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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-76980
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/7698/


Wochele, Sandra Maike

Modellierung räumlich differenzierter Wirkungen von atmosphärischen Stoffeinträgen auf Stoffumsetzungen und Stoffausträge aus Waldökosystemen in Deutschland

Modelling spatial differentiated impacts of atmospheric nitrogen input on matter conversion and leaching from forest ecosystems in Germany

Dokument1.pdf (6.613 KB) (md5sum: 52bf13768e006e40ae3b49c04a5a0162)

Kurzfassung in Deutsch

Naturnahe Ökosysteme sind seit mehreren Jahrzehnten hohen atmogenen Fremdstoffeinträgen ausgesetzt. In den letzten Dekaden konnten durch Maßnahmen zur internationalen Luftreinhaltung die Schwefeleinträge drastisch reduziert werden. Im Gegensatz dazu bleiben die luftgebundenen Einträge von reduziertem und oxidiertem Stickstoff mit im Mittel von 40 kg N ha-1 a-1 für Waldstandorte in Deutschland weiterhin auf einem sehr hohen Niveau. Die vorliegende Dissertation wurde im Rahmen des FuE-Vorhabens „Modellierung und Kartierung räumlich differenzierter Wirkungen von Stickstoffeinträgen in Ökosysteme im Rahmen der UNECE-Luftreinhaltekonvention“ des Umweltbundesamtes erarbeitet. Ziel war es zu untersuchen wie sich atmogene Stoffeinträge in Waldökosysteme gemeinsam mit der Klimaänderung auf die physiko-chemischen Eigenschaften von Waldböden, Nährstoffspeicherung und -austrag auswirken.
Im Rahmen der Arbeit wurde zunächst das an der Universität Lund, Schweden, entwickelte Versauerungsmodell SAFE an die am IMK-IFU entwickelte biogeochemische Modellumgebung MoBiLE in der Konfiguration Forest-DNDC gekoppelt. Zusätzlich wurde MoBiLE um eine Routine zur Aufnahme basischer Kationen erweitert. Auf Grundlage verschiedener Depositions- und Klimaszenarien wurden mit Hilfe des gekoppelten biogeochemischen Forest-DNDC-SAFE Modellsystems Prognosen für das Kohlenstoff/Stickstoff (C/N)-Verhältnis des Bodens sowie für die Austräge von Stickstoff in die Atmosphäre in Form des Treibhausgases N2O und für den Nitrataustrag in die Hydrosphäre erstellt. Zudem wurde die Veränderung der Basensättigung und des pH-Wertes für den Zeitraum 1880-2060 simuliert.
Die Simulationen wurden für 62 Level II Standorte Deutschlands und 3 Standorte des Forstbezirks Eberswalde durchgeführt. Im Rahmen von Szenarienstudien wurde untersucht, wie ein stärkerer Rückgang der atmogenen N-Deposition sich zukünftig auf die untersuchten Kenngrößen des Biosphäre-Atmosphäre-Hydrosphäre-Austauschs auswirkt.


Kurzfassung in Englisch

Semi-natural ecosystems are exposed to high atmospheric deposition for decades. In contrary to sulfur deposition which could be significantly reduced due to international conventions on air pollution prevention during the last decades, deposition of both, reduced and oxidized nitrogen is still on a very high level with in average 40 kg N ha-1 a-1 for forest ecosystems in Germany. The PhD thesis was done within the framework of the UBA project “Modeling and mapping of spatial differentiated impacts of nitrogen input to ecosystems within the framework of the UNECE – Convention of Air Pollution Prevention”. The aim was to study the impacts of atmospheric nitrogen deposition and climate change on physico-chemical properties of forest soils, nutrient storage and nutrient export.
The work concentrated initially on the coupling of the soil acidification model SAFE developed at the Lund University, Sweden, to the biogeochemical model framework MoBiLE which was developed at IMK-IFU. MoBiLE was applied in the module configuration Forest-DNDC. Additionally, MoBiLE was extended by a routine describing the uptake of base cations by plants.
Based on different deposition and climate scenario predictions of the soil C/N ratio, nitrogen losses (N2O emissions) into the atmosphere and via nitrate leaching into the hydrosphere were made using the biogeochemical Forest-DNDC-SAFE model. Additionally changes in base saturation and pH values were simulated for the period 1880-2060.
The coupled model Forest-DNDC-SAFE has been validated in two steps. Firstly, the MoBiLE adapted SAFE Version was compared to results of the original version of the InitSAFE model. Secondly, simulation results were validated against measured values of the Level II monitoring program.
Simulation results for 62 Level II sites in Germany and the three sites in the Eberswalde forest district, North-Eastern German Lowlands, show that the Forest-DNDC-SAFE model is able to reproduce site specific differences in soil acidification.
Scenario studies were used to investigate how possible reductions in atmogenic N-deposition affect the examined biogeochemical quantities.


SWD-Schlagwörter: Stickstoffeintrag , Deposition , Bodenversauerung , Modellierung , MoBiLE , SAFE
Freie Schlagwörter (englisch): nitrogen input , deposition , soil acidification , modelling , MoBiLE , SAFE
Institut: Dekanat Fakultät für Forst- und Umweltwissenschaften
Fakultät: Fakultät für Forst- und Umweltwissenschaften
DDC-Sachgruppe: Land- und Forstwirtschaft, Veterinärmedizin
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Butterbach-Bahl, Klaus (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 22.06.2010
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 24.08.2010
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