Fachbereich 6
The nonhydrostatic regional climate model CCLM was used for a long-term hindcast run (2002–2016) for the Weddell Sea region with resolutions of 15 and 5 km and two different turbulence parametrizations. CCLM was nested in ERA-Interim data and used in forecast mode (suite of consecutive 30 h long simulations with 6 h spin-up). We prescribed the sea ice concentration from satellite data and used a thermodynamic sea ice model. The performance of the model was evaluated in terms of temperature and wind using data from Antarctic stations, automatic weather stations (AWSs), an operational forecast model and reanalyses data, and lidar wind profiles. For the reference run we found a warm bias for the near-surface temperature over the Antarctic Plateau. This bias was removed in the second run by adjusting the turbulence parametrization, which results in a more realistic representation of the surface inversion over the plateau but resulted in a negative bias for some coastal regions. A comparison with measurements over the sea ice of the Weddell Sea by three AWS buoys for 1 year showed small biases for temperature around ±1 K and for wind speed of 1 m s−1. Comparisons of radio soundings showed a model bias around 0 and a RMSE of 1–2 K for temperature and 3–4 m s−1 for wind speed. The comparison of CCLM simulations at resolutions down to 1 km with wind data from Doppler lidar measurements during December 2015 and January 2016 yielded almost no bias in wind speed and a RMSE of ca. 2 m s−1. Overall CCLM shows a good representation of temperature and wind for the Weddell Sea region. Based on these encouraging results, CCLM at high resolution will be used for the investigation of the regional climate in the Antarctic and atmosphere–ice–ocean interactions processes in a forthcoming study.
Grundlage der Arbeit stellten zwei Arbeitshypothesen dar, die es zu überprüfen galt. Die beiden Arbeitshypothesen wurden aufgrund einer Beobachtung eines Phänomens im Freiland formuliert, da bei scheinbar unterschiedlich starkem Reblausbesatzes im Boden kein direkter Zusammenhang zu einer schädigenden Wirkung dieses Stressphänomens (Reblausbefall) hergestellt werden konnte. Im Gegenteil traten die schädigenden Wirkungen des Reblausbefalls in Form von Rückgangserscheinungen eher in Rebflächen auf, die einer mangelhaften Bewirtschaftung oder Bestandsführung unterlagen. Zur Klärung dieses Phänomens wurden daher die beiden (A., B.) folgenden Hypothesen aufgestellt, die es zu überprüfen galt:
A.: Die in mit Unterlagsrebsorten der Kreuzung V. berlandieri x V. riparia zu beobachtenden Rückgangserscheinungen in Rebanlagen mit Reblausvorkommen werden nicht allein durch die Saugtätigkeit der Reblaus an den Rebwurzeln verursacht; eine direkte Korrelation zwischen Reblausdichte und Ausmaß der Rückgangserscheinungen an infizierten Reben besteht nicht. B.: Das Ausmaß möglicher Rückgangserscheinungen ist abhängig von der Bewirtschaftung des Rebbestands, wobei der Bodenbewirtschaftung eine maßgebliche Rolle zukommt.
Um diese Hypothesen zu überprüfen wurde ableitend von den Zielen der Arbeit ein Reblausbonitursystem zur Erfassung der Reblausabudanz im Freiland im Boden erarbeitet. Die besonderen Schwierigkeiten bei der Erfassung des Reblausbefalls im Boden aufgrund des stark variierenden Wurzelsystems der Rebe und dem ebenfalls stark schwankenden Reblausbefalls an der Wurzel der Rebe wurde mit dem Reblausbonitursystem (Grabungen) Rechnung getragen, sodass ein valides System zur Beurteilung des Reblausbefalls auch im jahreszeitlichen Verlauf erstellt worden konnte. Damit wurde ein Reblausbonitursystem geschaffen, das auch in praktischer Anwendung durchführbar ist und somit mit seiner höheren möglichen Replikationsrate bei der Probenentnahme dem stark variierenden Charakter des Reblausbefalls im Boden Rechnung trägt.
Um Rückgangserscheinungen in einem Weinberg nachhaltig analysieren zu können, wurde ein Wuchsbonitursystem evaluiert. Dieses System beurteilt alle Reben einer Rebfläche innerhalb eines einfachen für den Menschen kognitiv sehr gut verarbeitenden Bewertungssystem zum Wuchs der Reben. Damit ist eine Erfassung einer sehr großen Datenmenge zur Beurteilung des Wuchses auf einem Rebfeld möglich. Die Korrelation des mit dem System ermittelten Wuchses zu vielen Leistungsparametern der Rebe und den Gegebenheiten auf den Versuchsflächen zeigt die hohe Validität des Wuchsbonitursystems auf. Auch konnten Wuchsunterschiede in sehr differierenden Versuchsfeldern mit dieser Methode deutlich belegt werden. Damit wurde deutlich, dass mit dieser Wuchsboniturmethode die Rückgangserscheinungen in einer Rebfläche erkannt und analysiert werden konnten. Somit konnten mit den beiden Instrumenten der Wuchs- und Reblausbonitur die beiden Arbeitshypothesen dahingehend belegt werden, dass unter Verwendung der Unterlagensorten der Kreuzungskombination V. berlandieri x V. riparia kein Zusammenhang zwischen der Reblausdichte im Boden und Rückgangserscheinungen der Rebe vorliegen. Darüber hinaus konnte belegt werden, dass in Erweiterung dieser Erkenntnis das Ausmaß der Rückganserscheinungen bei Reben maßgeblich von der Art der Bewirtschaftung abhängt und somit deutlich abzutrennen ist vom Einfluss des Reblausbefalls. Vor allem konnte durch die vorliegende Arbeit unter Einbeziehung des Wuchsbonitursystems eine Methode erarbeitet werden, die in Zukunft bei der Beurteilung von Fernerkundungsdaten ein nützliches Instrument darstellt, um die wirklichen Gegebenheiten hinsichtlich des Wuchses der Reben auf Weinbergsflächen mit den berechneten Werten zu Wuchsindizes zu korrelieren.
Aufgrund oftmals erhöhter Arsen- und Schwermetallgehalte in den Oberböden von Auen ist eine Verwertung von Auenböden, zum Beispiel im Rahmen von Renaturierungsmaßnahmen, oftmals schwierig, da keine auenspezifische Bewertungsgrundlage für dieser Stoffgehalte vorliegt.
Am Beispiel der Lippeaue erfolgte auf Grundlage abgeleiteter Haupteinflussfaktoren für die Konzentration von Arsen- und Schwermetallen in den Oberböden die Ableitung von Hintergrundgehalten. Die Metall- und Schwermetallgehalte in den Oberböden der Lippeaue lagen i. d. R. erwartungsgemäß oberhalb der in der Praxis verwendeten Einstufungswerte (z. B. Vorsorgewerte der BBodSchV, Hintergrundwerte von NRW), die sich allerdings auf Standorte außerhalb der Aue beziehen.
Anhand von gewonnen Daten aus Projektarbeiten im Zuge der Umsetzung der EU-Wasserrahmenrichtlinie (z. B. bodenkundliche und ingenieurgeologische Profilaufnahme, bodenmechanische Laborversuche) und ergänzend durchgeführter Untersuchungen, wie z. B. Bodentypenkartierung und mineralogische Untersuchungen, erfolgte eine detaillierte Standortcharakterisierung der Böden in der Lippeaue.
Auf Basis der abgeleiteten Hintergrundgehalte wurden unter Berücksichtigung der ermittelten Bodenkennwerte und Einflussgrößen auenspezifische Einbauregeln abgeleitet. Mit dem Ziel einer praktikablen Anwendbarkeit wurde eine auf die wesentlichen Kenngrößen reduzierte Bewertungsmatrix erarbeitet. Bei geplanten baulichen Eingriffen in den Boden kann nun mit den lippeauenspezifischen Einbauwerten für Arsen und Schwermetalle anhand konventioneller Parameter für jeden Standort ermittelt werden, ob besonders günstige oder ungünstige Bedingungen für einen potenziellen Wiedereinbau vorliegen. Die abgeleiteten Hintergrundgehalte und Einbauwerte verstehen sich dabei als – auf Basis der aktuellen Datenlage abgeleitete – Handlungsempfehlung und Orientierung zur Bewertung von Böden im Hinblick auf einen gebietsübergreifenden Wiedereinbau in der Lippeaue.
