Klimatologie und Deposition von Luftschadstoffen im Fichtelgebirge

BITÖK-A3

From 01/2001 to 12/2004

Principal Investigator: Thomas Foken
Staff: Johannes Lüers, Otto Klemm, Johannes Olesch, Jörg Gerchau
Grant: 0339476 D Grundlagen zur nachhaltigen Entwicklung von Ökosystemen bei veränderter Umwelt

Am BITÖK-Untersuchungsstandort "Waldstein" werden klimatologische, mikrometeorologische und atmosphärisch-chemische Parameter kontinuierlich erfasst. Dies dient der quantitativen Beschreibung der Umweltbedingungen, in denen sich die Waldökosysteme befinden. Darüberhinaus soll in diesem Projekt das Verständnis der gasförmigen und partikulären Deposition von Nähr- und Schadstoffen aus der Atmosphäre in das Ökosystem verbessert werden (Prozessverständnis und Quantifizierung der Flüsse).
Ein Teil der Messungen ist langfristig angelegt und stellt eine unabdingbare Datengrundlage für die Ökosystemforschung im Rahmen von BITÖK. Für einige Spurengase können die bestehenden Messreihen (seit 1994) mit den Daten aus Oberwarmensteinach (1985 - 1993) sinnvoll ergänzt werden. Am begehbaren 30-m-Turm "Weidenbrunnen" werden während der Vegetationsperiode meteorologische Größen im Vertikalprofil, die Strahlungsbilanz und Turbulenz als Grundlage für die Bestimmung der Flüsse von Wasserdampf (Verdunstung) und Kohlendioxid erfasst.
Weiterhin wird eine Reihe mobiler Klimastationen für den flexiblen Einsatz gewartet und kalibriert. Alle erhobenen Daten werden qualitätsgeprüft in die BITÖK-Datenbank übergeben. Die meteorologischen Beobachtungen auf dem Campus der Universität Bayreuth (Ökologisch-Botanischer Garten) sollen fortgesetzt werden.
Für die Ökosystemforschung ist es von großer Bedeutung, nicht nur die Konzentrationen von Gasen und Partikeln in der Luft, sondern vor allem auch deren Flüsse zur Vegetation zu kennen. Die Deposition wird in folgenden Themen und Ansätzen untersucht:
1. Es wird ein Depositionsmodell parameterisiert und fortlaufend angewandt. Für einige Gase sind die wesentlichsten Vorarbeiten bereits geleistet, für Partikel bedarf es weiterer Entwicklung. Dieser Ansatz liefert Hinweise auf die Dynamik der Deposition und erlaubt deren quantitative Abschätzung.
2. Es sollen Methoden weiterentwickelt, getestet und angewandt werden, um Vertikalflüsse von solchen Spurengasen und Aerosolpartikeln zu quantifizieren, für die keine sehr schnelle Messtechnik zur Verfügung steht.
3. Einzelstudien unter Anwendung spezieller experimenteller Ansätze und Techniken:
a) Erfassung der Deposition von Wasser und dessen Inhaltsstoffen durch Nebel; Der Standort Waldstein zeichnet sich durch hohe Nebelhäufigkeit und durch die Bedeutung der feuchten (Nebel-) Deposition aus; dieser Eintragsweg ist für die Hochlagen des Fichtelgebirges für Wasser, Nährstoffe und Schadstoffe von Bedeutung;
b) direkte Erfassung der vertikalen Partikelflüsse mit Hilfe der Eddy-Korrelation sowie mit einem spektral hoch auflösenden Aerosolpartikelspektrometers unter Anwendung von Fluss-Ähnlichkeits-Beziehungen;
c) Ermittlung interner/externer Mischungen innerhalb des Partikel-Spektrums durch Einzelpartikelanalyse mit Hilfe der Flugzeit-Massenspektrometrie;
d) Analyse der vertikalen Verteilung des Ozons und der Aerosolpartikel in der Grenzschicht mit Hilfe der Lidar-Messtechnik und deren quantitative Interpretation unter Berücksichtigung von Deposition dieser Stoffe zum Ökosystem;
e) Untersuchung der sekundären Bildung von Aerosolpartikeln bzw. des Partikel-wachstums über dem Waldbestand als Folge der Emissionen von reaktiven gasförmigen organischen Verbindungen aus Bäumen und deren Reaktion mit atmosphärischem Ozon.


List of publications of this Project

Lüers, J; Klemm, O; Foken, T: Klimatologie und Deposition von Luftschadstoffen im Fichtelgebirge. In Foken, T (Hrsg.): Klimatologische und mikrometeorologische Froschungen im Rahmen des Bayreuther Institutes für terrestrische Ökosystemforschung (BITÖK) 1989 - 2004, Arbeitsergebnisse, Universität Bayreuth, Abt. Mikrometeorologie (ISSN 1614-8916), 29, 7-46 (2005)
Rebmann, C; Anthoni, P; Falge, E; Göckede, M; Mangold, A; Subke, J-A; Thomas, C; Wichura, B; Schulze, ED; Tenhunen, JD; Foken, T: Carbon budget of a spruce forest ecosystem in Matzner, E.: Ecological Studies, Biogeochemistry of forested catchments in a changing environment: a German case study, Springer Verlag, 172, 143-160 (2004)
Foken, T: Climate change in the Lehstenbach region in Matzner, E.: Ecological Studies, Biogeochemistry of forested catchments in a changing environment: a German case study, Springer Verlag, 172, 59-66 (2004)
Gerstberger, P; Foken, T; Kalbitz, K: The Lehstenbach and Steinkreuz catchments in NE Bavaria, Germany in Matzner, E.: Ecological Studies, Biogeochemistry of forested catchments in a changing environment: a German case study, Springer Verlag, 172, 15-44 (2004)
Foken, T: (Hrsg.): Lufthygienisch-Bioklimatische Kennzeichnung des oberen Egertales in Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung (BITÖK): Bayreuther Forum Ökologie, Selbstverlag, 100, 69+XLVIII (2003) -- Details
Aubinet, M; Clement, R; Elbers, JA; Foken, T; Grelle, A; Ibrom, A; Moncrieff, JB; Pilegaard, K; Rannik, Ü; Rebmann, C: Metodology for data acquisition, storage and treatment in Beck E., Bendix J, Kottke I, Makeschin F, Mosandl R,: Ecological Studies, Springer Verlag, 163, 9-35 (2003) -- Details
Foken, T; Lüers, J: Klimawandel in Oberfranken, Terra Nostra, 6, 129-135 (2003) -- Details
Thalmann, E; Burkard, R; Wrzesinsky, T; Eugster, W; Klemm, O: Ion fluxes from fog and rain to an agricultural and a forest ecosystem in Europe, Atmospheric Research, 64, 147-158 (2002)
Burkard, R; Eugster, W; Wrzesinsky, T; Klemm, O: Vertical divergences of fogwater fluxes above a spruce forest, Atmospheric Research, 64, 133-145 (2002)
Römpp, A; Fricke, W; Klemm, O; Frank, H: Haloacetates in Fog and Rain, Environmental Science Technology, 35, 1294-1298 (2001) -- Details


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