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Bayrisches Alpen- Voralpen-Observatorium


Das Bayerische Alpen / Voralpen Observatorium wird gemeinsam vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und dem Helmholtz Zentrum München (HMGU) koordiniert. Dieses Observatorium umfasst das "Ammer Einzugsgebiet", die waldbauliche Langzeit-Forschungsplattform "Höglwald" und den Langzeit-Forschungsbauernhof "Scheyern".

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Bild 1: Übersicht des Bayerische Alpen / Voralpen Observatoriums

Die wichtigsten Ziele bei dieser Sternwarte gefolgt sind Charakterisierung und Quantifizierung der Auswirkungen des Klimawandels auf

  • Gekoppelte C-/N-Kreisläufe und C-/N-Speicherung
  • Biosphere-Atmosphäre-Austausch (Spurengase / Energiefluss / Albedo)
  • Vegetation und mikrobielle Artenvielfalt und die zeitliche Dynamik des Materieumsatzes und den austausches im Zusammenhang mit Veränderungen der Artenvielfalt
  • Terrestrische Hydrologie (alpiner Wasserhaushalt, Niederschlagsschwankungen, extreme hydrometeorologischen Ereignisse (Hochwasser / Dürren), Sickerwasserqualität / -quantität, Wasserrückhaltevermögen) in voralpinen Ökosystemen, die besonders empfindlich auf Klimawandel, Veränderungen der Nährstoffablagerung, der Landnutzung / Landmanagement (Feuchtwiesen/Moore, Wälder und landwirtschaftliche Systeme) reagieren.

Das "Ammer Einzugsgebiet" liegt in Bayern, Süddeutschland, mit einer Fläche von 709 km². Der höchste Punkt liegt bei 2185 m ü.M. in den Ammergauer Alpen und der Abfluss einer Höhe von 533 m ü.M.. Aufgrund der komplexen Topographie ist das Einzugsgebiet von großen Nord-Süd-Unterschieden bezüglich Böden, Landnutzung und Klima geprägt. Die langfristige mittlere jährliche Niederschlagsmenge im nördlichen Teil liegt bei 1100 mm/a während der südliche Teil mit den Gipfeln der Ammer Alpen mehr als 2000 mm/a erhält. Die Niederschlagsmaxima treten im Sommer auf. Die mittlere Jahrestemperatur beträgt etwa 7-8° C im alpinen Vorland und ca. 4-5° C im südlichen gebirgigen Teil des Einzugsgebietes. Dessen Gebiet schließt den Hohenpeißenberg mit ein und profitiert dadurch von den hydrometeorologischen Langzeitbeobachtungen des DWD Observatoriums (seit 1781).

Im Einzugsgebiet der Ammer wird ein Lysimeter-Netzwerk realisiert (36 Lysimeter), in dem Bodenmonolithe mit Graslandvegetation entlang des bestehenden natürlichen  Temperatur- und Niederschlagsgefälles versetzt werden, um - im Rahmen einer langfristigen in situ Studie - Informationen über die Auswirkungen des regionalen Klimawandels auf die gekoppelten C-und N-Kreisläufe zu erlangen, die Auswirkungen auf die biologischen und mikrobiellen Prozesse der Pflanzen/Populationen/Artenvielfalt in C- und N-Kreisläufen sowie die C- und N-Spurengasproduktion, den Verbrauch und die Emissionen sowie auf terrestrische Hydrologie und Wasserqualität haben.

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Bild 2: Installation der 18 Lysimeter im Fendt Gebiet innerhalb des Einzugsgebietes der "Ammer".

Zu diesem Zweck wird das Einzugsgebiet der Ammer an drei Erhebungen mit Klimastationen, Eddy-Kovarianz-Systemen, 36 Lysimetern, Isotopen-Lasersystemen zur Bestimmung der Wasserdampf-und CO2-Ströme, TDL-Systemen für N2O und CH4 Flussmessungen ausgestattet, sowie mit geschlossenen Kammermesssysteme zur Bestimmung der CO2, N2O und CH4-Stoffströme der Boden-Luft-Grenzfläche und weiterhin mit einem Regenradar.

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Bild 3: Installation der EC-Station im Fendt-Gebiet innerhalb des "Ammer Einzugsgebiets"

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Bild 4: X-Band Regenradar in Geigersau (Kirnberg) im "Ammer Einzugsgebiet"

In Zusammenarbeit mit dem Bayerischen Lawinenwarndienst und den bayerischen Umwelt-und Wasserbehörden werden zukünftig detaillierte Schneemessungen durchgeführt.

Die “Höglwald” Observationsplattform (11° 11'E und 48° 30'N) ist eine ca. 100 Jahre alte Fichtenplantage, die sich 40 km nord-westlich von München befindet. Auf dieser Plattform werden die langfristigen Auswirkungen des atmosphärischen N-Eintrags und die Auswirkungen der Waldkonversion auf die Treibhausgasbilanzen untersucht. Das Klima ist subozeanisch, mit einer mittleren jährlichen Niederschlagsmenge von 933 mm im Zeitraum 1984 bis 2001 und einer mittleren Jahrestemperatur von 7,7°C. Der Wald ist Teil einer Region, die durch eine Mischung aus bewaldeten und intensiv genutzten landwirtschaftlichen Flächen geprägt ist.

The Höglwald-Forest long term research platform is equipped since 1993 with fully automated measuring systems (chambers) for continuous year round flux measurements of N2O, CH4, CO2, NO/NO2 between the soil and the atmosphere at three experimental sites; tower (50 m high) based EC measurements for determination of water vapour and net ecosystem CO2-exchange are running continuously since 2004.

Die Höglwald Langzeitforschungsplattform ist seit 1993 an drei Testarealen mit vollautomatischen Messeinrichtungen (Kammern) ausgerüstet, um kontinuierliche ganzjährige Flussmessungen von N2O, CH4, CO2, NO/NO2 zwischen Boden und Atmosphäre durchführen zu können; turmbasierte (50 m hoch ) EC-Messungen zur Bestimmung des Wasserdampf und Netto-CO2-Austausches im Ökosystem laufen kontinuierlich seit 2004.

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Bild 5: Messturm im “Höglwald”-Gebiet

Um Spurengasflüssen/-austausch an der Agrar-Wald-Schnittstelle zu untersuchen, wird ein identischer Satz vollautomatische Kammer-Systeme zur Bestimmung der Spurengasflüsse der Boden/Atmosphäre-Schnittstelle in einem landwirtschaftlichen Gebiet in unmittelbarer Nähe zum Wald vor Ort installiert. Darüber hinaus wird ein NH3-TDLAS-Instrument eingesetzt, das z.B. zur Bestimmung von NH3-Verlagerungen aus landwirtschaftlichen Flächen in den Wald dient.

Der Forschungs-Bauernhof "Scheyern" ist ein 150 ha Klostergut, das sich 40 km nördlich von München auf einer Höhe von 445-498 über dem Meeresspiegel befindet. Die landwirtschaftlichen Flächen werden seit mehr als 5 Jahrhunderten genutzt und liegen in den tertiären Hügeln, einer Landschaft die typische Probleme, die mit intensiver landwirtschaftlicher Nutzung verbunden sind, aufzeigt, wie z.B. Erosion, Bodenverdichtung, Grundwasserbelastung, Verarmung der Flora und Fauna. Seit 1992 wurden zwei Anbausysteme, integrierter Ackerbau und ein Bio-Bauernhof-System installiert und permanent überwacht, um die ökologische und ökonomische Nachhaltigkeit der landwirtschaftlichen Systeme zu analysieren. Insbesonders die Auswirkungen eines reduzierten N-Eintrags auf die Produktionssysteme selbst und benachbarte Ökosysteme werden untersucht. Die durchschnittliche jährliche Niederschlagsmenge beträgt 803 mm und die mittlere Jahrestemperatur 7,4°C.

Der Forschungs-Bauernhof "Scheyern" ist seit 1992 mit hydrologischen Beobachtungssystemen und automatisierten Kammern zur Messung der N2O-, CH4-, CO2-Konzentrationen an der Bodenoberfläche ausgestattet. Die Messsysteme umfassen bodenhydrologische Stationen, Grundwasserstockwerksbohrungen, Grundwasserdruckmessgeräte, Stauwehre und Kanalisation, Oberflächenabfluss- und Erosionsmessgeräte sowie mehrere Parzellen zur Überwachung von Anbausystemen in Abhängigkeit der Art der Bodenbearbeitung. Zur Untersuchung von Spurengasflüssen zwischen Boden und Atmosphäre wird der Forschungsbauernhof für TERENO mit zusätzlichen Klimastationen, einem Regenscanner, TDL-Systemen für N2O- und CH4-Flussmessungen, Oberflächenabfluss- und Bodenerosionsbeobachtungssystemen, einem drahtlosen Bodenfeuchte-Sensornetzwerk, einer Lysimeter-Station und einem Boden-Heizsystem ausgestattet.

 

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