Das Projekt "Grundlagen zur nachhaltigen Entwicklung von Oekosystemen bei veraenderter Umwelt - Teilprojekt A13: Dynamik des Stoffhaushalts von Waldoekosystemen auf unterschiedlichen Raum- und Zeitskalen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung, Lehrstuhl für Bodenökologie durchgeführt. Zwischenbericht 1999: Die Messungen auf den Dauerbeobachtungsflaechen beinhalten die Elementfluesse mit dem Freilandniederschlag und der Kronentraufe (als Eckdaten zum Stoffeintrag und zum Elementumsatz im Kronenraum) sowie die Messungen der Fluesse mit der Bodenloesung in 90 cm (Stoffaustrag mit dem Sickerwasser) und der Oberflaechengewaesser. Vergleichend zu laengeren Zeitreihen, bei der ueber 14 Tage bzw. 1 Monat integriert wird, wurde fuer Bodenloesungen, Abfluss und Niederschlag die Messintervalle auf taeglich verkuerzt. Ziel war dabei i) die Erfassung von oekologisch wirksamen Amplituden der Konzentrationen, ii) verbessertes Verstaendnis von Elementumsaetzen im Boden und der steuernden Prozesse, iii) die Beschreibung der Stofffluesse und -konzentrationen auf verschiedenen Zeitskalen und iii) eine Minimierung des Fehlers bei der Stoffflussberechnung. Erste Ergebnisse zeigen, dass sich fuer die Datenreihen mit taeglichen Beprobungsintervallen sehr aehnliche Zusammenhaenge zwischen Wasserfluss und Schwankungen von pH, Leitfaehigkeit, SO42-, NO3- und Cl- -Konzentrationen ergeben, wie sie schon aus den Daten des 14taegliches Messintervalls bekannt sind. Allerdings ergaben sich signifikante Korrelationen fuer Konzentrationen im Elementeintrag mit denen des Abfluss fuer die Datenbasis des taeglichen Messintervalls. Letzteres war aus den Daten des 14taeglichen Messintervalls nicht festzustellen. Ob dies einen grundsaetzlichen Erkenntnisgewinn hinsichtlich des Prozessverstaendnisses ergibt, wird vor allem aus den Modellsimulationen sowie aus den Auswertungen der Stofffluesse ersichtlich werden. Hinsichtlich der auftretenden Amplituden in der Elementkonzentration ist festzustellen, dass zunaechst groessere Amplituden der Elementkonzentrationen des taeglichen Messintervalls erfasst werden, wenn einzelne Raumpunkte miteinander verglichen werden. Sowie jedoch die raeumliche Heterogenitaet, wie sie im Messkonzept des Monitoringprogrammes des BITOEK eingeplant ist, beruecksichtigt wird, wird der Informationsgewinn hinsichtlich einer Erfassung der Amplituden ausgeglichen. Die Berechnung des Stoffaustrags mit dem Gebietsabfluss Lehstenbach ergab allerdings entscheidende Unterschiede zwischen den beiden Datenreihen. Im Vergleich zu den Werten aus der taeglichen Beprobung wurde fuer die bisher ausgewertete Messreihe von 7 Monaten (17.3.-26.10.1998) bei der Berechnung der Stofffluesse mit den im 14taeglichen Messintervall erhobenen Daten der H +-Austrag wesentlich ueberschaetzt und den Cl- Austrag unterschaetzt. Eine geostatistische Auswertung der Zeitreihen ergab, dass vor allem die Messstrategie und weniger die Messintervalle eine Rolle spielen, solange die Zeitreihe lang genug ist (n groesser 100). Eine Mischprobenbildung und die damit durchgefuehrte Integration ueber die Zeit in Bestandesniederschlag und Bodenloesung fuehrt zu einer Veraenderung von Mustern in den Daten wie z.B. eine Vortaeuschung einer Autokorrelation oder einer Verschleierung von Periodi
Das Projekt "Dendrochronology, 14C time-scale and mechanisms of rapid climate change during the last deglaciation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik durchgeführt.
Das Projekt "Grundlagen zur nachhaltigen Entwicklung von Oekosystemen bei veraenderter Umwelt - Teilprojekt C5 - Folgevorhaben: Skalenabhaengigkeit der Stickstoffdynamik von Waldstandorten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung, Abteilung für Bodenphysik durchgeführt. Die nachhaltige Bewirtschaftung von Waldoekosystemen wie auch der Schutz des Grundwassers als Trinkwasserreservoir des Menschen setzen die langfristige Stabilitaet des Oekosystems unter dem Einfluss von Stoffeintraegen - Naehr- wie auch Schadstoffen - ueber den atmosphaerischen und den Grundwassertransport voraus. Die Eintragsraten sind dabei auf allen Skalen zeitlich und raeumlich sehr variabel. Die eingetragenen Stoffe werden im Oekosystem mit dem Wasser in der ungesaettigten und der gesaettigten Zone des Bodens weitertransportiert. wobei die Parameter der entsprechenden Gleichungen ebenfalls einer hohen Variabilitaet auf allen Skalen unterliegen. Die Relevanz dieser Variabilitaet fuer das Waldmanagement und den Grundwasserschutz ruehrt aus der Frage, ob es - und wenn ja, mit welcher Wahrscheinlichkeit - durch die Kombination zeitlich und raeumlich inhomogener Eintraege mit raeumlich variablen Parametern zu Situationen kommen kann, in denen Schwellenwerte ueber- bzw. unterschritten werden, so dass das Oekosystem als Ganzes, das Grundwasser oder angrenzende Kompartimente gefaehrdet/beeintraechtigt werden. Die Moeglichkeiten zur Beschreibung und Berechnung solcher Situationen in Abhaengigkeit von der gewaehlten Raum-/Zeitskala durch effektive Parameter (effektive Leitfaehigkeiten, Dispersionslaengen, effektive Raten, etc.) und durch effektive Modelle, die direkt auf die Frage der Gefaehrdungsabschaetzung in dem oben genannten Sinne zielen, sollen in dem vorgeschlagenen Projekt untersucht werden. Ausgangspunkt der Ueberlegungen sind dabei die Fluktuationen auf geringer aggregierten Skalen. Zwischenbericht 1999: Das Problem der Skalenabhaengigkeit von Transportprozessen wird zurueckgefuehrt auf die Wirkung mikroskalig variabler Parameter, zu denen z.B. die hydraulische Leitfaehigkeit oder auch die Adsorptionskonstante beim Stofftransport gehoeren. Da die Variabilitaet dieser Parameter nicht explizit in die Transportgleichung eingefuehrt wird, ist sie verborgen in den effektiven Transportparametern, mit denen der Stofftransport in der Regel beschrieben wird. Wird die Variabilitaet der Parameter jedoch explizit in der Transportgleichung beruecksichtigt, so kann auch quantitativ gezeigt werden, wie die Fluktuationen der Parameter auf grossen Skalen den sogenannten Skaleneffekt hervorrufen. Zu diesem Zweck werden Methoden aus der Stroemungstheorie und der Renormierungstheorie eingefuehrt, und es wird an 2 Beispielen gezeigt, wie sich die Variabilitaet der Adsorptionskonstante beim Stofftransport auf grossen Skalen auswirkt. Damit werden die im Projektantrag genannten Hypothesen IV, V, und VII untersucht, und es werden beispielhaft die Folgen von Skalenwechseln dargestellt, die ein zentrales Ziel des Antrages sind.