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During a 4-week run in October–November 2006, a pilot experiment was performed at the CERN Proton Synchrotron in preparation for the CLOUD1 experiment, whose aim is to study the possible influence of cosmic rays on clouds. The purpose of the pilot experiment was firstly to carry out exploratory measurements of the effect of ionising particle radiation on aerosol formation from trace H2SO4 vapour and secondly to provide technical input for the CLOUD design. A total of 44 nucleation bursts were produced and recorded, with formation rates of particles above the 3 nm detection threshold of between 0.1 and 100 cm−3s−1, and growth rates between 2 and 37 nm h−1. The corresponding H2SO4 concentrations were typically around 106 cm−3 or less. The experimentally-measured formation rates and H2SO4 concentrations are comparable to those found in the atmosphere, supporting the idea that sulphuric acid is involved in the nucleation of atmospheric aerosols. However, sulphuric acid alone is not able to explain the observed rapid growth rates, which suggests the presence of additional trace vapours in the aerosol chamber, whose identity is unknown. By analysing the charged fraction, a few of the aerosol bursts appear to have a contribution from ion-induced nucleation and ion-ion recombination to form neutral clusters. Some indications were also found for the accelerator beam timing and intensity to influence the aerosol particle formation rate at the highest experimental SO2 concentrations of 6 ppb, although none was found at lower concentrations. Overall, the exploratory measurements provide suggestive evidence for ion-induced nucleation or ion-ion recombination as sources of aerosol particles. However in order to quantify the conditions under which ion processes become significant, improvements are needed in controlling the experimental variables and in the reproducibility of the experiments. Finally, concerning technical aspects, the most important lessons for the CLOUD design include the stringent requirement of internal cleanliness of the aerosol chamber, as well as maintenance of extremely stable temperatures (variations below 0.1°C).
River flow regimes, including long-term average flows, seasonality, low flows, high flows and other types of flow variability, play an important role for freshwater ecosystems. Thus, climate change affects freshwater ecosystems not only by increased temperatures but also by altered river flow regimes. However, with one exception, transferable quantitative relations between flow alterations and ecosystem responses have not yet been derived. While discharge decreases are generally considered to be detrimental for ecosystems, the effect of future discharge increases is unclear. As a first step towards a global-scale analysis of climate change impacts on freshwater ecosystems, we quantified the impact of climate change on five ecologically relevant river flow indicators, using the global water model WaterGAP 2.1g to simulate monthly time series of river discharge with a spatial resolution of 0.5 degrees. Four climate change scenarios based on two global climate modelsand two greenhouse gas emissions scenarios were evaluated.
We compared the impact of climate change by the 2050s to the impact of water withdrawals and dams on natural flow regimes that had occurred by 2002. Climate change was computed to alter seasonal flow regimes significantly (i.e. by more than 10%) on 90% of the global land area (excluding Greenland and Antarctica), as compared to only one quarter of the land area that had suffered from significant seasonal flow regime alterations due to dams and water withdrawals. Due to climate change, the timing of the maximum mean monthly river discharge will be shifted by at least one month on one third on the global land area, more often towards earlier months (mainly due to earlier snowmelt). Dams and withdrawals had caused comparable shifts on less than 5% of the land area only. Long-term average annual river discharge is predicted to significantly increase on one half of the land area, and to significantly decrease on one quarter. Dams and withdrawals had led to significant decreases on one sixth of the land area, and nowhere to increases.
Thus, by the 2050s, climate change will have impacted ecologically relevant river flow characteristics much more strongly than dams and water withdrawals have up to now. The only exception refers to the decrease of the statistical low flow Q90, with significant decreases both by past water withdrawals and future climate change on one quarter of the land area. Considering long-term average river discharge, only a few regions, including Spain, Italy, Iraq, Southern India, Western China, the Australian Murray Darling Basin and the High Plains Aquifer in the USA, all of them with extensive irrigation, are expected to be less affected by climate change than by past anthropogenic flow alterations. In some of these regions, climate change will exacerbate the discharge reduction. Emissions scenario B2 leads to only slightly reduced alterations of river flow regimes as compared to scenario A2 even though emissions are much smaller. The differences in alterations resulting from the two applied climate models are larger than those resulting from the two emissions scenarios. Based on general knowledge about ecosystem responses to flow alterations and data related to flow alterations by dams and water withdrawals, we expect that the computed climate change induced river flow alterations will impact freshwater ecosystems more strongly than past anthropogenic alterations.
Global-scale information on natural river flows and anthropogenic river flow alterations is required to identify areas where aqueous ecosystems are expected to be strongly degraded. Such information can support the identification of environmental flow guidelines and a sustainable water management that balances the water demands of humans and ecosystems. This study presents the first global assessment of the anthropogenic alteration of river flow regimes by water withdrawals and dams, focusing in particular on the change of flow variability. Six ecologically relevant flow indicators were quantified using an improved version of the global water model WaterGAP. WaterGAP simulated, with a spatial resolution of 0.5 degree, river discharge as affected by human water withdrawals and dams, as well as naturalized discharge without this type of human interference. Mainly due to irrigation, long-term average river discharge and statistical low flow Q90 (monthly river discharge that is exceeded in 9 out of 10 months) have decreased by more than 10% on one sixth and one quarter of the global land area (excluding Antarctica and Greenland), respectively. Q90 has increased significantly on only 5% of the land area, downstream of reservoirs. Due to both water withdrawals and dams, seasonal flow amplitude has decreased significantly on one sixth of the land area, while interannual variability has increased on one quarter of the land area mainly due to irrigation. It has decreased on only 8% of the land area, in areas with little consumptive water use that are downstream of dams. Areas most affected by anthropogenic river flow alterations are the western and central USA, Mexico, the western coast of South America, the Mediterranean rim, Southern Africa, the semi-arid and arid countries of the Near East and Western Asia, Pakistan and India, Northern China and the Australian Murray-Darling Basin, as well as some Arctic rivers. Due to a large number of uncertainties related e.g. to the estimation of water use and reservoir operation rules, the analysis is expected to provide only first estimates of river flow alterations that should be refined in the future.
Pollen-based climate reconstructions were performed on two high-resolution pollen – marines cores from the Alboran and Aegean Seas in order to unravel the climatic variability in the coastal settings of the Mediterranean region between 15 000 and 4000 cal yrs BP (the Lateglacial, and early to mid-Holocene). The quantitative climate reconstructions for the Alboran and Aegean Sea records focus mainly on the reconstruction of the seasonality changes (temperatures and precipitation), a crucial parameter in the Mediterranean region. This study is based on a multi-method approach comprising 3 methods: the Modern Analogues Technique (MAT), the recent Non-Metric Multidimensional Scaling/Generalized Additive Model method (NMDS/GAM) and Partial Least Squares regression (PLS). The climate signal inferred from this comparative approach confirms that cold and dry conditions prevailed in the Mediterranean region during the Heinrich event 1 and Younger Dryas periods, while temperate conditions prevailed during the Bølling/Allerød and the Holocene. Our records suggest a West/East gradient of decreasing precipitation across the Mediterranean region during the cooler Late-glacial and early Holocene periods, similar to present-day conditions. Winter precipitation was highest during warm intervals and lowest during cooling phases. Several short-lived cool intervals (i.e., Older Dryas, another oscillation after this one (GI-1c2), Gerzensee/Preboreal Oscillations, 8.2 ka event, Bond events) connected to the North Atlantic climate system are documented in the Alboran and Aegean Sea records indicating that the climate oscillations associated with the successive steps of the deglaciation in the North Atlantic area occurred in both the western and eastern Mediterranean regions. This observation confirms the presence of strong climatic linkages between the North Atlantic and Mediterranean regions.
Abrupt climate changes of the last deglaciation detected in a western Mediterranean forest record
(2009)
Abrupt changes in Western Mediterranean climate during the last deglaciation (20 to 6 cal ka BP) are detected in marine core MD95-2043 (Alboran Sea) through the investigation of high-resolution pollen data and pollen-based climate reconstructions by the modern analogue technique (MAT) for annual precipitation (Pann) and mean temperatures of the coldest and warmest months (MTCO and MTWA). Changes in temperate Mediterranean forest development and composition and MAT reconstructions indicate major climatic shifts with parallel temperature and precipitation changes at the onsets of Heinrich stadial 1 (equivalent to the Oldest Dryas), the Bölling-Allerød (BA), and the Younger Dryas (YD). Multi-centennial-scale oscillations in forest development occurred throughout the BA, YD, and early Holocene. Shifts in vegetation composition and (Pann reconstructions indicate that forest declines occurred during dry, and generally cool, episodes centred at 14.0, 13.3, 12.9, 11.8, 10.7, 10.1, 9.2, 8.3 and 7.4 cal ka BP. The forest record also suggests multiple, low-amplitude Preboreal (PB) climate oscillations, and a marked increase in moisture availability for forest development at the end of the PB at 10.6 cal ka BP. Dry atmospheric conditions in the Western Mediterranean occurred in phase with Lateglacial events of high-latitude cooling including GI-1d (Older Dryas), GI-1b (Intra-Allerød Cold Period) and GS-1 (YD), and during Holocene events associated with high-latitude cooling, meltwater pulses and N. Atlantic ice-rafting. A possible climatic mechanism for the recurrence of dry intervals and an opposed regional precipitation pattern with respect to Western-central Europe relates to the dynamics of the westerlies and the prevalence of atmospheric blocking highs. Comparison of radiocarbon and ice-core ages for well-defined climatic transitions in the forest record suggests possible enhancement of marine reservoir ages in the Alboran Sea by 200 years (surface water age 600 years) during the Lateglacial.
Anhand morphologischer und struktureller Befunde werden die Glieder der Rehburger Eisrandlage als Stauchendmoränen gedeutet. Die Aufstauchung erfolgte im Zuge eines kontinuierlichen Eisvorstoßes während der Saale-Eiszeit (Drenthe-Stadium) durch sog. Stirnoder Frontalstauchung. Es wird ein Modell dieser Stauchung vorgestellt ("Modell Kellenberg"). Als Steuerungsfaktoren der Stauchungsprozesse werden angenommen: 1. das dynamische Verhalten des Inlandeises (Vorschub, Belastungsdruck); 2. die bodenmechanischen Eigenschaften des gestauchten Substrates (Plastizität, Scherfestigkeit, Permafrost-Zementierung, Schmiermitteleffekt); 3. das präexistente Relief (Widerlager- oder Rampeneffekt). Nach der Aufstauchung wurde die Stau ehzone vom Eis der "Hamelner Phase" überfahren und in unbekanntem Ausmaß erniedrigt (eingerumpft). Im periglaziären Milieu der späten Saale-Eiszeit (Warthe-Stadium) und der Weichsel-Eiszeit erfolgte durch selektive Erosion eine Akzentuierung der Mesoformen (Bildung von Härtlingsrükken); gleichzeitig wurde die Prägnanz der Makroformen durch das gegenläufige Nebeneinander von subaerischer Abtragung auf den Höhenrücken und periglazialablualer Aufschüttung in den Niederungen (Talsande) verringert.
Es werden Beobachtungen mitgeteilt, die dafür sprechen, daß in der Ortsmitte von Bad Laer, etwa 500 m im Südwesten des Quellkolkes der heutigen Solquelle, der Austritt von einem an Kalziumkarbonat reichen Wasser zur Bildung des Travertinlagers von Bad Laer führte. Abschließend wird die Bedeutung biologischer Forschung für die Stratigraphie und Ökologie von Travertinen betont.
Es wird kurz über die Geschichte des Museums berichtet, das als Abteilung im "Städtischen Museum Osnabrück" 1890 seinen Anfang nahm. 1963 konnte die "Schlikkersche Villa" bezogen werden, und 1971 wurde die Abteilung zum selbständigen "Naturwissenschaftlichen Museum". Die weitere Entwicklung bis zum Tag der Eröffnung wird dargestellt und Angaben zum Gebäude und zum Personal bestand gemacht. Die Ansprachen anläßlich der Eröffnungsfeier werden wiedergegeben und die wesentlichen Schwerpunkte der Ausstellung beschrieben.
This research was conducted in the Rwenzori Region of the Western Branch, East African Rift System (EARS). The EARS is a tectonic structure extending over a length of more than 3000 km from the Afar Triple Junction, in Ethiopia, to Lake Malawi in the south. The Western Rift System is a roughly NE to ENE trending sector of the EARS, which runs along the western boundary of Uganda and the neighboring Democratic Republic of Congo (D.R.C). It stretches 2100 km from Nimule, NW on Uganda-Sudan border, extending to Lake Malawi in the SE of Africa. The unusual uplift of the Rwenzori Mountains within an extensional regime and the mechanisms associated with the high frequency of seismic activity in the region was hardly understood and therefore, had remained a subject of contention that needed to be critically addressed in detail. To my knowledge, this was probably the first study to be performed and documented in great depth within the domains of seismic noise variation, seismic anisotropy and b value analyses beneath the Rwenzori Region. After about six years of operation (2006-2012), the seismology group of the RIFTLINK Research Project (www.riftlink.org) acquired a vast amount of high-quality, digital data that were collected using a seismic network of well calibrated seismic equipment. The project was divided into two phases. Phase I, that operated between February 2006 - September 2007, consisted of thirty-two temporary seismic stations, which were selectively spread out in the Rwenzori Region on the Ugandan side, to detect and record extremely weak as well as strong naturally occurring earthquakes. The seismic equipment used included EDL and REFTEK digitizers, which were coupled with Güralp and MARK sensors respectively (REFTEKS: only short-period MARK sensors, EDLs: short-period MARK plus few broadband Güralp Sensors). Exactly 22375 earthquakes were recorded. The data were processed using the SEISAN software package. About 14413 earthquakes were carefully localized using the velocity model of Bram (1975) that implements a Vp=Vs ratio fixed at 1.74. Phase II, that extended between 2009-2012 consisted of thirty-two seismic stations, which were spread out around the Rwenzori Mountains, both on the Ugandan side and the neighboring D.R.C. Only Taurus digitizers that were coupled with Trillium sensors were used in the D.R.C. On the Ugandan side however, both EDL and Taurus digitizers, which were coupled with Trillium and Güralp sensors were used. ...
Projections of future changes in runoff can have important implications for water resources and flooding. In this study, runoff projections from ISI-MIP (Inter-sectoral Impact Model Intercomparison Project) simulations forced with HadGEM2-ES bias-corrected climate data under the Representative Concentration Pathway 8.5 have been analysed. Projections of change from the baseline period (1981–2010) to the future (2070–2099) from a number of different ecosystems and hydrological models were studied. The differences between projections from the two types of model were looked at globally and regionally. Typically, across different regions the ecosystem models tended to project larger increases and smaller decreases in runoff than the hydrological models. However, the differences varied both regionally and seasonally. Sensitivity experiments were also used to investigate the contributions of varying CO2 and allowing vegetation distribution to evolve on projected changes in runoff. In two out of four models which had data available from CO2 sensitivity experiments, allowing CO2 to vary was found to increase runoff more than keeping CO2 constant, while in two models runoff decreased. This suggests more uncertainty in runoff responses to elevated CO2 than previously considered. As CO2 effects on evapotranspiration via stomatal conductance and leaf-area index are more commonly included in ecosystems models than in hydrological models, this may partially explain some of the difference between model types. Keeping the vegetation distribution static in JULES runs had much less effect on runoff projections than varying CO2, but this may be more pronounced if looked at over a longer timescale as vegetation changes may take longer to reach a new state.
In einer Momentaufnahme wird die insgesamt merkliche, aber stark variierende Belastungssituation der Hase im Bereich der Stadt Osnabrück durch ausgewählte Schwermetalle dargestellt. Dazu wurden von 7 Probenahmestellen die jeweiligen Schwermetallkonzentrationen des Wassers, der Schwebstoffe sowie der Sedimente bestimmt und in Beziehung zu physiko-chemischen Gewässerkenndaten gesetzt. Aus den Untersuchungen lassen sich generelle Beobachtungen zur Verteilung anthropogen in ein Flußsystem eingetragener Schadstoffe ableiten.
In this paper, similarity hypotheses for the atmospheric surface layer (ASL) are reviewed using nondimensional characteristic invariants, referred to as π -numbers. The basic idea of this dimensional π-invariants analysis (sometimes also called Buckingham’s π-theorem) is described in a mathematically generalized formalism. To illustrate the task of this powerful method and how it can be applied to deduce a variety of reasonable solutions by the formalized procedure of non-dimensionalization, various instances are represented that are relevant to the turbulence transfer across the ASL and prevailing structure of ASL turbulence. Within the framework of our review we consider both (a) Monin-Obukhov scaling for forced-convective conditions, and (b) Prandtl-Obukhov-Priestley scaling for free-convective conditions.It is shown that in the various instances of Monin-Obukhov scaling generally two π-numbers occur that result in corresponding similarity functions. In contrast to that, Prandtl-Obukhov-Priestley scaling will lead to only one π number in each case usually considered as a non-dimensional universal constant. Since an explicit mathematical relationship for the similarity functions cannot be obtained from a dimensional π-invariants analysis, elementary laws of π-invariants have to be pointed out using empirical or/and theoretical findings. To evaluate empirical similarity functions usually considered within the framework flux-profile relationships, so-called integral similarity functions for momentum and sensible heat are presented and assessed on the basis of the friction velocity and the vertical component of the eddy flux densities of sensible and latent heat directly measured during the GREIV I 1974 field campaign.
Holocene climate was characterised by variability on multi-centennial to multi-decadal time scales. In central Europe, these fluctuations were most pronounced during winter. Here we present a record of past winter climate variability for the last 10.8 ka based on four speleothems from Bunker Cave, western Germany. Due to its central European location, the cave site is particularly well suited to record changes in precipitation and temperature in response to changes in the North Atlantic realm. We present high-resolution records of δ18O, δ13C values and Mg/Ca ratios. Changes in the Mg/Ca ratio are attributed to past meteoric precipitation variability. The stable C isotope composition of the speleothems most likely reflects changes in vegetation and precipitation, and variations in the δ18O signal are interpreted as variations in meteoric precipitation and temperature. We found cold and dry periods between 8 and 7 ka, 6.5 and 5.5 ka, 4 and 3 ka as well as between 0.7 and 0.2 ka. The proxy signals in the Bunker Cave stalagmites compare well with other isotope records and, thus, seem representative for central European Holocene climate variability. The prominent 8.2 ka event and the Little Ice Age cold events are both recorded in the Bunker Cave record. However, these events show a contrasting relationship between climate and δ18O, which is explained by different causes underlying the two climate anomalies. Whereas the Little Ice Age is attributed to a pronounced negative phase of the North Atlantic Oscillation, the 8.2 ka event was triggered by cooler conditions in the North Atlantic due to a slowdown of the thermohaline circulation.
Holocene climate was characterised by variability on multi-centennial to multi-decadal time scales. In central Europe, these fluctuations were most pronounced during winter. Here we present a new record of past winter climate variability for the last 10.8 ka based on four speleothems from Bunker Cave, Western Germany. Due to its central European location, the cave site is particularly well suited to record changes in precipitation and temperature in response to changes in the North Atlantic realm. We present high resolution records of δ18O, δ13C values and Mg/Ca ratios. We attribute changes in the Mg/Ca ratio to variations in the meteoric precipitation. The stable C isotope composition of the speleothems most likely reflects changes in vegetation and precipitation and variations in the δ18O signal are interpreted as variations in meteoric precipitation and temperature. We found cold and dry periods between 9 and 7 ka, 6.5 and 5.5 ka, 4 and 3 ka as well as between 0.7 to 0.2 ka. The proxy signals in our stalagmites compare well with other isotope records and, thus, seem representative for central European Holocene climate variability. The prominent 8.2 ka event and the Little Ice Age cold events are both recorded in the Bunker cave record. However, these events show a contrasting relationship between climate and δ18O, which is explained by different causes underlying the two climate anomalies. Whereas the Little Ice Age is attributed to a pronounced negative phase of the North Atlantic Oscillation, the 8.2 ka event was triggered by cooler conditions in the North Atlantic due to a slowdown of the Thermohaline Circulation.
Die vorliegende Arbeit wurde im Rahmen des Forschungsprojekts „Integrierte Analyse von mobilen, organischen Fremdstoffen in Fließgewässern“ (INTAFERE) am Institut für Physische Geographie an der Goethe-Universität Frankfurt erstellt. In INTAFERE wurde das Gefährdungspotenzial von mobilen, organischen Fremdstoffen (MOF) für aquatische Ökosysteme und die natürlichen Wasserressourcen in integrierter und partizipativer Art und Weise untersucht. MOF sind chemische Substanzen, die in Alltagsprodukten enthalten sind und durch unterschiedliche Eintragsfade in unbekannten Mengen in Oberflächengewässer eingetragen werden. Problematisch sind aus Umweltgesichtspunkten ihre Eigenschaften: sie besitzen im Wasser eine hohe Mobilität und sind schwer abbaubar. Dies führt zu einer Persistenz über lange Zeiträume. Für einige dieser Substanzen wurde zudem gezeigt, dass sie in sehr geringen Konzentrationen biologisch aktiv sind und für aquatische Ökosysteme eine Gefahr darstellen. In INTAFERE wurden drei zentrale Ziele verfolgt: Charakterisierung des Problemfeldes MOF, Erzeugung von praxisrelevantem Wissen für das Management von MOF und Entwicklung einer Softwareanwendung, die gesellschaftliche Aushandlungsprozesse durch eine transparente Darstellung der Wirkungszusammenhänge im Problemfeld unterstützt. Um einen Beitrag für die Erfüllung der Ziele zu leisten, war es die Aufgabe der Verfasserin, eine Akteursanalyse und -modellierung durchzuführen sowie Zukunftsszenarien im Bereich der MOF zu entwickeln. Dafür existierte keine adäquate Methodik, daher verfolgt die Dissertation zum einen die Entwicklung einer Methodik und zum anderen deren Anwendung im Kontext des Projektes INTAFERE. Da im Forschungsprozess die Durchführung von Analysen, die wissenschaftliche und gesellschaftliche Sichtweise der Problematik sowie die Erarbeitung von praktischen Lösungen im Mittelpunkt standen, wurde eine transdisziplinäre Herangehensweise gewählt. Ziel war es, eine Methodik zu entwerfen, die sowohl eine Entwicklung von Szenarien als auch eine Modellierung von Handlungsentscheidungen umfasst. Eine Modellierung und Visualisierung von Handlungsentscheidungen ist notwendig, um Strategien für ein Umweltproblem für verschiedene Szenarien zu ermitteln, und damit einen Lernprozess der Stakeholder zu initiieren. Dies wurde mit der transdisziplinären Methode „Akteursbasierte Modellierung“ umgesetzt. Hierbei wurden insbesondere Aspekte der Problemwahrnehmung von Akteuren und deren Darstellung, der partizipativen Szenarienentwicklung sowie der semi-quantitativen Modellierung von Handlungsentscheidungen berücksichtigt. Die Verfasserin hat mit der semi-quantitativen akteursbasierten Modellierung eine Methode erarbeitet und getestet, die bisher unverbundene Komponenten (wie die Software Dynamic Actor Network Analysis (DANA) und die Szenarienentwicklung) zusammenführt. Um Handlungsentscheidungen unter verschiedenen Szenarien zu modellieren hat die Autorin eine sequentielle Modellierung entwickelt, die mit der Software DANA durchgeführt werden kann. Die dafür notwendige Weiterentwicklung von DANA wurde von Dr. Pieter Bots (TU Delft) umgesetzt. Die akteursbasierte Modellierung läuft in drei methodischen Schritten ab: 1. Modellierung von Akteurs-Sichtweisen in Form von Wahrnehmungsgraphen und deren Analyse, aufbauend auf Ergebnissen von qualitativen, leitfaden-gestützten Expertengesprächen (= Akteursmodellierung), 2. partizipative Szenarienentwicklung mit den Akteuren und 3. Zusammenführung der Ergebnisse der Akteursmodellierung und der Szenarienentwicklung und darauf aufbauend eine sequentielle Modellierung von Handlungsentscheidungen und deren Auswirkungen auf Schlüsselfaktoren. Im Zuge der Anwendung auf das Problemfeld der MOF wurde für folgende Akteure jeweils ein Wahrnehmungsgraph modelliert: Obere Wasserbehörde, Umweltbundesamt, Umwelt- und Verbraucherschutzorganisationen, Wasserversorger sowie für die Hersteller von verschiedenen MOF, weiterhin für die European Flame Retardants Association und die Weiterverarbeitende Industrie. Das Ergebnis der Szenarienentwicklung waren vier Szenarien: ein Gesundheitsszenario, unter der Annahme von hohen lokalen Umweltstandards durch nachhaltigkeitsorientierte KonsumentInnen, ein Umweltszenario, in dem eine starke Regulierung und nachhaltigkeitsorientierter Konsum Hand in Hand gehen, ein Globalisierungsszenario, in dem Wirtschaftsmacht und preisbewusste KonsumentInnen statt staatliche Regulierung vorherrschen und ein Technikszenario, unter der Annahme, dass Kläranlagen, bedingt durch eine starke Regulierung, aufgerüstet werden. Bei der Modellierung von Handlungsentscheidungen wurden die Wahrnehmungsgraphen und die vier Szenarien miteinander verknüpft. Pro Substanz wurde ein Modell entwickelt, welches die wichtigsten Systemkomponenten in einer angemessenen Komplexität umfasst und die von den Akteuren gemeinsam getragene Einschätzung der Wirkungsbeziehungen darstellt. Insgesamt wurden 16 Modelle entwickelt. Basierend auf den simulierten Akteurshandlungen wurden relativen Veränderungen der Schlüsselfaktoren Produktion, Import und Leistungsfähigkeit der Kläranlagen für die vier genannten Szenarien berechnet. In Zusammenarbeit mit Pieter Bots konnten algorithmische Beiträge zur Analyse- und Modellierungssoftware DANA getestet und verbessert werden. Da keine vollständige und zugleich leicht verständliche Einführung zu DANA vorlag, wurde für Nutzer im Rahmen dieser Dissertation eine Anleitung verfasst, die die Modellierung von Wahrnehmungsgraphen und deren Analyse sowie alle Schritte der akteursbasierten Modellierung mit DANA erläutert.
Von den früher zahlreichen Braunkohlen-Tagebaubetrieben im Stadtgebiet von Halle (vgl. KRUMBIEGEL 1974) ist der Osendorfer See mit dem umliegenden Gelände ein wertvolles Zeugnis der Industriegeschichte. Über mehrere Jahrzehnte erfolgten nachhaltige Eingriffe mit überaus dramatischen Folgen in der Landschaft und im Naturhaushalt, die auch jetzt noch in vielen Punkten nicht zu übersehen sind (Abb. 1 u. 3). Nach dem Ende des Bergbaus und nachfolgenden Rekultivierungen sind größere Abschnitte des Geländes im Zustand des ausgelaufenen Kohleabbaus erhalten geblieben. Auf den vorerst vegetationsfreien Flächen aus überwiegend geschütteten Bodensubstraten haben sich in den folgenden Jahrzehnten zahlreich verschiedene Pflanzenarten und unterschiedliche Pflanzengesellschaften spontan angesiedelt (Abb. 2 u. 3). Dabei zeichnet sich ab, dass der bisherige Stand der Besiedlung auch in absehbarer Zeit längst noch nicht abgeschlossen sein wird. Das Gelände bietet sich damit langzeitlich für landschaftsökologische Studien an, bei denen die weitere Entwicklung und die Sukzessionen innerhalb des Grünflächen-Gürtels von Halle an einem besonders günstig gelegenen Objekt verfolgt werden können. In dem vorliegenden Beitrag soll ein Überblick über das Gelände, die bisher angesiedelten Pflanzenarten und die Pflanzengesellschaften gegeben werden. Dazu werden in Grundzügen die bisher erkennbaren Biotopstrukturen abgegrenzt und in einer Karte dargestellt (Abb. 2). Mit dieser Ersterfassung wollen wir eine Grundlage für spätere Untersuchungen legen.
Contribution of sulfuric acid and oxidized organic compounds to particle formation and growth
(2012)
Lack of knowledge about the mechanisms underlying new particle formation and their subsequent growth is one of the main causes for the large uncertainty in estimating the radiative forcing of atmospheric aerosols in global models. We performed chamber experiments designed to study the contributions of sulfuric acid and organic vapors to the formation and early growth of nucleated particles. Distinct experiments in the presence of two different organic precursors (1,3,5-trimethylbenzene and α-pinene) showed the ability of these compounds to reproduce the formation rates observed in the low troposphere. These results were obtained measuring the sulfuric acid concentrations with two chemical ionization mass spectrometers confirming the results of a previous study which modeled the sulfuric acid concentrations in presence of 1,3,5-trimethylbenzene.
New analysis methods were applied to the data collected with a condensation particle counter battery and a scanning mobility particle sizer, allowing the assessment of the size resolved growth rates of freshly nucleated particles. The effect of organic vapors on particle growth was investigated by means of the growth rate enhancement factor (Γ), defined as the ratio between the measured growth rate in the presence of α-pinene and the kinetically limited growth rate of the sulfuric acid and water system. The observed Γ values indicate that the growth is already dominated by organic compounds at particle diameters of 2 nm. Both the absolute growth rates and Γ showed a strong dependence on particle size, supporting the nano-Köhler theory. Moreover, the separation of the contributions from sulfuric acid and organic compounds to particle growth reveals that the organic contribution seems to be enhanced by the sulfuric acid concentration. Finally, the size resolved growth analysis indicates that both condensation of oxidized organic compounds and reactive uptake contribute to particle growth.
Es kann als eine wichtige Aufgabe angesehen werden, die klimatischen Bedingungen, d. h. die langfristigen Gesetzmäßigkeiten des Wettergeschehens herauszuarbeiten und sinnvoll zusammenzufassen. Der vorliegende Beitrag enthält die Ergebnisse meteorologischer Beobachtungen in Osnabrück-Haste für den 20jährigen Zeitabschnitt von 1954-1973. Da sehr enge Beziehungen bestehen zwischen Vegetation und Klima, wird auf dessen Bedeutung für unsere Kulturpflanzen besonders hingewiesen.
Im Zusammenhang mit der Planung des Rubbenbruchsees in Osnabrück waren hydrogeologische Untersuchungen erforderlich, die in den Jahren 1959-1961 durchgeführt wurden. Der zunächst als Stauanlage vorgesehene See sollte in geologischer Hinsicht einen allseits möglichst dichten Untergrund zur Voraussetzung haben, während sich die hydrologischen Untersuchungen mit der Wasserbilanz des Sees in mehreren Größen auseinandersetzten.
Für 103 langperiodisch Veränderliche werden B-R, im wesentlichen aus
AAVSO-Material, in Diagrammen dargestellt. Ein Zusammenhang zwischen Form der lichtkurve und Entwicklung der B-R besteht offenbar nicht. Möglicherweise sind geringe Streuung und ausgeprägte Zickzackform der B-R Indikatoren sprunghafter Periodenänderungen.
Selbstbedienung im Museum
(1974)
Aus 4 Profilen durch den Laerer Sinterkalk wurden 33 Proben pollenanalytisch untersucht. Zwei Zähltabellen geben für jede einzelne dieser Proben den Gehalt an Pollen und Sporen. Zwei Diagramme stellen die Ergebnisse dieser qualitativen und quantitativen Analysen graphisch dar. Neben den Pollenkörnern der gebräuchlichen 11 Baumarten wurden 24 verschiedene Nichtbaumpollen-Gruppen ausgewertet. Als ältester Zeitabschnitt ließ sich die mindestens 10000 Jahre alte sog. "Jüngste Dryaszeit" feststellen, gekennzeichnet durch eine subarktische Tundra. Die darauf folgenden Zeitabschnitte Präboreal, Boreal, Atlantikum, Subboreal und Subatlantikum konnten in einem oder mehreren der Profile gefaßt werden. In günstig gelagerten Fällen wurden darüber hinaus Beziehungen angedeutet, die zwischen der Bildung dieses Sinterkalklagers und der Besiedlung durch den Menschen bestehen.
Im Jahre 1871 wurde durch den Naturwissenschaftlichen Verein Osnabrück (gegründet 1870) eine meteorologische Station eingerichtet. Sie hatte ihren Standort am Sommerhaus des damaligen Obergerichtsrats JOHANN-VOLLRATH KETTLER,Osnabrück, Ziegelstraße 7. KETTLER hat 1872 im 1. Jahresbericht des . Naturwissenschaftlichen Vereins über die "Entstehung, Einrichtung und die ersten Ergebnisse" berichtet. Dieser Bericht ist hier wiedergegeben, legt er uns dar, daß alle Messungen exakt und gewissenhaft durchgeführt wurden.
Unter den Geschieben des Kies-Sand-Rückens ,Laer-Heide' (Landkreis Osnabrück) fand sich ein Geschiebe des ,grünlich-grauen Graptolithengesteins' mit Calymene orthomarginata SCHRANK 1970 und Leonaspis mutica (EMMRICH 1844) aus dem baltischen Silur. Es stammt vermutlich aus dem Gebiet der "North Mid-Sea Bank" SSW von Gotland und ESE der Südspitze Ölands. Stratigraphisch ist es dem Bereich des Unterwenlock bis unteren Oberwen lock zuzuordnen. Nach einem kurzen Überblick über den Fossilinhalt des Geschiebes und der systematischen Einordnung der gefundenen Trilobitentaxa werden folgende Larvalstadien von Trilobiten beschrieben: 1 Paraprotaspis-Stadium eines Odontopleuriden, das wahrscheinlich Leonaspis mutica zuzuordnen ist, 1 nahezu vollständiges frühes Meraspis-Stadium und eine Reihe frühmeraspider und spätmeraspider Cranidien und Pygidien, die Calymene orthomarginata zugeordnet werden. Abschließend werden einige Beobachtungen zur Ontogenie von Calymene orthomarginata während der meraspiden Phase dargelegt.
In drei Aufschlüssen am Schafberg ist die Basis der Zechstein-Ablagerungen (Oberperm) mit "Zechsteinkonglomerat" und "Kupferschiefer" untersucht worden (Petrographie, Mineralogie, Geochemie). Im Zechsteinkonglomerat ist das Auftreten von windgeschliffenen Geröllen bemerkenswert. Der Kupferschiefer erreicht am W-Rand des Schafbergs mit mehr als 2,5 m eine ungewöhnlich hohe Mächtigkeit. Sein Metallgehalt liegt deutlich über den für "normale" Tonsteine üblichen Werten, erreicht aber keine wirtschaftlich interessanten Konzentrationen. Zechsteinkonglomerat und Kupferschiefer wurden am S-Rand des zechstelnzeitltchen Meeres im Bereich der "Hunte-Schwelle" abgelagert.
This paper investigates the value of observed river discharge data for global-scale hydrological modeling of a number of flow characteristics that are e.g. required for assessing water resources, flood risk and habitat alteration of aquatic ecosystems. An improved version of the WaterGAP Global Hydrology Model (WGHM) was tuned against measured discharge using either the 724-station dataset (V1) against which former model versions were tuned or an extended dataset (V2) of 1235 stations. WGHM is tuned by adjusting one model parameter (γ) that affects runoff generation from land areas in order to fit simulated and observed long-term average discharge at tuning stations. In basins where γ does not suffice to tune the model, two correction factors are applied successively: the areal correction factor corrects local runoff in a basin and the station correction factor adjusts discharge directly the gauge. Using station correction is unfavorable, as it makes discharge discontinuous at the gauge and inconsistent with runoff in the upstream basin. The study results are as follows. (1) Comparing V2 to V1, the global land area covered by tuning basins increases by 5% and the area where the model can be tuned by only adjusting γ increases by 8%. However, the area where a station correction factor (and not only an areal correction factor) has to be applied more than doubles. (2) The value of additional discharge information for representing the spatial distribution of long-term average discharge (and thus renewable water resources) with WGHM is high, particularly for river basins outside of the V1 tuning area and in regions where the refined dataset provides a significant subdivision of formerly extended tuning basins (average V2 basin size less than half the V1 basin size). If the additional discharge information were not used for tuning, simulated long-term average discharge would differ from the observed one by a factor of, on average, 1.8 in the formerly untuned basins and 1.3 in the subdivided basins. The benefits tend to be higher in semi-arid and snow-dominated regions where the model is less reliable than in humid areas and refined tuning compensates for uncertainties with regard to climate input data and for specific processes of the water cycle that cannot be represented yet by WGHM. Regarding other flow characteristics like low flow, inter-annual variability and seasonality, the deviation between simulated and observed values also decreases significantly, which, however, is mainly due to the better representation of average discharge but not of variability. (3) The choice of the optimal sub-basin size for tuning depends on the modeling purpose. While basins over 60 000 km2 are performing best, improvements in V2 model performance are strongest in small basins between 9000 and 20 000 km2, which is primarily related to a low level of V1 performance. Increasing the density of tuning stations provides a better spatial representation of discharge, but it also decreases model consistency, as almost half of the basins below 20 000 km2 require station correction.
Long-term average groundwater recharge, which is equivalent to renewable groundwater resources, is the major limiting factor for the sustainable use of groundwater. Compared to surface water resources, groundwater resources are more protected from pollution, and their use is less restricted by seasonal and inter-annual flow variations. To support water management in a globalized world, it is necessary to estimate groundwater recharge at the global scale. Here, we present a best estimate of global-scale long-term average diffuse groundwater recharge (i.e. renewable groundwater resources) that has been calculated by the most recent version of the WaterGAP Global Hydrology Model WGHM (spatial resolution of 0.5° by 0.5°, daily time steps). The estimate was obtained using two state-of-the-art global data sets of gridded observed precipitation that we corrected for measurement errors, which also allowed to quantify the uncertainty due to these equally uncertain data sets. The standard WGHM groundwater recharge algorithm was modified for semi-arid and arid regions, based on independent estimates of diffuse groundwater recharge, which lead to an unbiased estimation of groundwater recharge in these regions. WGHM was tuned against observed long-term average river discharge at 1235 gauging stations by adjusting, individually for each basin, the partitioning of precipitation into evapotranspiration and total runoff. We estimate that global groundwater recharge was 12 666 km3/yr for the climate normal 1961–1990, i.e. 32% of total renewable water resources. In semi-arid and arid regions, mountainous regions, permafrost regions and in the Asian Monsoon region, groundwater recharge accounts for a lower fraction of total runoff, which makes these regions particularly vulnerable to seasonal and inter-annual precipitation variability and water pollution. Average per-capita renewable groundwater resources of countries vary between 8 m3/(capita yr) for Egypt to more than 1 million m3/(capita yr) for the Falkland Islands, the global average in the year 2000 being 2091 m3/(capita yr). Regarding the uncertainty of estimated groundwater resources due to the two precipitation data sets, deviation from the mean is 1.1% for the global value, and less than 1% for 50 out of the 165 countries considered, between 1 and 5% for 62, between 5 and 20% for 43 and between 20 and 80% for 10 countries. Deviations at the grid scale can be much larger, ranging between 0 and 186 mm/yr.
Irrigation is the most important water use sector accounting for about 70% of the global freshwater withdrawals and 90% of consumptive water uses. While the extent of irrigation and related water uses are reported in statistical databases or estimated by model simulations, information on the source of irrigation water is scarce and very scattered. Here we present a new global inventory on the extent of areas irrigated with groundwater, surface water or non-conventional sources, and we determine the related consumptive water uses. The inventory provides data for 15 038 national and sub-national administrative units. Irrigated area was provided by census-based statistics from international and national organizations. A global model was then applied to simulate consumptive water uses for irrigation by water source. Globally, area equipped for irrigation is currently about 301 million ha of which 38% are equipped for irrigation with groundwater. Total consumptive groundwater use for irrigation is estimated as 545 km3 yr−1, or 43% of the total consumptive irrigation water use of 1277 km3 yr−1. The countries with the largest extent of areas equipped for irrigation with groundwater, in absolute terms, are India (39 million ha), China (19 million ha) and the USA (17 million ha). Groundwater use in irrigation is increasing both in absolute terms and in percentage of total irrigation, leading in places to concentrations of users exploiting groundwater storage at rates above groundwater recharge. Despite the uncertainties associated with statistical data available to track patterns and growth of groundwater use for irrigation, the inventory presented here is a major step towards a more informed assessment of agricultural water use and its consequences for the global water cycle.
Irrigation is the most important water use sector accounting for about 70% of the global freshwater withdrawals and 90% of consumptive water uses. While the extent of irrigation and related water uses are reported in statistical databases or estimated by model simulations, information on the source of irrigation water is scarce and very scattered. Here we present a new global inventory on the extent of areas irrigated with groundwater, surface water or non-conventional sources, and we determine the related consumptive water uses. The inventory provides data for 15 038 national and sub-national administrative units. Irrigated area was provided by census-based statistics from international and national organizations. A global model was then applied to simulate consumptive water uses for irrigation by water source. Globally, area equipped for irrigation is currently about 301 million ha of which 38% are equipped for irrigation with groundwater. Total consumptive groundwater use for irrigation is estimated as 545 km3 yr−1, or 43% of the total consumptive irrigation water use of 1 277 km3 yr−1. The countries with the largest extent of areas equipped for irrigation with groundwater, in absolute terms, are India (39 million ha), China (19 million ha) and the United States of America (17 million ha). Groundwater use in irrigation is increasing both in absolute terms and in percentage of total irrigation, leading in places to concentrations of users exploiting groundwater storage at rates above groundwater recharge. Despite the uncertainties associated with statistical data available to track patterns and growth of groundwater use for irrigation, the inventory presented here is a major step towards a more informed assessment of agricultural water use and its consequences for the global water cycle.
In dieser Arbeit werden Schmelz- und Anreicherungsprozesse des Erdmantels, sowie Kristallisationsereignisse der Erdkruste zweier ausgewählter Gebiete in Namibia und Spanien mithilfe geochemischer Methoden rekonstruiert und in einen zeitlichen Zusammenhang gebracht. Ein Vergleich der gewonnenen Ergebnisse beider Kompartimente soll dabei weitere Informationen liefern inwieweit Prozesse des Erdmantels und der Erdkruste miteinander verknüpft waren. Insbesondere soll ein weitere Beitrag zur aktuellen Diskussion geliefert werden, bei der sich das sogenannte „pulsed growth“ und „steady accumulation“ Modell gegenüberstehen (siehe Zusammenstellung Pearson et al., 2007). Zudem tragen die neu gewonnenen Daten dazu bei, die regionalen geologischen Gegebenheiten im besonderen Hinblick auf die geotektonische Geschichte besser zu verstehen.
Das Gibeon Kimberlit Feld befindet sich in der tektonischen Einheit des Rehoboth Terranes in Namibia und ist gekennzeichnet von Vulkanismus vor etwa 72.5 Ma (Davies et al., 2001), der Granat Peridotite und krustale Xenolithe mit an die Oberfläche beförderte. Eine klare Einordnung des Rehoboth Terranes in die Gesamtheit des Süd Afrikanischen Plattenverbunds ist noch nicht vollständig geklärt.
Die Südöstliche vulkanische Provinz in Spanien (SEVP) mit besonderem Hinblick auf die Region um Casas de Tallante stellt das zweite Probengebiet für diese Arbeit dar. Vor etwa 2.6 Ma (Bellon et al., 1983) kam es zur Extrusion von alkali-basaltischen Schmelzen, die zahlreiche Spinell / Plagioklas Peridotite mit sich brachten. Tufflagen, sowie die Matrix der Basalte ermöglichen einen Einblick in die untere Kruste der Region.
Untersuchungen der Erdmantelproben aus Namibia auf ihre Haupt- und Spurenelementchemie, sowie Lu-Hf und Sm-Nd Isotopie zeigten, dass zwei verschiedene Manteltypen vorliegen („N“ und „σ“ Typ), die zu einem Zeitpunkt um etwa 850 Ma („N“) und 1.9 Ga („σ“) angereichert wurden. Eine letzte Anreicherung beider Typen fand vermutlich während der Pan–Afrikanischen Orogenese um etwa 450 Ma statt. Die Reinterpretation eines zuvor publizierten Datensatzes (Pearson et al., 2004), suggeriert, dass es zu einer ersten Verarmung der σ Peridotite um etwa 2.9 Ga kam.
Untersuchungen der U-Pb und Hf Isotopie an Zirkonen aus der unteren Kruste des Probengebiets in Namibia ergaben, dass es zur Bildung von juvenilem Krustenmaterial vermutlich bereits im Archaikum kam (wie bereits vorgeschlagen durch z.B. Hoal et al., 1995; Franz et al., 1996), sowie in den Zeiträumen von 2.3 bis 2.7 und 1.5 bis 1.6 Ga, mit jeweils anschließendem krustalem Recycling und Krustenmischung. Eine Übereinstimmung von Mantel- und Krustenevents konnte für die Zeiträume von etwa 1.8, 0.8 - 0.9 Ga und 0.4 – 0.5 Ga gefunden werden. Eine mögliche erste Verarmung des σ Mantels wird bestätigt durch Zirkonalter im Bereich von 2.7 bis 2.9 Ga.
Die Analyse ausgewählter Spinell / Plagioklas Peridotite aus der SEVP, ergaben, dass ein heterogener Mantel mit mindestens 3 verschiedenen Typen vorliegt. Eine Korrelation der Lu-Hf Isotopie von 3 Proben dieses Probensatzes, sowie den Hf Isotopien einer weiteren Probe von Bianchini et al. (2011) suggerieren, dass es eventuell zu einem Verarmungsereignis zu einem Zeitpunkt von etwa 550 Ma kam. Sr Isotopien von Klinopyroxenen und Plagioklasen im Vergleich ergaben, dass die Sr Isotopie der Plagioklase, im Gegensatz zu den Klinopyroxenen, von denen der Alkali Basalte überprägt wurden.
Zirkonanalysen aus Lokalitäten innerhalb der SEVP (U-Pb, Hf) ergaben ein weitreichendes Altersspektrum, beginnend bei etwa 2-3 Ma bis hin ins Archaikum (2.7 bis 2.9 Ga) mit Provenance Ursprung aus Gondwana und dem Arabisch-Nubischen Schild. Die Kombination der U-Pb Altersinformationen mit den entsprechenden Hf Isotopien, zeigten, dass es vermutlich bereits im Archaikum zu juveniler Krustenbildung kam. Zirkone > 100 µm datieren den Zeitpunkt der Eruption der Alkali Basalte mit Altern um etwa 2.6 Ma und Hf Isotopien, die einem leicht verarmten Mantel entsprechen. Ein mögliches Verarmungsereignis im Erdmantel zu einem Zeitpunkt von etwa 550 Ma, ist im Einklang mit Krustenrecycling zu selbigem Zeitpunkt.
Die neugewonnenen Daten dieser Arbeit unterstützten das „pulsed growth“ Modell.
Literatur
Bellon, H., Bordet, P. and Montenat, C., 1983. Chronology of the Neogene Magmatism from Betic Ranges (Southern Spain). Bulletin De La Societe Geologique De France, 25(2): 205-217.
Bianchini, G., Beccaluva, L., Nowell, G.M., Pearson, D.G. and Siena, F., 2011. Mantle xenoliths from Tallante (Betic Cordillera): Insights into the multi-stage evolution of the south Iberian lithosphere. Lithos, 124(3-4): 308-318.
Davies, G.R., Spriggs, A.J. and Nixon, P.H., 2001. A non-cognate origin for the Gibeon kimberlite megacryst suite, Namibia: Implications for the origin of Namibian kimberlites. Journal of Petrology, 42(1): 159-172.
Franz, L., Brey, G.P. and Okrusch, M., 1996b. Steady state geotherm, thermal disturbances, and tectonic development of the lower lithosphere underneath the Gibeon Kimberlite Province, Namibia. Contributions to Mineralogy and Petrology, 126(1-2): 181-198.
Hoal, B.G., Hoal, K.E.O., Boyd, F.R. and Pearson, D.G., 1995. Age constraints on crustal and mantle lithosphere beneath the Gibeon kimberlite field, Namibia. South African Journal of Geology, 98(2): 112-118.
Pearson, D.G., Irvine, G.J., Ionov, D.A., Boyd, F.R. and Dreibus, G.E., 2004. Re-Os isotope systematics and platinum group element fractionation during mantle melt extraction: a study of massif and xenolith peridotite suites. Chemical Geology, 208(1-4): 29-59.
Pearson, D.G., Parman, S.W. and Nowell, G.M., 2007. A link between large mantle melting events and continent growth seen in osmium isotopes. Nature, 449(7159): 202-205.
Sesquiterpenes (C15H24) are semi-volatile organic compounds emitted by vegetation and are of interest in atmospheric research because they influence the oxidative capacity of the atmosphere and contribute to the formation of secondary organic aerosols. However, little is known about their emission pattern and no established parameterisation is available for global emission models. The aim of this study is to investigate a Central European spruce forest and its emission response to meteorological and environmental parameters, looking for a parameterisation that incorporates heat and oxidative stress as the main driving forces of the induced emissions. Therefore, a healthy ca. 80 yr old Norway spruce (Picea abies) tree was selected and a dynamical vegetation enclosure technique was applied from April to November 2011. The emissions clearly responded to temperature changes with small variations in the β-factor along the year (βspring = 0.09 ± 0.01, βsummer = 0.12 ± 0.02, βautumn = 0.11 ± 0.02). However, daily calculated values revealed a vast amount of variability in temperature dependencies ((0.02 ± 0.002) < β < (0.27 ± 0.04)) with no distinct seasonality.
By separating the complete dataset in 10 different ozone regimes, we found that in moderately or less polluted atmospheric conditions the main driving force of sesquiterpene emissions is the temperature, but when ambient ozone mixing ratios exceed a critical threshold of (36.6 ± 3.9) ppbv, the emissions become primarily correlated with ozone. Considering the complete dataset, cross correlation analysis resulted in highest correlation with ambient ozone mixing ratios (CCO3 = 0.63 ± 0.01; CCT = 0.47 ± 0.02 at t = 0 h for temperature) with a time shift 2–4 h prior to the emissions. An only temperature dependent algorithm was found to substantially underestimate the induced emissions (20% of the measured; R2 = 0.31). However, the addition of an ozone dependent term improved substantially the fitting between measured and modelled emissions (81% of the modelled emissions could be explained by the measurements; R2 = 0.63), providing confidence about the reliability of the suggested parameterisation for the spruce forest site investigated.
Die Wechselwirkung zwischen zwei verschiedenartigen Wellenphänomenen in einer Höhe von ca. 10 bis 100 km, der mittleren Atmosphäre, ist das zentrale Thema der vorliegenden Arbeit. Schwerewellen entstehen durch Oszillationen der Luft in einer stabil geschichteten Atmosphäre. Durch die Vielzahl von Schwerewellen-Paketen, die in der Troposphäre durch Gebirge, Gewitter, Fronten und andere dynamische Prozesse angeregt werden, wird Energie und Impuls in die mittleren Atmosphäre transportiert. Durch den turbulenten Zerfall von brechenden Schwerewellen wird auf die mittlere Strömung eine Kraft ausgeübt, welche im Bereich der Mesopause bei ca. 90 km maximal wird. Daraus resultiert die sogenannte interhemispherische residuelle Zirkulation, die in der Mesosphäre den Sommer- mit dem Winterpol verbindet und die beeindruckend kalte Sommer-Mesopause mit Temperaturen von unter −140°C verursacht. Thermische Gezeiten sind ein weiterer wichtiger Teil in der Dynamik der mittleren Atmosphäre. Sie werden durch die Erwärmung der Tagseite der Erde angeregt und sind globale Schwingungen mit Perioden von 24 Stunden und harmonischen Vielfachen. Mit Wind- und Temperatur-Amplituden von bis zu 50 m/s und 30 K dominieren sie die Tagesvariabilität im Mesopausen-Bereich.
In der Mesosphäre wird die Wechselwirkung zwischen Schwerewellen und thermischen Gezeiten wichtig. Dort wird durch die Gezeitenwinde das Brechen von Schwerewellen zeitlich moduliert und eine periodische Kraft erzeugt, welche auf die Gezeiten rückwirkt. Doch selbst unter Zuhilfenahme modernster Hochleistungsrechner kann in komplexen Zirkulationsmodellen nur ein Bruchteil des turbulenten sowie des Wellen-Spektrums aufgelöst werden. Der Effekt der nichtaufgelösten Skalen, wie Turbulenz und Schwerewellen, muss somit in effizienter Weise parametrisiert werden. Üblicherweise wird in Schwerewellen-Parametrisierungen die horizontale und zeitliche Variation des Hintergrundmediums vernachlässigt. Es entsteht eine vertikale Säule, in der sich stationäre Schwerewellen-Züge instantan nach oben ausbreiten. Es ist jedoch äußerst fraglich, inwieweit eine solche Beschreibung, auf der ein Großteil früherer Untersuchungen basiert, für das Ergründen der Schwerewellen-Gezeiten-Wechselwirkung hinreicht. Für diese Arbeit wurde deswegen das Ziel gesetzt, die Defizite der konventionellen Beschreibung der Schwerewellen-Ausbreitung in realistischen Gezeiten zu quantifizieren.
Die "Ray Tracing"-Methode wird auf die Problemstellung der Schwerewellen-Gezeiten-Wechselwirkung angewendet. In der "Ray Tracing"-Methode werden Schwerewellen-Pakete entlang ihrer Ausbreitungspfade explizit verfolgt und Veränderungen der Schwerewellen-Eigenschaften durch den Einfluss der Hintergrundströmung berücksichtigt. Vom Autor wurde das globale "Ray Tracing"-Modell RAPAGI (RAy PArameterization of Gravity-wave Impacts) entwickelt und mit realistischen Gezeitenfeldern aus dem Zirkulationsmodell HAMMONIA (HAmburg MOdel of the Neutral and Ionized Atmosphere) betrieben. In verschiedenen "Ray Tracing"-Experimenten wird für ein einfaches Schwerewellen-Ensemble gezeigt, wie horizontale Gradienten des Hintergrundmediums sowie dessen Zeitabhängigkeit wesentlichen Einfluss auf die Ausbreitung und Dissipation von Schwerewellen nehmen. Zum einen führt die durch Gezeitenwellen hervorgerufene Transienz zu einer tageszeitlichen Modulation der absoluten Schwerewellen-Frequenz.
Die dadurch induzierten Variationen der horizontalen Phasengeschwindigkeit der Schwerewellen können die anfängliche Phasengeschwindigkeit um bis zu eine Größenordnung übertreffen und folgen dem Verlauf des Hintergrundwindes. Die kritische Filterung von Schwerewellen wird durch diese Modulation abgeschwächt, was im Vergleich zu konventionellen Schwerewellen-Parametrisierungen zu einer im Mittel um 30 % geringeren Kraftwirkung auf die Gezeiten führt. Zum anderen werden durch horizontale Gradienten in der gesamten Hintergrundströmung Schwerewellen-Pakete horizontal abgelenkt. Wellen, die gegen die Hintergrundströmung laufen, werden in der Stratosphäre in die Maxima der Wind-Jets hineingeführt. Durch dieses Verhalten wird analog zum Fermatschen Prinzip der geometrischen Optik die Laufzeit der Schwerewellen in der mittleren Atmosphäre minimiert. Es entsteht eine Fokussierung von Schwerewellen-Feldern, bei gleichzeitiger Zunahme der horizontalen Wellenzahl in den Experimenten im Mittel um ca. 10 %. Dadurch reduziert sich der Schwerewellen-Impulsfluss und die mittlere und ebenfalls die periodische Kraft auf die Hintergrundströmung im Mittel um weitere 20 % bis 30 %. Konventionelle Schwerewellen-Parametrisierungen scheinen somit die Kraftwirkung von brechenden Schwerewellen zu uberschätzen. Aus den Ergebnissen der Arbeit wird klar, dass Schwerewellen-Parametrisierungen nicht "blind" für jede Untersuchung genutzt werden können. Alle Annahmen und Näherungen in Parametrisierungen müssen je nach Zielstellung neu getestet werden.
Sesquiterpenes (C15H24) are semi-volatile organic compounds emitted by vegetation and are of interest in atmospheric research because they influence the oxidative capacity of the atmosphere and contribute to the formation of secondary organic aerosols. However, little is known about their emission pattern and no established parameterization is available for global emission models. The aim of this study is to investigate a Central European spruce forest and its emission response to meteorological and environmental parameters, looking for a parameterization that incorporates heat and oxidative stress as the main driving forces of the induced emissions. Therefore, a healthy ca. 80 yr old Norway spruce (Picea abies) tree was selected and a dynamical vegetation enclosure technique was applied from April to November 2011. The emissions clearly responded to temperature changes with small variations in the β-factor along the year (βspring=0.09 ± 0.01, βsummer=0.12 ± 0.02, βautumn=0.11 ± 0.02). However, daily calculated values revealed a vast amount of variability in temperature dependencies ((0.02 ± 0.002)< β<(0.27 ± 0.04)) with no distinct seasonality.
By separating the complete dataset in 10 different ozone regimes, we found that in moderately or less polluted atmospheric conditions the main driving force of sesquiterpene emissions is the temperature, but when ambient ozone mixing ratios exceed a~critical threshold of (36.6 ± 3.9) ppbv, the emissions become primarily correlated with ozone. Considering the complete dataset, cross correlation analysis resulted in highest correlation with ambient ozone mixing ratios (CCO3=0.63 ± 0.01; CCT=0.47 ± 0.02 at t=0 h for temperature) with a time shift 2–4 h prior to the emissions. An only temperature dependent algorithm was found to substantially underestimate the induced emissions (20 % of the measured; R2=0.31). However, the addition of an ozone dependent term improved substantially the fitting between measured and modeled emissions (81 % of the measured; R2=0.63), providing confidence about the reliability of the suggested parameterization for the spruce forest site investigated.
Projections from coarse-grid global circulation models are not suitable for regional estimates of water balance or trends of extreme precipitation and temperature, especially not in complex terrain. Thus, downscaling of global to regionally resolved projections is necessary to provide input to integrated water resources management approaches for river basins like the Upper Danube River Basin (UDRB) and the Upper Brahmaputra River Basin (UBRB).
This paper discusses the application of the regional climate model COSMO-CLM as a dynamical downscaling tool. To provide accurate data the COSMO-CLM model output was post-processed by statistical means. This downscaling chain performs well in the baseline period 1971 to 2000. However, COSMO-CLM performs better in the UDRB than in the UBRB because of a longer application experience and a less complex climate in Europe.
Different climate change scenarios were downscaled for the time period 1960–2100. The projections show an increase of temperature in both basins and for all seasons. The values are generally higher in the UBRB with the highest values occurring in the region of the Tibetan Plateau. Annual precipitation shows no substantial change. However, seasonal amounts show clear trends, for instance an increasing amount of spring precipitation in the UDRB. Again, the largest trends for different precipitation statistics are projected in the region of the Tibetan Plateau. Here, the projections show up to 50% longer dry periods in the months June to September with a simultaneous increase of about 10% for the maximum amount of precipitation on five consecutive days. For the Assam region in India, the projections also show an increase of 25% in the number of consecutive dry days during the monsoon season leading to prolonged monsoon breaks.
We have analysed the microseismic activity within the Rwenzori Mountains area in the western branch of the East African Rift. Seismogram recordings from a temporary array of up to 27 stations reveal approximately 800 events per month with local magnitudes ranging from –0.5 to 5.1. The earthquake distribution is highly heterogeneous. The majority of located events lie within faults zones to the east and west of the Rwenzoris with the highest seismic activity observed in the northeastern area, where the mountains are in contact with the rift shoulders. The hypocentral depth distribution exhibits a pronounced peak of seismic energy release at 15 km depth. The maximum extent of seismicity ranges from 20 to 32 km and correlates well with Moho depths that were derived from teleseismic receiver functions. We observe two general features: (i) beneath the rift shoulders, seismicity extends from the surface down to ca. 30 km depth; (ii) beneath the rift valley, seismicity is confined to depths greater than 10 km. From the observations there is no indication for a crustal root beneath the Rwenzori Mountains. The magnitude frequency distribution reveals a b-value of 1.1, which is consistent with the hypothesis that part of the seismicity is caused by magmatic processes within the crust. Fault plane solutions of 304 events were derived from P-polarities and SV/P amplitude ratios. More than 70 % of the source mechanisms exhibit pure or predominantly normal faulting. T-axis trends are highly uniform and oriented WNW–ESE, which is perpendicular to the rift axis and in good agreement with kinematic rift models. At the northernmost part of the region we observe a rotation of the T-axis trends to NEN–SWS, which may be indicative of a local perturbation of the regional stress field.
Assessing the uncertainties of simulation results of ecological models is becoming of increasing importance, specifically if these models are used to estimate greenhouse gas emissions at site to regional/national levels. Four general sources of uncertainty effect the outcome of process-based models: (i) uncertainty of information used to initialise and drive the model, (ii) uncertainty of model parameters describing specific ecosystem processes, (iii) uncertainty of the model structure and (iv) accurateness of measurements (e.g. soil-atmosphere greenhouse gas exchange) which are used for model testing and development.
The aim of our study was to assess the simulation uncertainty of the process-based biogeochemical model LandscapeDNDC. For this we set up a Bayesian framework using a Markov Chain Monte Carlo (MCMC) method, to estimate the joint model parameter distribution. Data for model testing, parameter estimation and uncertainty assessment were taken from observations of soil fluxes of nitrous oxide (N2O), nitric oxide (NO), and carbon dioxide (CO2) as observed over a 10 yr period at the spruce site of the Höglwald Forest, Germany. By running four independent Markov Chains in parallel with identical properties (except for the parameter start values), an objective criteria for chain convergence developed by Gelman et al. (2003) could be used.
Our approach showed that by means of the joined parameter distribution, we were able not only to limit the parameter space and specify the probability of parameter values, but also to assess the complex dependencies among model parameters used for simulating soil C and N trace gas emissions. This helped to improve the understanding of the behaviour of the complex LandscapeDNDC model while simulating soil C and N turnover processes and associated C and N soil-atmosphere exchange.
In a final step the parameter distribution of the most sensitive parameters determining soil-atmosphere C and N exchange were used to obtain the parameter-induced uncertainty of simulated N2O, NO and CO2 emissions. These were compared to observational data of the calibration set (6 yr) and an independent validation set of 4 yr.
The comparison showed that most of the annual observed trace gas emissions were in the range of simulated values and were predicted with a high certainty (Residual mean squared error (RMSE) NO: 2.5 to 21.3 g N ha−1 d−1, N2O: 0.2 to 21.4 g N ha−1 d−1, CO2: 5.8 to 12.6 kg C ha−1 d−1). However, LandscapeDNDC simulations were sometimes limited to accurately predict observed seasonal variations in fluxes.
Assessing the uncertainties of simulation results of ecological models is becoming increasingly important, specifically if these models are used to estimate greenhouse gas emissions on site to regional/national levels. Four general sources of uncertainty effect the outcome of process-based models: (i) uncertainty of information used to initialise and drive the model, (ii) uncertainty of model parameters describing specific ecosystem processes, (iii) uncertainty of the model structure, and (iv) accurateness of measurements (e.g., soil-atmosphere greenhouse gas exchange) which are used for model testing and development.
The aim of our study was to assess the simulation uncertainty of the process-based biogeochemical model LandscapeDNDC. For this we set up a Bayesian framework using a Markov Chain Monte Carlo (MCMC) method, to estimate the joint model parameter distribution. Data for model testing, parameter estimation and uncertainty assessment were taken from observations of soil fluxes of nitrous oxide (N2O), nitric oxide (NO) and carbon dioxide (CO2) as observed over a 10 yr period at the spruce site of the Höglwald Forest, Germany. By running four independent Markov Chains in parallel with identical properties (except for the parameter start values), an objective criteria for chain convergence developed by Gelman et al. (2003) could be used.
Our approach shows that by means of the joint parameter distribution, we were able not only to limit the parameter space and specify the probability of parameter values, but also to assess the complex dependencies among model parameters used for simulating soil C and N trace gas emissions. This helped to improve the understanding of the behaviour of the complex LandscapeDNDC model while simulating soil C and N turnover processes and associated C and N soil-atmosphere exchange. In a final step the parameter distribution of the most sensitive parameters determining soil-atmosphere C and N exchange were used to obtain the parameter-induced uncertainty of simulated N2O, NO and CO2 emissions. These were compared to observational data of an calibration set (6 yr) and an independent validation set of 4 yr. The comparison showed that most of the annual observed trace gas emissions were in the range of simulated values and were predicted with a high certainty (Root-mean-squared error (RMSE) NO: 2.4 to 18.95 g N ha−1 d−1, N2O: 0.14 to 21.12 g N ha−1 d−1, CO2: 5.4 to 11.9 kg C ha−1 d−1). However, LandscapeDNDC simulations were sometimes still limited to accurately predict observed seasonal variations in fluxes.
Towards the goal to understand the role of land-surface processes over the Indian sub-continent, a series of soil-moisture sensitivity simulations have been performed using a non-hydrostatic regional climate model COSMO-CLM. The experiments were driven by the lateral boundary conditions provided by the ERA-Interim (ECMWF) reanalysis. The simulation results show that the pre-monsoonal soil moisture has a significant influence on the monsoonal precipitation. Both, positive and negative soil-moisture precipitation (S-P) feedback processes are of importance. The negative S-P feedback process is especially influential in the western and the northern parts of India.
Der Cornbrash (sandige Fazies des Bathonien) setzt sich im zentralen Teil des Niedersächsischen Beckens aus insgesamt 5 Teilschüttungen zusammen. Zwei Sandschüttungen erfolgten im Unter-Bathonien (Obere Württembergica-Sandsteine); im Ober-Bathonien können insgesamt drei Sandschüttungen ausgehalten werden (Aspidoides-Sandsteine). Während der Einschüttung der Württembergica-Sandsteine sowie der unteren Abteilung des Aspidoides-Sandsteins bildete der Bereich etwa östlich der Linie Steinhuder Meer-Minden eine stabile Plattform, auf der sich von Osten nach Westen Deltas vorbauten (obere Abteilung des Oberen Württembergica-Sandsteins) bzw. hochenergetische Sandplaten zur Ablagerung kamen (untere Abteilung des Oberen Württembergica-Sandsteins sowie des Aspidoides-Sandsteins). Westlich dieser Plattform kam es im Bereich des Wesertroges dagegen zu einem phasenweisen Absinken des Untergrundes. Dementsprechend wechselhaft ist hier die Sedimentation: tonige Schelfablagerungen, deckenförmige Sande eines flach-tiefen Subtidals, hochenergetische Sandplatenbildungen sowie tonige, Bryozoen- und Onkoiden-führende Tone eines geschützten Litorals bilden im höheren Dogger insgesamt 3 regressive Sedimentationszyklen ab. Den insgesamt N-S verlaufenden Beckenkonturen entsprechend war im offenen Schelfbereich (Weser-Wiehengebirge) während des Bathonien ein zum Beckenrand parallel vertautendescnach Norden gerichtetes - Meeresströmungssystem ausgebildet. In Beckenrandbereichen (Süntel) erzeugte dagegen die auflaufende Gezeitenwelle ein senkrecht zum Beckenrand orientiertes, E-W gerichtetes Strömungsmuster. Im höheren Ober-Bathonien erfolgte eine tiefgreifende Umgestaltung der südlichen Beckenteile. Verstärkte Hebungsvorgänge im Bereich der Westfälisch-Lippischen Schwelle führten zu Sandeinschüttungen aus südlichen Richtungen, gleichzeitig verloren die östlichen Liefergebiete an Bedeutung. Sandschüttungen aus Norden, die vermutlich während des gesamten Bathonien erfolgten, haben den Südrand des Niedersächsischen Beckens zu keiner Zeit erreicht.
Es werden einige Aufschlüsse auf dem Sonnenkamp in der Gemeinde Beim, 5 km östlich Osnabrück, beschrieben. Sie lassen erkennen, daß der drenthestadiale Vorstoß des Osnabrücker Gletschers hier eine lokale West-Ost-Richtung hatte. Zugleich lassen sie das Oszillieren einer Eisrandlage vermuten, die mit der Geschiebe-Akkumulation am Gattberg in Verbindung steht.
Die im Gebiet des mittleren Teutoburger Waldes auftretenden Sedimentationsanomalien der turbiditischen "Rothenfelder Grünsande" und der "submarinen Großgleitung im Raum Halle" werden in das Ober-Turon gestellt und feinstratigraphisch neu gedeutet. Dabei können die "Rothenfelder Grünsande" erstmals mit einer Lage im Steinbruch Foerth, Halle/ Westf., nachgewiesen werden. Unbekannt war auch bisher das Vorkommen einer submarinen Gleitung im Steinbruch Anneliese, Bad Laer, in der ein weiterer Turbidit eingeschaltet ist. Die turbiditischen Rothenfelder Grünsande gehören lithostratigraphisch in die hohe "Untere Plänerkalk-Einheit (Iower limestone unit)" (ERNST& WOOD& RASEMANN 1984), biostratigraphisch in die untere Subprionocyclus normalis - Ammonitenzone und in die untere Inoceramus aff. frechi & Inoceramus cf. websteri - Inoceramen-Faunenzone. Eventstratigraphisch sind sie durch ihre Lage von einigen Metern über dem Tuff F und dem Micraster-Event gekennzeichnet. Die Untergrenzen der submarinen Gleitungen von HalielWestf. und vom Steinbruch Anneliese, Bad Laer, befinden sich lithostratigraphisch in der "Grauweißen Wechselfolge" (WOOD& ERNST& RASEMANN 1984). Im Steinbruch Foerth, HalLe/Westf., liegt die Basis der submarinen Gleitungen nur knapp über dem Beginn der Grauweißen Wechselfolge. In den verrutschten Gesteinsmassen läßt sich eine stratigraphische Abfolge vom hohen Ober-Turon bis in das Mittel-Coniac erkennen. Die Basis der submarinen Gleitung von Bad Laer liegt einige Meter höher als in HalielWestf. Ihre Mächtigkeit beträgt nur 5 m im Gegensatz zu der weit über 100 m mächtigen Rutschung von Halle/Westf.
Durch sechs Bohrungen am S-Hang des Silberberges wurde der südliche Rand der "Silberberg-Großheide-Scholle" geologisch untersucht. Die Ergebnisse bestätigen im wesentlichen das von NIENHAUS (1953), LOTZE (1953), KELLER (1974) und HARMS (1981) gegebene Bild über den geologischen Aufbau dieses Gebietes: Die aus Zechstein- und Trias-Gesteinen aufgebaute Silberberg-Großheide-Scholieliegt schlüsselförmigauf einer geschlossenen Unterlage aus Jura-Tonstein.
16 moderne Gesteinsanalysen aus den z. T. eisenerzhaitigen Zechstein-Serien (Mutterflöz, Kupferschiefer und Zechsteinkalk) des Hüggels werden vorgestellt. Sie werden durch ältere Analysen von Gesteinen des "höheren" Zechsteins ("Plattiger- und Massiger- Dolomit") aus dem südlich des Hüggels gelegenen Silberberg-Gebiet ergänzt.
Dargestellt werden die Veränderungen eines Podsol-Braunerde-Standortes unter Wald hinsichtlich der Bodeneigenschaften und Vegetation nach ca. 20jähriger Verregnungvon Abwässern einer Stärkefabrik. Bei den chemischen Bodenparametern zeigten sich als Folge der Abwasserverregnung in sich schlüssige und z. T. extreme Auswirkungen auf die Acidität, die Kationengehalte, di~ Kohlenstoff-, Stickstoff- und Phosphorvorräte sowie die Mineralisationsdynamik. Die Überdüngung und Eutrophierung des Standortes wurde außerdem durch Vegetationsaufnahmen, die Auswertung ihrer mittleren ökologischen Zeigerwerte sowie Vegetationsanalysen belegt. Die hier beobachteten Folgewirkungen der Abwasserverregnung im Wald als auch die Auswertung entsprechender Berichte aus der Literatur lassen die Verwendung von Waldflächen zur Abwasserbeseitigung grundsätzlich bedenklich erscheinen.
Am 27. Januar 1981 verstarb an den Folgen eines tragischen Verkehrsunfalls das Ehrenmitglied des Naturwissenschaftlichen Vereins Osnabrück, Prof. Dr. GERHARD KELLER aus Ibbenbüren in seinem 77. Lebensjahr. Der Naturwissenschaftliche Verein Osnabrück gedenkt des Geologen und Naturwissenschaftlers GERHARD KELLER in seinem weit gespannten wissenschaftlichen Wirkungskreis und der besonderen Hinwendung zur Geologie seiner näheren Heimat, dem Osnabrücker Bergland und Teutoburger Wald.
Die Folgen der starken Emission von Schwefeldioxid und Stickstoffoxiden in die Atmosphäre wurden in den vergangenen Jahrzehnten immer deutlicher erkennbar: Saure Niederschläge gelangen in die Böden und verstärken die Tendenz ihrer Versauerung. Unter den negativen Wirkungen einer starken Bodenversauerung wird toxischer Überschuß von Aluminium-Ionen auf das Pflanzenwachstum besonders untersucht und diskutiert. Zu dieser Frage sind in dem vorliegenden Beitrag Versuchsergebnisse beschrieben worden. die im Rahmen eines Forschungsauftrages mit Gemüsearten als Testpflanzen in den Jahren 1966 bis 1968 erzielt werden konnten.
An der Basis einer Brekzie aus zechsteinzeitlichen Karbonatgesteinen konnten auf dem Hüggel-Horst Sedimente mit mariner Fauna (Ober-Miozän: Langenfelde-Gram) beobachtet werden. Ihre Fossilführung und Petrographie wird beschrieben. Sie sind in Höhlen, die bei Subrosion von Zechstein-Sulfaten entstanden, im küstennahen Bereich des Miozän-Meeres eingespült und abgelagert worden. Sie belegen, daß der Hüggel-Horst schon im Miozän gehoben und bis auf die Zechstein-Gesteine abgetragen worden war.
Ein nördlich von Sulingen (TK 3318 Sulingen) gefundenes Flintkonglomerat wird beschrieben. Es ist ein vermutlich saaleeiszeitliches Geschiebe und wird von Koniferenwurzelresten durchzogen. Die Erhaltungszustände der Wurzeln und deren Verteilung im Gestein weisen das Konglomerat als ein primär durchwurzeltes Sediment aus. Es wird versucht, aufgrund petrographischer, sedimentologischer und paläobotanischer Befunde die Entstehung des wurzelführenden Flintkonglomerates als festländische Bildung skizzenartig zu umreißen. Das Flintkonglomerat wird einer Gruppe ähnlicher Geschiebe zugeordnet, die ØDUMS 1968 sehr detailliert aus Jütland beschrieb. Der Verfasser stellt - aufgrund der Befunde des vorliegenden Flintkonglomerates und einiger Schlußfolgerungen aus Literaturhinweisen bezüglich der primär eingebetteten Fossilien - die Auffassung ØDUMS hinsichtlich der Entstehung des Flintkonglomerates als eines marinen Sedimentes in Frage. Abschließend werden die Ausführungen ØDUMS zur Frage der vermutlichen Lage des Anstehenden und die Angaben KOCHS zur Frage der stratigraphischen Einordnung der Flintkonglomerate als spät-tertiäre Bildungen kurz zusammengefaßt dargelegt.
Seit nunmehr 20 Jahren findet regelmäßig alle zwei Jahre das Symposium "Tektonik — Strukturgeologie — Kristallingeologie" (TSK) statt. Die Tagung soll insbesondere jungen Nachwuchswissenschaftlern die Möglichkeit bieten, ihre Ergebnisse zu diskutieren und einem breiten Fachpublikum vorzustellen. Dies ist natürlich besonders attraktiv, wenn auch die ‚alten Hasen‘ der Zunft eifrig dabei sind.
In diesem Jahr wird schon TSK 11 — nach Tübingen, Erlangen, Graz, Frankfurt, Salzburg, Freiberg, Freiburg und Aachen nun zum zweiten Mal nach 1994 wieder in Göttingen durchgeführt. Wir freuen uns, auch dieses Mal wieder ein vielseitiges Tagungsprogramm präsentieren zu können. Die vorgestellten Arbeiten befassen sich mit Geländebeobachtungen, Laboranalysen und -experimenten bis hin zu Computermodellierungen. Im Maßstab reichen sie vom submikroskopischen Bereich bis hin zu ganzen Orogenen. Dabei werden sowohl duktile als auch spröde Deformationsprozesse beleuchtet. Regionale Geologie ist ebenso Thema wie auch eher angewandte Fragestellungen.
Um die einzelnen Beiträge schnell auffinden zu können, wurden diese alphabetisch nach Erstautoren geordnet. Aus Zeitgründen konnte nur der kleinere Teil der mehr als einhundert eingegangen Beiträge in das Vortragsprogramm aufgenommen werden. Auf parallele Vortragssitzungen haben wir bewusst verzichtet. Besonderen Raum für anregende Diskussionen sollen auch die thematisch zusammengestellten Postersitzungen bieten, für die wir spezielle Zeiten eingeräumt haben. Hierzu werden Poster jeweils vorher im Plenum kurz vorgestellt.
Die eingegangenen Manuskripte wurden, wie bei TSK üblich, für die Publikation keinem Gutachterverfahren unterzogen. Daher sind die jeweiligen Autoren allein für den Inhalt verantwortlich. ...
Der vorliegende Beitrag stellt eine Analyse der Witterung für die Zeitspanne von 1974 bis 1980 dar. Alle Ergebnisse bestätigen die in früheren Jahrzehnten durchgeführten Messungen: Die Landschaft um Osnabrück gehört zum humiden, stark atlantisch beeinflußten Übergangsklima, das durch ein kühles, regenreiches und wechselhaftes Wetter gekennzeichnet ist.
Im Ibbenbürener Tal, das im Süden vom Teutoburger Wald und im Norden vom Schafberg begrenzt wird, wurden an hand von 91 Wasserproben die geohydrologischen Verhältnisse untersucht. Die dabei benutzte Chlorid-Methode ergab, daß an der Oberfläche geogenminerogenes Gruncwasserfehlt und die geogen-ombrogenen Wässer nur mit ca. 18% vorhanden sind. Über 80% der untersuchten Gewässer müssen als anthropogen eingestuft werden. Es wird eine Karte des Ibbenbürener Tales mit der flächenmäßigen Verteilung der einzelnen Wassertypen vorgelegt.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, neben einer Gliederung der Zechstein-Serien im Bereich des Hüggels die Genese der allochthonen Schollen (Silberberg-Großheide-Scholie und Heidberg-Jägerberg-Scholle) in seinem südlichen Vorland zu diskutieren. Die Zechstein-Gesteine liegen in dolomitischer Randfazies vor, die eine geilauere Untergliederung z. Zt, nur bedingt zuläßt. Vermutlich sind während des Werra- und Staßfurt-Zyklus Sulfate (A 1 - A 2) ausgefällt worden, die eine mächtige Anhydrit-Gesteinseinschaltung innerhalb der Zechstein-Serien bildeten. Hinweise auf nennenswerte salinare Bildungen im Bereich des Hüggels gibt es nicht. Die bislang für die Genese der allochthonen Schollen im südlichen Hüggel-Vorland erarbeiteten Modelle (NIENHAUS 1953; LATZE 1953; KELLER 1974) können nicht bestätigt werden. Stattdessen wird versucht, die Bildung der Schollen durch Schub- oder Gleitdeckentektonik zu erklären. Es wird angenommen, daß die Silberberg-Großheide-Scholie aus dem Dachbereich des Hüggel- Horstes stammt. Schubdecken-Modell: Die Heidberg-Jägerberg-Scholle und Kreide-Gesteine in Dolinen nördlich des Hüggels sind Reste einer Schubdecke, die von N kommend beim Übergleiten des Hüggel- Horstes dessen Dach (Silberberg-Großheide-Scholle) in das südliche Hüggel-Vorland schob. Gleitdecken-Modell: Während der Hebung des Hüggel-Horstes kam es an übersteilten Hängen zum gravitativen Abgleiten der beiden Schollen in das südliche Hüggel-Vorland.
Die küstennahe Ausbildung des Osningsandsteins bei Bad Iburg im Liegenden der Osningüberschiebung
(1979)
Vor der Küste der Rheinischen Masse liegen im Gebiet des nordwestlichen Teutoburger Waldes bei Bad Iburg im Querschnitt linsenartige feinkörnige Sandsteinmassen mit einer Mächtigkeit bis zu 260 m. Sie gehören der Unterkreide an und bilden die Fazies des Osningsandsteins. Seitlich und landeinwärts werden sie von wattähnlichen, zum Teil gröberen, mit 15-20 m geringmächtigen und glaukonitführenden, z. T. tonigen Sandsteinen vertreten, in denen im Falle des Dörenberges Anzeichen für eine vom Festland kommende ehemalige Stromrinne völlig fehlen. Der Befund am Hohnsberg spricht dafür, daß er eine durch Tiefenerosion hervorgerufene Rinnenausfüllung, der Form nach Seegatten der friesischen Küste vergleichbar oder mehr noch dem ausgefüllten Bett eines dem Meere zufließenden Stromes, ist. Die bisherige Annahme, in den mächtigen Sandsteinvorkommen ehemalige Flußdelten zu sehen, kann nicht mehr gelten.
Im Tecklenburger Land Nordwestfalens ist wie auch in anderen mitteleuropäischen Felslandschaften die Morphologie im großen und im kleinen durch ältere bruchtektonische und durch jüngere exogene, von der Verwitterung mit der Gravitation getragene Kräfte bestimmt. Sichtbare Zeichen für ihre Auswirkungen sind Lagestörungen im geschlossenen Gesteinskörper und an Felsen. Sie äußern sich in Texturen, bei denen zwischen Zeugen für bruchtektonische und für atektonische, felsmechanische Entstehung zu unterscheiden ist. Die bruchtektonischen Texturen treten als Längs- und Querklüfte und als Auf- und Oberschiebungen hervor, die im gewachsenen Gesteinskörper gebannt sind. Die felsmechanischen Texturen setzen über die heutige Erdoberfläche emporragende Felsen voraus, die in den Dörenther Klippen aus dem nach ihnen benannten Dörenther Sandstein der unterkretazischen Osning-Sandstein-Folge bestehen. Je nach dem Vorhandensein freier Flächen sind die Bewegung auslösenden felsmechanischen Texturen im oder gegen das Schichteinfallen und auch im Streichen angeordnet. Die Gravitation löste die Rißbildung aus und bestimmte den weiteren Verlauf und Zerfall nach Art der Hangzerreißung. Die felsmechanischen Bewegungen knüpfen teilweise an bruchtektonische Texturen an, die in reiner Form unter der Verwitterungszone im festen Gestein des Gravenhorster Sandsteins, ebenfalls der Osningsandstein-Folge zugehörig, erhalten sind. Abschließend wird die Entstehung der bruchtektonischen und der felsmechanischen Texturen in den geologischen Zeitablauf eingegliedert. Die Bruch-Tektonik fällt genetisch mit der Osning-Tektonik zusammen, die in der subherzynischen Faltungsphase am Ausgang der altalpidischen Faltungsära entstand. Die heute vorliegende Felsmechanik dürfte seit dem Abtauen des Saaleeises entstanden sein und bestimmt jetzt und weiter das morphologische Bild der Dörenther Klippen im Tecklenburger Land.
Im Rahmen von Flurbereinigungsmaßnahmen wurde bei Glandorf-Averfehrden
(Bad Laer, Landkreis Osnabrück) am NW-Hang des Hülsberges
ein großer Findling freigelegt (TK 25 Nr. 3913 Ostbevern, R: 342955, H:
577384). Er wurde am 2. Oktober 1979 gehoben und ca. 300 m südsüdwestlich
des Fundortes an der B 475 als Naturdenkmal aufgestellt.
Das Naturwissenschaftliche Museum Osnabrück ist in einer ehemaligen Villa untergebracht, die am Rande der Innenstadt an einer stark befahrenen
Straße liegt. Das dreistöckige Gebäude hat eine Gesamtfläche von
ca. 720 qm. Entsprechend der ursprünglichen Verwendung schwankt
die Raumgröße zwischen 20 und 30 qm.
Die Ausstellungsräume mit einer Gesamtfläche von 325 qm zeigen im
Parterre und 1. Stock Exponate aus den Gebieten der Mineralogie, Geologie
und Zoologie. Die Verwaltung ist im 2. Obergeschoß untergebracht.
Außerdem befindet sich dort die enthomologische Sammlung,
während die geowissenschaftlichen und ornithologischen Sammlungsbestände
im Keller lagern. Außerdem sind Teile der Sammlungsbestände
und die Präparationswerkstatt außerhalb des Hauses, in angemieteten
Räumen untergebracht.
In Sandgruben am Piesberg bei Osnabrück sind Vorschütt-Sedimente, Grundmoräne und Nachschütt-Sedimente der Saale-Eiszeit erschlossen. Einregelungsmessungen länglicher Gerölle in der Grundmoräne ergeben ein differenziertes Bild der Eisbewegung bei der Hauptvorstoßrichtung von N nach S. Die Geröllanalyse zeigt einen dominierenden heimischen Bestand in den Vorschütt-Sedimenten und der Lokal-Grundmoräne sowie einen höheren nordischen Anteil in den Nachschütt-Sedimenten. Bildungen einer Toteislandschaft mit Verzahnungen von Nachschütt-Sedimenten und Grundmoräne werden diskutiert.
Auf dem Piesberg bei Osnabrück konnten Gletscherschrammen beobachtet werden. Sie verlaufen überwiegend von NNE nach SSW. Diese Richtung stimmt gut mit Einregelungsmessungen an Geschiebe-Längsachsen in dem die Schrammenfläche bedeckenden Geschiebelehm überein. Gletscherschrammen und Geschiebelehm haben saalezeitliches Alter (Drenthe-Stadium).
Der Sudenfelder Sattel des Osningsandsteins bei Hagen a.T.W. (Landkreis Osnabrück) : (Teil I)
(1980)
Zur besseren lJbersicht wird an der bewährten Gliederung WEGNERs in den kalkigen oberkreidezeitlichen, vom Münsterland aus betrachtet 1. Teutoburger Wald-Kamm und in den dicht hinter ihm parallel verlaufenden 2. Teutoburger Wald-Kamm, in den sandigen unterkreidezeitlichen Teutoburger Wald-Kamm des Osningsandsteins, festgehalten. Von dieser Gliederung unterscheidet sich der Abschnitt westlich von Bad Iburg bis nach Tecklenburg auffällig derart, daß sich auf einer Längserstreckung von 17 km beide Kämme bis auf 2,5 km voneinander entfernen, um einen Raum mit einem Faltenbau des Osningsandsteins freizugeben.
Wer von Lengerich kommend nach Überquerung des Ober-Kreide-Kalkrückens des Teutoburger Waldes auf dem Hof Herkendorf nach den Herkensteinen fragt, ist überrascht zu erfahren, daß diese an ganz anderer Stelle liegen (Abb. 1). Nur wenigen bekannt, stehen sie im heute zu Tecklenburg gehörenden Ledde-Oberberge und sind vom Hof Herkendorf 2,5 km entfernt.
Bei Osnabrück glazial übertiefter tertiärer geologischer Graben. Im oberen Teil mit pleistozäner Sand- oder Kiesfüllung. Örtlichkeit für einen Stau- oder Grundwassersee? Niederschlags- und Verdunstungsverhältnisse. Oberirdischer Abfluß. Grundwasserspiegelpläne für maximale Grundwasserstände. Bedeutung des unterirdischen Abflusses. Geologisch-hydrologische Voraussetzungen ließen nur Grundwassersee, den heutigen Rubbenbruchsee, zu.
Die mit der Begrenztheit des Naturraumpotentials einhergehenden Zwänge (Rohstoff-, Energieträger-, Wasser-, lokale Nahrungsmittelverknappung, Deponieprobleme) haben zu einer Umorientierung von Teilen der geowissenschaftlichen Forschung geführt. Die prospektive Geologie betreibt vorausschauende Umweltforschung für die Daseinsvorsorge. In Ländern, die wie Niedersachsen trotz des relativen Reichtums an Bodenschätzen wegen der Vielgestaltigkeit und Kompliziertheit ohne Heranziehung entsprechenden Sachverstandes nicht planerisch angemessen geordnet werden können, muß die Geologie (im weiteren Sinne) ihren Platz in der Gesellschaft neu, und zwar weiter vorn als bisher, definieren. Das gilt sowohl für die Planung der akademischen Ausbildung und Forschung als auch für die politische Umsetzung wissenschaftlicher Erkenntnisse. Denn der Wert der Gesellschaftspolitik wird in Zukunft wesentlich durch naturraum- und rohstoffgerechte Wirtschaftspolitik geprägt, das heißt von der geowissenschaftlichen Forschung und ihrer Anwendung entscheidend beeinflußt.
Dr. phil. nat. FRIEDRICH HAMM wurde in Osnabrück, Krahnstraße 1, als Sohn des Sanitätsrates Dr. med. et Dr. phil. HERMANN HAMM und seiner Frau MARIA BRINKMANN-TO BROXEN am 12. April 1891 - einem Sonntag - geboren. Er überlebte seine 5 Geschwister, die alle vor dem Erreichen des 1. Lebensjahres starben.
Am Rande der Westfälischen Bucht liegen bei Versmold und Gütersloh zwei Drumlinfelder. Die zusammen über 60 Rücken, die aus Sand und Geschiebelehm bestehen, wurden durch einen Gletscher des Inlandeises geformt, der aus der Westfälischen Bucht gegen die Randhöhen des Teutoburger Waldes vordrang. Es handelt sich um die Erstbeschreibung von Drumlins im Altmoränengebiet Nordwestdeutschlands.
Geoprax : Newsletter
(1999)
Numerous reactive volatile organic compounds (VOCs) are emitted into the atmosphere by vegetation. Most biogenic VOCs are highly reactive towards the atmosphere's most important oxidant, the hydroxyl (OH) radical. One way to investigate the chemical interplay between biosphere and atmosphere is through the measurement of total OH reactivity, the total loss rate of OH radicals. This study presents the first determination of total OH reactivity emission rates (measurements via the Comparative Reactivity Method) based on a branch cuvette enclosure system mounted on a Norway spruce (Picea abies) throughout spring, summer and autumn 2011. In parallel separate VOC emission rates were monitored by a Proton Transfer Reaction-Mass Spectrometer (PTR-MS), and total ozone (O3) loss rates were obtained inside the cuvette. Total OH reactivity emission rates were in general temperature and light dependent, showing strong diel cycles with highest values during daytime. Monoterpene emissions contributed most, accounting for 56–69% of the measured total OH reactivity flux in spring and early summer. However, during late summer and autumn the monoterpene contribution decreased to 11–16%. At this time, a large missing fraction of the total OH reactivity emission rate (70–84%) was found when compared to the VOC budget measured by PTR-MS. Total OH reactivity and missing total OH reactivity emission rates reached maximum values in late summer corresponding to the period of highest temperature. Total O3 loss rates within the closed cuvette showed similar diel profiles and comparable seasonality to the total OH reactivity fluxes.
Total OH reactivity fluxes were also compared to emissions from needle storage pools predicted by a temperature-only dependent algorithm. Deviations of total OH reactivity fluxes from the temperature-only dependent emission algorithm were observed for occasions of mechanical and heat stress. While for mechanical stress, induced by strong wind, measured VOCs could explain total OH reactivity emissions, during heat stress they could not. The temperature driven algorithm matched the diel course much better in spring than in summer, indicating a different production and emission scheme for summer and early autumn. During these times, unmeasured and possibly unknown primary biogenic emissions contributed significantly to the observed total OH reactivity flux.
A complete, well-preserved record of the Cenomanian/Turonian (C/T) Oceanic Anoxic Event 2 (OAE-2) was recovered from Demerara Rise in the southern North Atlantic Ocean (ODP site 1260). Across this interval, we determined changes in the stable carbon isotopic composition of sulfur-bound phytane (δ13Cphytane), a biomarker for photosynthetic algae. The δ13Cphytane record shows a positive excursion at the onset of the OAE-2 interval, with an unusually large amplitude (~7‰) compared to existing C/T proto-North Atlantic δ13Cphytane records (3–6‰). Overall, the amplitude of the excursion of δ13Cphytane decreases with latitude. Using reconstructed sea surface temperature (SST) gradients for the proto-North Atlantic, we investigated environmental factors influencing the latitudinal δ13Cphytane gradient. The observed gradient is best explained by high productivity at DSDP Site 367 and Tarfaya basin before OAE-2, which changed in overall high productivity throughout the proto-North Atlantic during OAE-2. During OAE-2, productivity at site 1260 and 603B was thus more comparable to the mid-latitude sites. Using these constraints as well as the SST and δ13Cphytane-records from Site 1260, we subsequently reconstructed pCO2 levels across the OAE-2 interval. Accordingly, pCO2 decreased from ca. 1750 to 900 ppm during OAE-2, consistent with enhanced organic matter burial resulting in lowering pCO2. Whereas the onset of OAE-2 coincided with increased pCO2, in line with a volcanic trigger for this event, the observed cooling within OAE-2 probably resulted from CO2 sequestration in black shales outcompeting CO2 input into the atmosphere. Together these results show that the ice-free Cretaceous world was sensitive to changes in pCO2 related to perturbations of the global carbon cycle.
Nach einem allgemeinen Überblick über Struktur, Genese und Bedeutung der städnschen Wärmeinsel wird die Untersuchungsmethode dargestellt, mit der die räumliche Temperaturverteilung in der Stadt Osnabrück bei strahlungsreichem Hochdruckwetter ermittelt wurde. Die zeitliche und räumliche Entwicklung des Temperaturfeldes wird an Hand von drei aufeinander folgenden Meßfahrten aufgezeigt und abschließend die mittlere Temperaturverteilung dargestellt.
In den vergangenen Jahren gab es verschiedene Initiativen, die auf die unzureichende Fördersituation der Schadstoffbezogenen Umweltwissenschaften in der Bundesrepublik Deutschland aufmerksam gemacht haben. Um eine objektive Analyse über die Fördersituation der Ökotoxikologie und Umweltchemie in Deutschland zu erhalten, wurde eine anonyme Online-Befragung ausgearbeitet. Mit Unterstützung der Society of Environmental Toxicology and Chemistry (SETAC) – German Language Branch und der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) – Fachgruppe für Umweltchemie und Ökotoxikologie wurde eine Einladung zur Teilnahme an der Befragung an alle Mitglieder dieser beiden maßgeblichen Verbände der Ökotoxikologie und Umweltchemie im deutschsprachigen Raum versendet. Nur leitende Mitarbeiter aus den Bereichen Forschung, Behörden und Industrie sollten an der Befragung teilnehmen. Die Befragung gliedert sich in eine Sektion zur sozioökonomischen Charakterisierung der Teilnehmer, eine zur Förderung der Forschung durch die DFG und eine zur Förderung durch andere Geldgeber. Insgesamt haben 71 Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen in leitenden Positionen aus verschiedenen Sparten an der Befragung teilgenommen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Teilnehmer als sehr leistungsstark eingestuft werden können. 48,5 % der Befragten hatten bereits einen Antrag bei der DFG gestellt. Ein Drittel der Befragten gaben an, eine Förderung durch die DFG erhalten zu haben. 64 % sind mit der Förderung Schadstoffbezogener Umweltwissenschaften durch die DFG nicht zufrieden, nur 7 % sind zufrieden. Es zeigte sich, dass die Anträge insgesamt sehr heterogen auf verschiedene Fachbereiche der DFG verteilt sind. Geowissenschaften, Wasserforschung und Chemie nehmen die ersten Ränge ein, vor Biologie und Ökologie. Im Gegensatz dazu gaben 91,2 % der Befragten an, dass Sie bereits Drittmittelanträge bei anderen Förderinstitutionen (außer der DFG) gestellt haben, und 83,6 % wurden bereits entsprechende Drittmittelanträge bewilligt. 62,3 % der Befragten sind der Meinung, dass sich die Fördersituation für die Schadstoffbezogenen Umweltwissenschaften in den letzten Jahren insgesamt verschlechtert oder sogar deutlich verschlechtert hat. Der überwiegende Anteil der Befragten (60,9 %) ist mit der Fördersituation durch Drittmittelgeber unzufrieden, nur 10,9 % sind damit zufrieden. Auf die Frage „Ist die Forschungsförderung im europäischen Ausland insgesamt besser als in Deutschland?“ antworteten 30 % mit „ja“, 9 % mit „nein“ und 61 % mit „ich weiß nicht“. Zusammenfassend ergab die Befragung, dass die Fördersituation der Ökotoxikologie und Umweltchemie in Deutschland insgesamt als steigerungsbedürftig, bei der DFG jedoch als problematisch zu bewerten ist. Die auffällige Unterrepräsentation der DFG im Vergleich zu anderen Drittmittelgebern verdeutlicht, dass die wichtigste Förderinstitution Deutschlands den Bedürfnissen der Schadstoffbezogenen Umweltwissenschaften nicht hinreichend Rechnung trägt. Insbesondere die Antworten auf die offenen Fragen bezüglich Verbesserungsmöglichkeiten der Forschungsförderung sollten als Grundlage für einen offenen Dialog der Schadstoffbezogenen Umweltforschung mit den Drittmittelgebern DFG, BMBF und DBU bzw. den entsprechenden Institutionen in CH und A genutzt werden.
Mit dem mathematischen Werkzeug zur Filterung von Lärmprozessen, die für die Praktizierung der numerischen Wettervorhersage in ihrer Anfangszeit eine große Rolle gespielt hat, wird an den linearisierten Gleichungen für ein barotropes Flachwassermodell im β-Format die Frage behandelt, wie sich der Rossby-förmige Wellenmodus entwickelt, wenn gleichzeitige Trägheitsschwerewellenmoden infolge von veränderlichen filternden Gleichungen unterdrückt werden.
Zunächst werden einige analytische Grundbeziehungen einer lärmfreien Adjustierung von Anfangsfeldern ausgeführt. Dann richtet sich die Untersuchung auf lärmfilternde prognostische Modellgleichungen (Absch. 5, 6, 7). Aus dieser Analysis in Abhängigkeit von der Filterstufe findet man im Vergleich mit der konventionellen synoptisch-skaligen Rossby-Formel, die der Filterstufe Null entspricht, zum Teil erweiterte Wellengeschwindigkeiten der Rossby-förmigen Physik. Dabei treten sogar unerwartete neue Effekte auf, die wohl primär im Langwellenspektrum zählen.
Im Wiehengebirge (Osnabrücker Bergland) wurden die lithostratigraphisch gegliederten Gesteinsfolgen des Oberjura (Oxford, Kimmeridge, Gigas-Schichten bis Eimbeckhäuser Platten kalk) in zwei Tagesaufschlüssen am Linken-Berg bei Preußisch Oldendorf und am Osterberg bei Wehrendorf mit einer Gamma-Sonde nach dem Scintillometer-Prinzip vermessen. Oie synthetisch erzeugten Gamma- Kurven lassen sich eindeutig mit den Gamma-ray-Kurven der in der Nähe niedergebrachten Bohrungen vergleichen.
Recently, new soil data maps were developed, which include vertical soil properties like soil type. Implementing those into a multilayer Soil-Vegetation-Atmosphere-Transfer (SVAT) scheme, discontinuities in the water content occur at the interface between dissimilar soils. Therefore, care must be taken in solving the Richards equation for calculating vertical soil water fluxes. We solve a modified form of the mixed (soil water and soil matric potential based) Richards equation by subtracting the equilibrium state of soil matrix potential ψE from the hydraulic potential ψh. The sensitivity of the modified equation is tested under idealized conditions. The paper will show that the modified equation can handle with discontinuities in soil water content at the interface of layered soils.
A hygroscopicity tandem differential mobility analyzer (HTDMA) was used to measure the water uptake (hygroscopicity) of secondary organic aerosol (SOA) formed during the chemical and photochemical oxidation of several organic precursors in a smog chamber. Electron ionization mass spectra of the non-refractory submicron aerosol were simultaneously determined with an aerosol mass spectrometer (AMS), and correlations between the two different signals were investigated. SOA hygroscopicity was found to strongly correlate with the relative abundance of the ion signal m/z 44 expressed as a fraction of total organic signal (f44). m/z 44 is due mostly to the ion fragment CO2+ for all types of SOA systems studied, and has been previously shown to strongly correlate with organic O/C for ambient and chamber OA. The analysis was also performed on ambient OA from two field experiments at the remote site Jungfraujoch, and the megacity Mexico City, where similar results were found. A simple empirical linear relation between the hygroscopicity of OA at subsaturated RH, as given by the hygroscopic growth factor (GF) or "ϰorg" parameter, and f44 was determined and is given by ϰorg = 2.2 × f44 − 0.13. This approximation can be further verified and refined as the database for AMS and HTDMA measurements is constantly being expanded around the world. The use of this approximation could introduce an important simplification in the parameterization of hygroscopicity of OA in atmospheric models, since f44 is correlated with the photochemical age of an air mass.
A hygroscopicity tandem differential mobility analyzer (HTDMA) was used to measure the water uptake (hygroscopicity) of secondary organic aerosol (SOA) formed during the chemical and photochemical oxidation of several organic precursors in a smog chamber. Electron ionization mass spectra of the non-refractory submicron aerosol were simultaneously determined with an aerosol mass spectrometer (AMS), and correlations between the two different signals were investigated. SOA hygroscopicity was found to strongly correlate with the relative abundance of the ion signal m/z 44 expressed as a fraction of total organic signal (f44). m/z 44 is due mostly to the ion fragment CO2+ for all types of SOA systems studied, and has been previously shown to strongly correlate with organic O/C for ambient and chamber OA. The analysis was also performed on ambient OA from two field experiments at the remote site Jungfraujoch, and the megacity Mexico City, where similar results were found. A simple empirical linear relation between the hygroscopicity of OA at subsaturated RH, as given by the hygroscopic growth factor (GF) or "κorg" parameter, and f44 was determined and is given by κorg=2.2×f44−0.13. This approximation can be further verified and refined as the database for AMS and HTDMA measurements is constantly being expanded around the world. The use of this approximation could introduce an important simplification in the parameterization of hygroscopicity of OA in atmospheric models, since f44 is correlated with the photochemical age of an air mass.
During the measurement campaign FROST 2 (FReezing Of duST 2), the Leipzig Aerosol Cloud Interaction Simulator (LACIS) was used to investigate the influence of various surface modifications on the ice nucleating ability of Arizona Test Dust (ATD) particles in the immersion freezing mode. The dust particles were exposed to sulfuric acid vapor, to water vapor with and without the addition of ammonia gas, and heat using a thermodenuder operating at 250 °C. Size selected, quasi monodisperse particles with a mobility diameter of 300 nm were fed into LACIS and droplets grew on these particles such that each droplet contained a single particle. Temperature dependent frozen fractions of these droplets were determined in a temperature range between −40 °C ≤T≤−28 °C. The pure ATD particles nucleated ice over a broad temperature range with their freezing behavior being separated into two freezing branches characterized through different slopes in the frozen fraction vs. temperature curves. Coating the ATD particles with sulfuric acid resulted in the particles' IN potential significantly decreasing in the first freezing branch (T>−35 °C) and a slight increase in the second branch (T≤−35 °C). The addition of water vapor after the sulfuric acid coating caused the disappearance of the first freezing branch and a strong reduction of the IN ability in the second freezing branch. The presence of ammonia gas during water vapor exposure had a negligible effect on the particles' IN ability compared to the effect of water vapor. Heating in the thermodenuder led to a decreased IN ability of the sulfuric acid coated particles for both branches but the additional heat did not or only slightly change the IN ability of the pure ATD and the water vapor exposed sulfuric acid coated particles. In other words, the combination of both sulfuric acid and water vapor being present is a main cause for the ice active surface features of the ATD particles being destroyed. A possible explanation could be the chemical transformation of ice active metal silicates to metal sulfates. The strongly enhanced reaction between sulfuric acid and dust in the presence of water vapor and the resulting significant reductions in IN potential are of importance for atmospheric ice cloud formation. Our findings suggest that the IN concentration can decrease by up to one order of magnitude for the conditions investigated.
During the measurement campaign FROST 2 (FReezing Of duST 2), the Leipzig Aerosol Cloud Interaction Simulator (LACIS) was used to investigate the influences of various surface modifications on the immersion freezing behavior of Arizona Test Dust (ATD) particles. The dust particles were exposed to sulfuric acid vapor, to water vapor with and without the addition of ammonia gas, and heat using a thermodenuder operating at 250 °C. Size selected, quasi monodisperse particles with a mobility diameter of 300 nm were fed into LACIS and droplets grew on these particles such that each droplet contained a single particle. Temperature dependent frozen fractions of these droplets were determined in a temperature range between −40 °C ≤ T ≤ −28 °C. The pure ATD particles nucleated ice over a~broad temperature range with their freezing behavior being separated into two freezing branches characterized through different slopes in the frozen fraction vs. temperature curves. Coating the ATD particles with sulfuric acid resulted in the particles' IN potential significantly decreasing in the first freezing branch (T > −35 °C) and a slight increase in the second branch (T≤ −35 °C). The addition of water vapor after the sulfuric acid coating caused the disappearance of the first freezing branch and a strong reduction of the IN ability in the second freezing branch. The presence of ammonia gas during water vapor exposure had a negligible effect on the particles' IN ability compared to the effect of water vapor. Heating in the thermodenuder led to a decreased IN ability of the sulfuric acid coated particles for both branches but the additional heat did not or only slightly change the IN ability of the pure ATD and the water vapor exposed sulfuric acid coated particles. In other words, the combination of both sulfuric acid and water vapor being present is a main cause for the ice active surface features of the ATD particles being destroyed. A possible explanation could be the chemical transformation of ice active metal silicates to metal sulfates. From an atmospheric point of view, and here specifically the influences of atmospheric aging on the IN ability of dust particles, the strongly enhanced reaction between sulfuric acid and dust in the presence of water vapor, and the resulting significant reductions in IN potential, are certainly very interesting.
We have sampled atmospheric ice nuclei (IN) and aerosol in Germany and in Israel during spring 2010. IN were analyzed by the static vapor diffusion chamber FRIDGE, as well as by electron microscopy. During the Eyjafjallajökull volcanic eruption of April 2010 we have measured the highest ice nucleus number concentrations (>600 l−1) in our record of 2 yr of daily IN measurements in central Germany. Even in Israel, located about 5000 km away from Iceland, IN were as high as otherwise only during desert dust storms. The fraction of aerosol activated as ice nuclei at −18 °C and 119% rhice and the corresponding area density of ice-active sites per aerosol surface were considerably higher than what we observed during an intense outbreak of Saharan dust over Europe in May 2008.
Pure volcanic ash accounts for at least 53–68% of the 239 individual ice nucleating particles that we collected in aerosol samples from the event and analyzed by electron microscopy. Volcanic ash samples that had been collected close to the eruption site were aerosolized in the laboratory and measured by FRIDGE. Our analysis confirms the relatively poor ice nucleating efficiency (at −18 °C and 119% ice-saturation) of such "fresh" volcanic ash, as it had recently been found by other workers. We find that both the fraction of the aerosol that is active as ice nuclei as well as the density of ice-active sites on the aerosol surface are three orders of magnitude larger in the samples collected from ambient air during the volcanic peaks than in the aerosolized samples from the ash collected close to the eruption site. From this we conclude that the ice-nucleating properties of volcanic ash may be altered substantially by aging and processing during long-range transport in the atmosphere, and that global volcanism deserves further attention as a potential source of atmospheric ice nuclei.
Explosive volcanism affects weather and climate. Primary volcanic ash particles which act as ice nuclei (IN) can modify the phase and properties of cold tropospheric clouds. During the Eyjafjallajökull volcanic eruption we have measured the highest ice nucleus number concentrations (>600 L) in our record of 2 years of daily IN measurements in central Germany. Even in Israel, located about 5000 km away from Iceland, IN were as high as otherwise only during desert dust storms. These measurements are the only ones available on the properties of IN in the Eyjafjallajökull plume. The measured high concentrations and high activation temperature (−8 °C) point to an important impact of volcanic ash on microphysical and radiative properties of clouds through enhanced glaciation.
This paper compares measurements of gaseous and particulate emissions from a wide range of biomass-burning plumes intercepted by the NASA DC-8 research aircraft during the three phases of the ARCTAS-2008 experiment: ARCTAS-A, based out of Fairbanks, Alaska, USA (3 April to 19 April 2008); ARCTAS-B based out of Cold Lake, Alberta, Canada (29 June to 13 July 2008); and ARCTAS-CARB, based out of Palmdale, California, USA (18 June to 24 June 2008). Approximately 500 smoke plumes from biomass burning emissions that varied in age from minutes to days were segregated by fire source region and urban emission influences. The normalized excess mixing ratios (NEMR) of gaseous (carbon dioxide, acetonitrile, hydrogen cyanide, toluene, benzene, methane, oxides of nitrogen and ozone) and fine aerosol particulate components (nitrate, sulfate, ammonium, chloride, organic aerosols and water soluble organic carbon) of these plumes were compared. A detailed statistical analysis of the different plume categories for different gaseous and aerosol species is presented in this paper.
The comparison of NEMR values showed that CH4 concentrations were higher in air-masses that were influenced by urban emissions. Fresh biomass burning plumes mixed with urban emissions showed a higher degree of oxidative processing in comparison with fresh biomass burning only plumes. This was evident in higher concentrations of inorganic aerosol components such as sulfate, nitrate and ammonium, but not reflected in the organic components. Lower NOx NEMRs combined with high sulfate, nitrate and ammonium NEMRs in aerosols of plumes subject to long-range transport, when comparing all plume categories, provided evidence of advanced processing of these plumes.
This paper compares measurements of gaseous and particulate emissions from a wide range of biomass-burning plumes intercepted by the NASA DC-8 research aircraft during the three phases of the ARCTAS-2008 experiment: ARCTAS-A, based out of Fairbanks, Alaska USA (3 April to 19 April 2008); ARCTAS-B based out of Cold Lake, Alberta, Canada (29 June to 13 July 2008); and ARCTAS-CARB, based out of Palmdale, California, USA (18 June to 24 June 2008). Extensive investigations of boreal fire plume evolution were undertaken during ARCTAS-B, where four distinct fire plumes that were intercepted by the aircraft over a range of down-wind distances (0.1 to 16 hr transport times) were studied in detail. Based on these analyses, there was no evidence for ozone production and a box model simulation of the data confirmed that net ozone production was slow (on average 1 ppbv h−1 in the first 3 h and much lower afterwards) due to limited NOx. Peroxyacetyl nitrate concentrations (PAN) increased with plume age and the box model estimated an average production rate of ~80 pptv h−1 in the first 3 h. Like ozone, there was also no evidence for net secondary inorganic or organic aerosol formation. There was no apparent increase in aerosol mass concentrations in the boreal fire plumes due to secondary organic aerosol (SOA) formation; however, there were indications of chemical processing of the organic aerosols. In addition to the detailed studies of boreal fire plume evolution, about 500 smoke plumes intercepted by the NASA DC-8 aircraft were segregated by fire source region. The normalized excess mixing ratios (i.e. ΔX/ΔCO) of gaseous (carbon dioxide, acetonitrile, hydrogen cyanide, toluene, benzene, methane, oxides of nitrogen (NOx), ozone, PAN) and fine aerosol particulate components (nitrate, sulfate, ammonium, chloride, organic aerosols and water soluble organic carbon) of these plumes were compared.