![Page 1: Aktueller Stand zur Implementierung der TERENO Observatorien](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022052318/628a210bda6e0d603a063129/html5/thumbnails/1.jpg)
Aktueller Stand zur Implementierung der TERENO Observatorien
Heye Bogena1
O. Bens6, P. Haschberger5, I. Hajnsek5, P. Dietrich2, E. Priesack3, T. Pütz1, J.C. Munch², H. Papen4, H.P. Schmid4, H. Vereecken1 & S.
Zacharias2
1Agrosphere Institute, Research Center Jülich, FZJ2Centre for Environmental Research Leipzig-Halle, UFZ3Institute of Soil Ecology, German Research Center Environment and Health, HMGU4Atmospheric Environmental Research Division, Karlsruhe Institute of Technology, KIT5German Aerospace Center, DLR6Helmholtz Centre Potsdam, German Research Centre for Geosciences, Potsdam, GFZ
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Page 2 Bogena et al.: TERENO - A new Network of Terrestrial Observatories for Environmental Research
Folgen des globalen Wandels in Deutschland
DürrenHitzebelastungenHochwässerWinterstürmeKrankheitsüberträger SturmflutenArtenverlustHangrutschungen
Regionen mit besonders hoher und komplexer Vulnerabilität
Aus:Rüdiger Glaser (2008)Klimageschichte Mitteleuropas1200 Jahre Wetter, Klima, Katastrophen
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Page 3 Bogena et al.: TERENO - A new Network of Terrestrial Observatories for Environmental Research
Nordostdeutsches Tiefland Observatorium
Koordination: GFZ
Harz / Mitteldeutsches Tiefland Observatorium
Koordination: UFZ
Eifel / Niederrheinische Bucht Observatorium
Koordination: FZJ
Bayrische Alpen / Voralpen Observatorium
Koordination: HMUG und KIT
Das TERENO Netzwerk
![Page 4: Aktueller Stand zur Implementierung der TERENO Observatorien](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022052318/628a210bda6e0d603a063129/html5/thumbnails/4.jpg)
Page 4 Bogena et al.: TERENO - A new Network of Terrestrial Observatories for Environmental Research
HYDROLOGIE KLIMA
Sozioökonomie
BIOLOGIE Bodenkunde
GROUND, AIR & SPACEBORNEOBSERVING SYSTEMS
Das TERENO Konzept
Interdisziplinäre Kooperation mit Universitäten und anderen nationalen und internationalen Institutionen
Nutzung neuester Mess- und Supercomputertechnik
Einrichtung gemeinsamer Messplattformen für die Erzeugung von langfristigen Umweltdaten
Kombination von Monitoring mit Experimenten
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Page 5 Bogena et al.: TERENO - A new Network of Terrestrial Observatories for Environmental Research
Atmosphäre
TerrestrischeBiosphäre
Terrestrische Hydrosphäre & Pedosphäre
ForschungszieleUntersuchung der Interaktionen und Rückkopplungen zwischen Böden, Vegetation und Atmosphäre
Überbrückung der Diskrepanz zwischen Messung, Model und Management
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Page 6 Bogena et al.: TERENO - A new Network of Terrestrial Observatories for Environmental Research
860m
Page 6
• Grünland Lysimeter werden entlang natürlicher Temperatur und Niederschlagsgradient versetzt• Untersuchung von Effekten auf
• Wasserhaushalt und Stofftransport sowie C/N Kreisläufe• die Vegetation und der mikrobiellen Aktivität (Prozesse/Populationen/Biodiversität)
Large-scale Climate-Feedback-Experiment TERENO SoilCan Wie adaptieren Grünland Ökosysteme gegenüber Klimawandel?
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Page 7 Bogena et al.: TERENO - A new Network of Terrestrial Observatories for Environmental Research
Rur Observatory
Ammer ObservatoryBode Observatory
Graswang
ΔTem
p~ 2.5 °C
ΔN
S ~ 700 mm
ΔTem
p~ 3 °C
ΔN
S ~ 500 mm
Uecker Observatory
Bad Lauchstädt
Halberstadt
Schäfertal
Unternogg
Weilheim
Wüstebach
Rollesbroich
Sehlhausen
Large-scale Climate-Feedback-Experiment TERENO SoilCan
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Page 8 Bogena et al.: TERENO - A new Network of Terrestrial Observatories for Environmental Research
TERENO - ICOS• ICOS Mission: “To provide the long-term observations required to understand the present state
and predict future behavior of the global carbon cycle and greenhouse gas emissions.”
• 5 TERENO haben eine Zusatzfinanzierung erhalten um den ICOS Standard zu erfüllen (z.B. Messgeräte für CH4 und N2O)
• TERENO ist Partner in ICOS-D -> Langfristige Finanzierung von technischen Mitarbeitern
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Page 9 Bogena et al.: TERENO - A new Network of Terrestrial Observatories for Environmental Research
Das Eifel/Niederrheinische Bucht Observatorium
![Page 10: Aktueller Stand zur Implementierung der TERENO Observatorien](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022052318/628a210bda6e0d603a063129/html5/thumbnails/10.jpg)
Page 10 Bogena et al.: TERENO - A new Network of Terrestrial Observatories for Environmental Research
Fichten im Uferbereich, © Röös / NLP Eifel
Einmündung Schwarzbach in Wüstebach nach Entfichtung © Röös / NLP Eifel
afterdeforestation
Time
Ecos
yste
m C
-Poo
lCutting
?
Das TERENO Testgebiet Wüstebach
![Page 11: Aktueller Stand zur Implementierung der TERENO Observatorien](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022052318/628a210bda6e0d603a063129/html5/thumbnails/11.jpg)
Page 11 Bogena et al.: TERENO - A new Network of Terrestrial Observatories for Environmental Research
HypothesesLong-term changes of the water balance with reduced water retention capacity, faster efflux with fast increasing and decreasing runoff peaks
Larger energy-input by direct solar radiation resulting soil warming, enhanced biological activity of the soil and higher conversion rates
Higher conversion rates of the litter layer, higher losses of the soil C-pools and change in biodiversity
Runoff, Erosion
Atmosphericforcing
cycling
Nutrient
Respiration
![Page 12: Aktueller Stand zur Implementierung der TERENO Observatorien](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022052318/628a210bda6e0d603a063129/html5/thumbnails/12.jpg)
Page 12 Bogena et al.: TERENO - A new Network of Terrestrial Observatories for Environmental Research
Instrumentierung des Wüstebach Testgebiets
Deforestation Area
Eddy-Flux Towers
Groundwater Wells
Soil MoistureSensor Network
SoilCan Lysimeter
Soil RespirationChambers
Runoff Gauging Stations
Sapflow and Dendrometer
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Page 13 Bogena et al.: TERENO - A new Network of Terrestrial Observatories for Environmental Research
Rainscanner®Weather radar
W,T
W,T
W,T
W,T
W,T
EC (open and closed path analyzer) (H2O, CO2)
Inlet funnel forgas analyzer
Ultra-sonic anemometer
Quantum Cascade laser (CH4, N2O)
H2O, CO2 Gradient Measurement System (Closed path analyzer)
Instrumentierung des Messturms
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Page 14 Bogena et al.: TERENO - A new Network of Terrestrial Observatories for Environmental Research
Instrumentatierung der AbflussmesstationenMeteorological sensor(rainfall, temperature, air humidity, wind direction, wind velocity)
Multi parameter probe(water temperature, electrical conductivity, pH, nitrate, chloride)
Automatic sampling system
Venturi-Gauging Weir(water level, drainage volume)
Data logger with remote transmission
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Page 15 Bogena et al.: TERENO - A new Network of Terrestrial Observatories for Environmental Research
Analysen WüstebachwasserWochenstichproben an 16 Entnahmestellen
Mittelwerte von TOC und DOC
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
WuW
01W
uW02
WuW
3W
uW4
WuW
5W
uW6
WuW
7W
uW8
WuW
9W
uW10
WuW
11W
uW12
WuW
13W
uW14
WuW
15W
uW16
mg/
L [mg/L]TOCDOC
Mittelwerte der Nitratkonzentrationen
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
WuW
01W
uW02
WuW
3W
uW4
WuW
5W
uW6
WuW
7W
uW8
WuW
9W
uW10
WuW
11W
uW12
WuW
13W
uW14
WuW
15W
uW16
mg/
L
Nitrat
![Page 16: Aktueller Stand zur Implementierung der TERENO Observatorien](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022052318/628a210bda6e0d603a063129/html5/thumbnails/16.jpg)
Page 16 Bogena et al.: TERENO - A new Network of Terrestrial Observatories for Environmental Research
Online Bodenfeuchte-Sensornetzwerk SoilNet
Sensoreinheit (im Boden)
überGrund
Router
Koordinator
Datenfernübertragung(GPRS)
Kommunikation zwischenRouter and Koordinator(Distance max. 4 km)
Kommunication zwischenSensoreinheit und Router (distance max. 100 m)
RS232
MODEM
GPRSvirtualRS232
„ControlPanel“Applikation Databank Web
Ökosystem
Büro
Bodenfeuchte-sensoren
Funkmodul
Batterie (4 Jahre)
Antenne
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Page 17 Bogena et al.: TERENO - A new Network of Terrestrial Observatories for Environmental Research
SoilNet im Wüstebach Testgebiet
150 Sensoreinheiten• 900 Bodenfeuchtesensoren• 600 Temperatursensoren• 300 Elektrische Leitfähigkeit
![Page 18: Aktueller Stand zur Implementierung der TERENO Observatorien](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022052318/628a210bda6e0d603a063129/html5/thumbnails/18.jpg)
Page 18 Bogena et al.: TERENO - A new Network of Terrestrial Observatories for Environmental Research
Bodenfeuchtemuster zwischen August bis November 2009
5 cm 20 cm
![Page 19: Aktueller Stand zur Implementierung der TERENO Observatorien](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022052318/628a210bda6e0d603a063129/html5/thumbnails/19.jpg)
Page 19 Bogena et al.: TERENO - A new Network of Terrestrial Observatories for Environmental Research
Dendrohydrologisches Messdesign zur Analyse von intraannuellen Wuchsreaktionen auf atmosphärische und hydrologische Variabilitäten
B. Neuwirth, GIUB Bonn
![Page 20: Aktueller Stand zur Implementierung der TERENO Observatorien](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022052318/628a210bda6e0d603a063129/html5/thumbnails/20.jpg)
Page 20 Bogena et al.: TERENO - A new Network of Terrestrial Observatories for Environmental Research
Jahresgänge auf Tagesbasis
4.8 11.8 18.8 25.8 1.9 8.9 15.9 22.9 29.9 6.10 13.10 20.10 27.10
Dendrometer (min, mean, max) vs. Soil Moisture
4.8 11.8 18.8 25.8 1.9 8.9 15.9 22.9 29.9 6.10 13.10 20.10 27.10
2,6
[mm]3,0
2,8
2,4
38
[%]42
40
36
4.8 11.8 18.8 25.8 1.9 8.9 15.9 22.9 29.9 6.10 13.10 20.10 27.10
40
[l/d]120
80
0
38
[%]42
40
36
Sap Flow vs. Soil Moisture
r = 0,42
r = - 0,36
B. Neuwirth, GIUB Bonn
![Page 21: Aktueller Stand zur Implementierung der TERENO Observatorien](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022052318/628a210bda6e0d603a063129/html5/thumbnails/21.jpg)
Page 21 Bogena et al.: TERENO - A new Network of Terrestrial Observatories for Environmental Research
Von der lokalen zur regionalen Skala…
Radiometer und Sensor Netzwerke (SoilNet)⇒ Kontinuierliches Monitoring
EMIRAD, PLMR, E-SAR⇒ Momentanaufnahmen
der Bodenfeuchte
loka
lre
gion
algl
obal
Testgebiete
Luftgestützte Kampagnen
Satelliten (e.g. SMOS)
Modelbasierte
Regionalisierung
E-SAR/PLMR BodenfeuchteRur Kampagne 2008
⇒ Kontinuierliches Monitoring
Geplante Flugkampagnen 2010
SMOS Cal/ValEMIRAD/HUT-2D/IR-Camera ESAR
12.5.2010 - 15.5.2010 3.-8.5.2010
22.6.2010 - 25.6.2010 Ende Juli 2010
![Page 22: Aktueller Stand zur Implementierung der TERENO Observatorien](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022052318/628a210bda6e0d603a063129/html5/thumbnails/22.jpg)
Page 22 Bogena et al.: TERENO - A new Network of Terrestrial Observatories for Environmental Research
TERENO DatenmanagementDas Datenmanagement sorgt für
• Sicherung der im Rahmen von TERENO erhobenen und erworbenen Daten
• Wahrung der Urheberrechte
• Regeln für die Nutzung der Daten innerhalb von TERENO und Datenweitergabe an Dritte
• den Aufbau einer homogenen Datenbank für die wissenschaftlichen Ergebnissen aus dem TERENO Konsortium
• einfache Breitstellung der Daten an eine breite Wissenschaftsgemeinde
![Page 23: Aktueller Stand zur Implementierung der TERENO Observatorien](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022052318/628a210bda6e0d603a063129/html5/thumbnails/23.jpg)
Page 23 Bogena et al.: TERENO - A new Network of Terrestrial Observatories for Environmental Research
TERENO Management Konzept
![Page 24: Aktueller Stand zur Implementierung der TERENO Observatorien](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022052318/628a210bda6e0d603a063129/html5/thumbnails/24.jpg)
Page 24 Bogena et al.: TERENO - A new Network of Terrestrial Observatories for Environmental Research
Lokale TERENO Datenbankstruktur
![Page 25: Aktueller Stand zur Implementierung der TERENO Observatorien](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022052318/628a210bda6e0d603a063129/html5/thumbnails/25.jpg)
Page 25 Bogena et al.: TERENO - A new Network of Terrestrial Observatories for Environmental Research
Pilot Datenmanagement ProjekteDrei Pilotprojekte sind bereits angelaufen zur Entwicklung und Testung von
Lokale Dateninfrastruktur für meteorologische, hydrologische und bodenkundliche Daten: FZJ – Eifel / Lower Rhine Valley Observatory
Lokale Dateninfrastruktur für BiodiversitätsdatenUFZ – Harz / Central German Lowland Observatory
Datenkommunikation und -austausch(alle Observatorien, Koordination FZJ)
![Page 26: Aktueller Stand zur Implementierung der TERENO Observatorien](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022052318/628a210bda6e0d603a063129/html5/thumbnails/26.jpg)
Page 26 Bogena et al.: TERENO - A new Network of Terrestrial Observatories for Environmental Research
TERENO Dataportal: Datenvisualisierung und -Zugang
![Page 27: Aktueller Stand zur Implementierung der TERENO Observatorien](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022052318/628a210bda6e0d603a063129/html5/thumbnails/27.jpg)
Page 27 Bogena et al.: TERENO - A new Network of Terrestrial Observatories for Environmental Research
TERENO Vision und Herausforderung Vorhersage terrestrischer Prozesse mit Hilfe von Fernerkundung und Modellen
Terrestrische ProzesseMulti-skalige Beobachtung mit nicht-invasivenTechnologien
SMOS
SAR
Weather-Radar
Radio-meter
EM
Evapotranspiration
AbflussBodenfeuchte
DatenmanagementVisualisierung
DatenassimilationGekoppelte Modellierung
Data FusionUpscaling
Super Computing
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Page 28 Bogena et al.: TERENO - A new Network of Terrestrial Observatories for Environmental Research
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!Weitere Informationen unter www.tereno.net