Forschung
HydroCrowd - Citizen Science in Hydrology
| Projektlaufzeit: | 2022-2025 |
| Standort: | Ecuador, Honduras, Tansania |
| Förderung: | Kurt-Eberhard-Bode-Stiftung |
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Principle investigators:
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Dr. Björn Weeser Prof. Dr. Suzanne Jacobs |
 Foto: S. Jacobs
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Der Klimawandel hat weltweite Auswirkungen auf die Wasserverfügbarkeit und das Auftreten extremer Wetterereignisse wie Überschwemmungen und Dürren. Verlässliche Wetter- und Wasserdaten werden dringend benötigt, um eine nachhaltige Wasserbewirtschaftung zu ermöglichen und Strategien zur Anpassung an den Klimawandel zu entwickeln. Die Beteiligung von Bürgern an der Datenerhebung, auch Bürgerwissenschaft genannt, gilt als vielversprechender Weg, um die Datenverfügbarkeit zu relativ geringen Kosten zu erhöhen, insbesondere in Ländern, in denen nur begrenzte Mittel für die Datenerhebung zur Verfügung stehen. Durch die Erprobung verschiedener Ansätze zur Einbindung von Bürgern in die Datenerhebung in Tansania, Honduras und Ecuador will HydroCrowd die Akzeptanz der Bürgerwissenschaft als validen Ansatz zur Datenerhebung stärken.
Für weitere Informationen:
> Projektwebsite |
Die Rolle der Natur für das menschliche Wohlergehen im sozial-ökologischen System des Kilimandscharo (Kili-SES) - SP1: Biodiversität und Bereitstellung von regulierenden NCP
| Projektlaufzeit: | 2020-2025 |
| Standort: | Mt. Kilimanjaro (Tansania) |
| Förderung: | Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) |
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Principle investigators:
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Prof. Dr. Lutz Breuer (PI)
PD Dr. Matthias Schleuning (Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum, PI)
Prof. Dr. Suzanne Jacobs (Co-PI) Dr. Subira Munishi (University of Dar es Salaam, Tanzanian counterpart)
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Derzeit ist nur unzureichend untersucht, wie Biodiversität die sogenannten Nature's Contributions to People (NCP) reguliert. Dies gilt insbesondere für Afrika, wo sowohl die biologische Vielfalt als auch die NCP wenig untersucht sind und sich deren Zustand vielerorts verschlechtert. In Kili-SES SP1 werden daher alle wesentlichen regulierenden NCP am Kilimandscharo durch eine Kombination bereits erhobener Daten (resultierend aus der Forschungsgruppe KiLi 1) sowie die Erfassung neuer Daten quantifiziert. Die Datenerhebung findet auf den ursprünglichen 65 Untersuchungsflächen von KiLi 1 statt. Folgende NCP werden ermittelt: Schaffung und Erhaltung von Lebensräumen, Bestäubung und Ausbreitung von Samen, Regulierung schädlicher Organismen und biologischer Prozesse, Schutz und Dekontamination von Böden und Sedimenten, Regulierung des Klimas (CO2 und andere Treibhausgase), Regulierung von Naturgefahren (Erdrutsche, extreme Hitze, Brände) sowie die Regulierung der zur Verfügung stehenden Wassermenge und -qualität. In Fällen, in denen diese NCP nicht direkt gemessen werden können (wie z.B. für Grundwasser-bezogene NCP), werden diese modellbasiert abgeschätzt. Darüber hinaus werden wir die Komponenten der biologischen Vielfalt erfassen, welche der Bereitstellung der NCP zu Grunde liegen; dies beinhaltet Erfassungen von einzelnen Arten, deren funktionellen Merkmalen sowie Abschätzungen der funktionellen Diversität. Durch die Erfassung der regulierenden NCP werden wir 1. bewerten, wie sich diese NCP über Klima- und Landnutzungsgradienten verändern, 2. identifizieren, welche Komponenten der Biodiversität zur Bereitstellung der NCP beitragen, 3. analysieren, wie die regulierenden NCP miteinander und mit weiteren materiellen und nicht-materiellen NCP in Beziehung stehen und potenzielle Synergien und Zielkonflikte identifizieren, und 4. untersuchen, wie anthropogene Treiber diese Beziehungen beeinflussen. Unser Projekt liefert wesentliche Grundlagen für zentrale Komponenten der Forschungsgruppe Kili-SES, z.B. bezüglich der Bereitstellung und Nachfrage von NCP am Kilimandscharo und deren Konsequenzen für menschliches Wohlbefinden. Hierdurch wird unser Projekt einen neuartigen Einblick in die Bedeutung der biologischen Vielfalt für die Bereitstellung von NCP in tropischen Gebirgen bieten.
Für weitere Informationen:
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  Fotos: S. Jacobs
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Auswirkungen des globalen Wandels auf hydro-biogeochemische Prozesse in tropischen Einzugsgebieten Kenias
| Projektlaufzeit: | 2023-2026 |
| Standort: | South West Mau (Kenia) |
| Förderung: | Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) |
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Principle investigators:
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Prof. Dr. Lutz Breuer (PI)
Prof. Dr. Suzanne Jacobs (Co-PI)
Dr. Frank Masese (University of Eldoret, PI)
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Partner:
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Prof. Dr. Mariana Rufino (TUM)
Dr. Christopher Martius (CIFOR-ICRAF)
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  Fotos: S. Jacobs
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Klima- und Landnutzungswandel haben einen erheblichen Einfluss auf hydro-biogeochemische Prozesse in den Tropen. Insbesondere für das tropische Afrika sind wissenschaftliche Kenntnisse über die Auswirkungen des globalen Wandels jedoch nur begrenzt vorhanden. Für eine nachhaltige Bewirtschaftung der Ressource Wasser ist dieses Wissen aber essentiell. Im vorliegenden Projekt wird ein Monitoringprogramm in vier Einzugsgebieten mit unterschiedlichen Landnutzungen (Tee- und Baumplantagen, kleinbäuerliche Landwirtschaft, natürlicher Bergregenwald) im Mau Forest in Kenia weitergeführt. Seit 2014 erfassen automatische Messsysteme nahezu lückenlos in 10-min Auflösung radarbasiert den Abfluss (über Wasserstands-Abfluss-Beziehung) sowie mittels UV-Spektrometrie die Konzentrationen von NO3, DOC und Schwebstoffen (über Trübungs-Schwebstoff-Beziehung). Zudem werden wöchentlich die Konzentrationen stabiler Wasserisotope gemessen. Während in der 1. Projektphase die Messsysteme etabliert und grundlegende Kenntnisse über den Zusammenhang zwischen Landnutzung und Wasserquantität/qualität gewonnen wurden, zielt die 2. Projektphase auf ein verbessertes Prozessverständnis sowie Projektionen zum Klima- und Landnutzungswandel ab. Hierzu sind drei Arbeitspakete (AP) vorgesehen. In AP1 wird das Messprogramm und die dazu notwendigen Wartungsmaßnahmen durchgeführt. Als Ergebnis wird zum Projektende ein 10-jähriger Datensatz der genannten Parameter Open Access zur Verfügung gestellt. AP2 fokussiert auf die Prozessidentifikation mittels statistischer Verfahren und analysiert systematische zeitliche Variationen (Tagesgänge, saisonale Einflüsse) mittels Wavelet-Funktionen. Im Rahmen automatisierter Hysterese- Untersuchungen der Konzentration-Abfluss-Dynamik werden Transport- und Mobilisierungsprozesse der genannten Wasserinhaltsstoffe ermittelt. Zudem wird das Konzept der „hydrologischen Signaturen“ auf „hydro-biogeochemische Signaturen“ übertragen und so ein Werkzeug entwickelt, mit dem man den Chemismus von Fließgewässern vergleichend charakterisieren und das hydro-biogeochemische Prozessverhalten beschreiben kann. In AP3 werden datenbasierte Modelle auf Basis des Deep Learning entwickelt, um sowohl den Abfluss als auch die Wasserqualitätsparameter zu simulieren. Dabei werden neueste Long Short-Term Memory (LSTM) Verfahren herangezogen, die auch räumliche (Landnutzung) und zeitliche (Klimazeitreihen) Prädiktoren berücksichtigen. Zur Modellvalidierung werden die in AP2 auf der Basis von Feldmessungen berechneten Wavelets, Hysteresen und hydro-biogeochemischen Signaturen mit denen verglichen, die auf der Basis der LSTM Modelle berechnet werden. Unter Verwendung der LSTM mit räumlich-zeitlichen Prädiktoren sollen abschließend Projektionen zum Klima- und Landnutzungswandel berechnet werden. Genutzt werden hierfür neueste CORDEX Simulationen für regionale Klimaszenarien und eigens erstellte Landnutzungsszenarien basierend auf multitemporalen Landnutzungsklassifikationen. |
Integrated Nitrogen Studies in Africa (INSA) - WP2: Nitrogen lateral and deposition fluxes
| Projektlaufzeit: | 2020-2025 |
| Standort: | Afrika |
| Förderung: | EU H2020 MSCA-RISE |
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Principle investigators:
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Prof. Dr. Lutz Breuer (PI)
Prof. Dr. Suzanne Jacobs (Co-PI)
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Partner:
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14 Forschungs- und Hochschuleinrichtungen und 2 nichtakademische Organisationen aus 5 europäischen Ländern (Belgien, Dänemark, Frankreich, Deutschland und den Niederlanden) und 7 afrikanischen Ländern (Benin, Kamerun, Côte d'Ivoire, Kenia, Nigeria, Senegal, Südafrika) |
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Die rostroten Böden in vielen Teilen Afrikas weisen einen Mangel an Nährstoffen wie Stickstoff auf. Die Zufuhr von Stickstoff ist von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass die Ernteerträge nicht weiter sinken; zu viel Stickstoff kann jedoch auch die Qualität von Luft, Wasser und Boden beeinträchtigen. Die Verbesserung der Stickstoffflüsse und -budgets kann eine entscheidende Rolle für die landwirtschaftliche Produktion und die Freisetzung von Stickstoff in die Umwelt spielen, da sie als Hilfsmittel für die Abschätzung des Abbaus oder der Anreicherung verwendet werden. Das von der EU finanzierte INSA-Projekt wird eine interoperable Plattform für Stickstoff in Afrika schaffen, die das Bewusstsein für Herausforderungen, Risiken und Möglichkeiten für ein verbessertes Stickstoffmanagement schärft. Ein Netzwerk von Wissenschaftlern aus Europa und Afrika wird eine erste Bewertung des Stickstoffs in Afrika vornehmen. Dies wird dazu beitragen, innovative Aspekte der Forschung zu gezielten Fragen zu entwickeln, den Dialog zwischen verschiedenen Forschergruppen aufrechtzuerhalten, Informationen an die Öffentlichkeit weiterzugeben und Bildungsaktivitäten zu verstärken.
Für weitere Informationen:
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