water Capacity - Dataset

Plant available water capacity, also known as available water-holding capacity, is a key soil attribute as it quantifies the amount of a soil's water available for plants. More precisely, the available water-holding capacity is defined as the amount of water held by soil mesopores, i.e. between field capacity (pF 1.8) and permanent wilting point (pF 4.2). Plant available water capacity as shown in this dataset is added up for all soil horizons down to 1 m below the surface and later classified into groups ranging from very low to very high. For mineral soils, plant available water capacity values are computed by pedotransfer functions using soil texture type, humus content and effective packing density information. Share of coarse fragments and hard rock are considered as non-water holding volume. The input parameter are themselves estimates made by soil surveyors in the field from soil material collected using soil augers.

Collection of data on physical and chemical soil properties in the Jena Experiment (Main Experiment)

This collection contains measurements of physical and chemical soil properties on the main experiment plots of a large grassland biodiversity experiment (the Jena Experiment; see further details below). In the main experiment, 82 grassland plots of 20 x 20 m were established from a pool of 60 species belonging to four functional groups (grasses, legumes, tall and small herbs). In May 2002, varying numbers of plant species from this species pool were sown into the plots to create a gradient of plant species richness (1, 2, 4, 8, 16 and 60 species) and functional richness (1, 2, 3, 4 functional groups). Plots were maintained in general by bi-annual weeding and mowing. Since 2010, plot size was reduced to 5 x 6 m and plots were weeded three times per year. The following series of datasets are contained in this collection: 1. Physical soil properties - Soil texture: Proportion of sand, silt and clay in the fine soil was measured in April 2002 before plot establishment at 27 locations distributed throughout the experimental site. Undisturbed soil cores were taken to 100 cm depth and separated in depth increments with a resolution of 10 to 20 cm. Grain size fractions according to DIN 19683-2 were then determined by a combined sieve and hydrometer analysis. Values for each plot were interpolated by ordinary kriging. - Bulk density: Bulk density was sampled down to 100 cm depth in 2002 and 30 cm depth in 2004, 2006 and 2008. Several undisturbed soil cores were taken per plot and separated in depth increments before the bulk material was sieved, dried and weighed. - Soil hydraulic properties: Field capacity and permanent wilting point at 10, 20 and 30 cm depth were derived from soil texture data of 2002 and bulk density 2006 by using pedotransfer functions. Applied was equation four and five of Zacharias and Wessolek (2007) to derive parameters of the water retention curve. Water contents at field capacity and permanent wilting point were obtained using the van Genuchte Eq (e.g. eq 1 in Zacharias and Wessolek), and calculating water contents at - 330 cm matric potential (field capacity, 1/3 of atmospheric pressure) and at -15000 cm. -Soil porosity: the fraction of total volume occupied by pores or voids measured at matric potential 0, already published on https://doi.pangaea.de/10.1594/PANGAEA.865254. 2. Chemical soil properties - Lime content: Percentage of CaCO3 in the soil was measured in April 2002 before plot establishment at 27 locations distributed throughout the experimental site. Undisturbed soil cores were taken to 100 cm depth and separated in depth increments with a resolution of 10 to 20 cm. The bulk material was sieved and CaCO3 content of the fine soil was determined as volumetric determination according to DIN 19684-5. - Soil organic matter: Percentage of soil organic matter was measured in April 2002 before plot establishment at 27 locations distributed throughout the experimental site. Undisturbed soil cores were taken to 100 cm depth and separated in depth increments with a resolution of 10 to 20 cm. The bulk material was sieved and organic content of the fine soil was determined using a loss-on-ignition method. - Soil pH value: soil pH value was determined 2002 and 2010 in water and 2002 also in calcium chloride. Five soil samples were taken per plot and bulk material was diluted in water and calcium chloride. PH values were then measured with an electrode.

Soil hydraulic properties from the Jena Experiment (Main Experiment, year 2006)

This data set contains measurements of soil hydraulic properties, i. e. field capacity and permanent wilting point. Data presented here is from the Main Experiment plots of a large grassland biodiversity experiment (the Jena Experiment; see further details below). In the main experiment, 82 grassland plots of 20 x 20 m were established from a pool of 60 species belonging to four functional groups (grasses, legumes, tall and small herbs). In May 2002, varying numbers of plant species from this species pool were sown into the plots to create a gradient of plant species richness (1, 2, 4, 8, 16 and 60 species) and functional richness (1, 2, 3, 4 functional groups). Plots were maintained in general by bi-annual weeding and mowing. Since 2010, plot size was reduced to 5 x 6 m and plots were weeded three times per year. Field capacity and permanent wilting point at 10, 20 and 30 cm depth were derived from soil texture data of 2002 and bulk density 2006 by using pedotransfer functions. Soil texture was determined from undisturbed soil cores at 27 locations distributed throughout the experimental site in spring 2002 before plot establishment. Soil cores were taken to 100 cm depth and separated in depth increments with a resolution of ten cm from ground level to 40 cm depth and 20 cm from 40 cm to 100 cm depth. The bulk material was passed through a sieve with 2 mm mesh size and only fine soil was used for the investigation of soil texture. Grain size fractions according to DIN 19683-2 for every sample were then determined at the laboratory for geoecology of Jena University by a combined sieve and hydrometer analysis. Values for each plot were interpolated by ordinary kriging and the interpolated values were used for the investigation of field capacity and permanent wilting point. Soil bulk density was determined from undisturbed soil samples to a depth of 30 cm. Three soil cores per plot were taken with a split tube sampler with an inner diameter of 4.8 cm and separated in depth increments of five cm. The bulk material was passed through a sieve with 2 mm mesh size, dried to constant weight at 40 °C and subsequently weighed to calculate the density. The determination of field capacity and permanent wilting point was based on pedotransfer functions described in Zacharias and Wessolek (2007). Applied was equation four (where sand content <= 66.5%) and five (where sand content > 66.5 %) to derive the parameters of the water retention curve. Bulk density for 10 cm was obtained by taking the average of the measured bulk density of 5-10 cm and 10-15 cm, similarly for 20 cm. For 30 cm, bulk density was assumed to be equal to the one measured at 25-30 cm. Water contents at field capacity and permanent wilting point were obtained using the van Genuchte Eq (e.g. eq 1 in Zacharias and Wessolek), and calculating water contents at -330 cm matric potential (field capacity, 1/3 of atmospheric pressure) and at - 15000 cm.

Differenz der Wärmeleitfähigkeit BB bei Feldkapazität (FK) - Permanentem Welkepunkt (PWP)

Der Datensatz beinhaltet Daten des LBGR über die Differenz der Wärmeleitfähigkeit Brandenburgs bei Feldkapazität (FK) - Permanentem Welkepunkt (PWP) und wird über je einen Darstellungs- und Downloaddienst bereitgestellt. Es werden die mittlere Wärmeleitfähigkeit mit Wassergehalten als Differenz aus Feldkapazität (FK) und Permanentem Welkepunkt (pF 4,2) dargestellt. Sie veranschaulicht die wassergehaltsabhängigen Unterschiede zwischen saisonal höchster und niedrigster Wärmeleitfähigkeit und vermittelt einen Eindruck der zu erwartenden jahreszeitlichen Dynamik der Wärmeleitfähigkeit an einem Standort. Die Differenzen werden in folgende Klassen unterteilt: Differenz λFK - λPWP [W/m*K] sehr gering ≤ 0,2 gering 0,21 - 0,40 mittel 0,41 - 0,65 hoch 0,66 - 0,91 sehr hoch 0,92 - 1,20 Die Wärmeleitfähigkeit (λ) bestimmt die Eigenschaft des Bodens, thermische Energie durch Konduktion zu transportieren. Sie ist die entscheidende Kenngröße für die Nutzung des Bodens als Wärmequelle und -speicher und muss u.a. bei der Anwendung oberflächennaher Geothermie (Erdwärmekollektoren) oder beim Bau erdverlegter Stromkabel berücksichtigt werden.

Mittlere Wärmeleitfähigkeit BB

Die Serie beinhaltet Daten des LBGR über die Mittlere Wärmeleitfähigkeit Brandenburgs und wird über je einen Darstellungs- und Downloaddienst bereitgestellt. Die Karten basieren auf den Legendeneinheiten der Bodenübersichtskarte (BÜK300) mit entsprechender Zuordnung von parametrisierten Flächenbodenformen. Diese stellen je Legendeneinheit eine Bodenformengesellschaft dar. Die einzelnen Flächenbodenformen (FBF) wurden mit bodenphysikalischen Kennwerten belegt, die durch Gelände-und Laboruntersuchungen bestimmt wurden. Dazu wurden für gleiche Horizont-Substrat-Kombinationen (HSK) die Kennwerte Bodenart Trockenrohdichte, Gesamtporenvolumen, Wassergehalt bei Feldkapazität (FK) und Permanentem Welkepunkt (PWP), Humusgehalt statistisch abgeleitet (i.d.R. Medianwerte). Die Wärmeleitfähigkeit (λ) bestimmt die Eigenschaft des Bodens, thermische Energie durch Konduktion zu transportieren. Sie ist die entscheidende Kenngröße für die Nutzung des Bodens als Wärmequelle und -speicher und muss u.a. bei der Anwendung oberflächennaher Geothermie (Erdwärmekollektoren) oder beim Bau erdverlegter Stromkabel berücksichtigt werden. Zur Berechnung der Wärmeleitfähigkeit wurde die Pedotransferfunktion (PTF) nach Markert et al. (2017) unter Berücksichtigung der oben genannten Kennwerte verwendet. Diese PTF basiert auf umfangreichen Messungen der Wärmeleitfähigkeit für ein weites Spektrum der in Brandenburg vorkommenden Böden. Für jede HSK ist die Wärmeleitfähigkeit für die Wassergehalte bei FK und PWP bis in eine Tiefe von 2m berechnet worden. Bei HSK im Einflussbereich des Grundwassers (Gr-Horizonte) wurde die Wärmeleitfähigkeit für volle Wassersättigung veranschlagt. Auf Grund der Parametrisierung der PTF für ausschließlich mineralische Böden wurden folgende Anpassungen vorgenommen: für organische HSK (Torfe) wurde mit einer Wärmeleitfähigkeit von λFK = 0,4 W/m*K und λPWP = 0,2 W/m*K gerechnet (Vgl. Messwerte von Markert et al. 2017; VKR 1.32 AG Boden 2010), für tonige Böden sind auf Grund der geringen Datenlage die Parameter der lehmigen Böden verwendet worden, der Humusgehalt wurde durch λhumos = λmineralisch – Humusgehalt*0,05 berücksichtigt. Für HSK mit anthropogenem Ausgangsgestein war auf Grund unzureichender Messwerte und fehlender Angaben in der Literatur keine Berechnung der Wärmeleitfähigkeit möglich. Die Wärmeleitfähigkeit je Flächenbodenform ist in diesem Fall als gewichtetes harmonisches Mittel unter Berücksichtigung der Mächtigkeit aller Horizonte ermittelt worden. Zur besseren Übersichtlichkeit und Interpretierbarkeit der Ergebnisse wurden die gewichteten harmonischen Mittelwerte der Wärmeleitfähigkeiten in die folgenden 6 Klassen eingeteilt: Wärmeleitfähigkeit [W/m*K] extrem gering ≤ 0,4 sehr gering 0,41 - 0,90 gering 0,91 - 1,40 mittel 1,41 - 1,90 hoch 1,91 - 2,40 sehr hoch 2,41 - 2,90 Für die grafische Darstellung als Karte wurden je Legendeneinheit (LE) die Flächenbodenformen mit gleicher Wärmeleitfähigkeitsklasse zusammengefasst, deren Flächenanteile nach Tab. 66 (AG Boden 2005) je LE addiert und als eine aggregierte dominante, sowie eine aggregiert subdominante λ-FBF ausgewiesen. Bei einigen wenigen Flächen mit sehr heterogener Zusammensetzung der Flächenbodenformen sind drei λ-FBF angegeben.

Wärmeleitfähigkeit BB bei Permanentem Welkepunkt (PWP) - im Spätsommer

Der Datensatz beinhaltet Daten des LBGR über die Wärmeleitfähigkeit Brandenburgs bei Permanentem Welkepunkt (PWP) - im Spätsommer und wird über je einen Darstellungs- und Downloaddienst bereitgestellt. Es werden die mittlere Wärmeleitfähigkeit als gewichtetes Mittel bis 2m Tiefe mit Wassergehalten bei Permanentem Welkepunkt (pF 4,2) dargestellt. Sie entspricht den standortabhängigen, im Jahresverlauf niedrigsten Wärmeleitfähigkeiten wie sie im Spätsommer am Ende der Vegetationsperiode zu erwarten sind. Grundwasserstände wurden bei der Berechnung berücksichtigt. Die Wärmeleitfähigkeit (λ) bestimmt die Eigenschaft des Bodens, thermische Energie durch Konduktion zu transportieren. Sie ist die entscheidende Kenngröße für die Nutzung des Bodens als Wärmequelle und -speicher und muss u.a. bei der Anwendung oberflächennaher Geothermie (Erdwärmekollektoren) oder beim Bau erdverlegter Stromkabel berücksichtigt werden.

Potenzielle Standorteignung für Erdwärmekollektoren - Bundesmethode: Permanenter Welkepunkt (PWP) BB

Der Datensatz beinhaltet Daten des LBGR über die Potenzielle Standorteignung für Erdwärmekollektoren Brandenburgs - Bundesmethode: Permanenter Welkepunkt (PWP) und wird über je einen Darstellungs- und Downloaddienst bereitgestellt. Die im Boden / oberflächennahen Untergrund gespeicherte Wärmeenergie kann über Wärmetauscher (sog. Erdwärmekollektoren) gewonnen und von Wärmepumpen für Heizzwecke genutzt werden (Boden-Geothermie). In der Karte zur potentiellen Standorteignung für Erdwärmekollektoren wird die Eignung des natürlich gelagerten, abgesetzten Bodens für diese Form der oberflächennahen, geothermischen Nutzung bewertet.

1 2 3