Der Nordosten Deutschlands, in dem sich das vom GFZ betriebene Observatorium TERENO-NO befindet, ist eine der Regionen in Deutschland, die am stärksten vom globalen Wandel betroffen sind. Die Hauptforschungsschwerpunkte sind das Verständnis der regionalen Auswirkungen des globalen Wandels auf die Erdoberfläche und den oberflächennahen Bereich (Landschaftsentwicklung, Hydrologie und Kohlenstoffhaushalt) sowie der Einfluss der Erdoberfläche auf die Atmosphäre und das Klima durch Treibhausgasflüsse. Aktuelle Beobachtungen durch umfassende Überwachung werden mit langfristigen Proxy-Zeitreihen auf der Grundlage von Paläoklimaarchiven wie Seesedimenten und Baumringchronologien verknüpft. So können wir die jüngsten Trends im Kontext der langfristigen zeitlichen Variabilität der betreffenden Systeme bewerten. Die Untersuchung langer Zeitreihen des Klimawandels und der Landschaftsentwicklung basiert auf der Hypothese, dass beobachtete jüngste Trends nur im Zusammenhang mit fundierten Kenntnissen über langfristige Trends und die ihnen zugrunde liegenden Prozesse zuverlässig bewertet werden können.
Die komplexen Zusammenhänge und Rückkopplungsmechanismen der verschiedenen Teile der terrestrischen Systeme erfordern einen interdisziplinären Forschungsansatz. Wichtige System-Variablen, die im Rahmen von TERENO observiert werden, sind u.a. Verlagerungs- und Austauschprozesse von Wasser, Materie und Energie im Grundwasser-Boden-Vegetation-Atmosphäre-System, langfristige Veränderungen des Aufbaus und der Arbeitsweise von Mikroorganismen, der Flora und Fauna, sowie sozioökonomischer Rahmenbedingungen, die mit ausreichender zeitlicher und räumlicher Auflösung bestimmt werden müssen.
Es ergeben sich folgende wissenschaftliche Fragestellungen:
- Welchen Einfluss haben die erwarteten Klimaänderungen auf Grundwasser, Böden, Vegetation und Oberflächengewässer?
- Wie beeinflussen Rückkopplungsmechanismen terrestrische Wasser- und Materieflüsse (z.B. Austauschprozesse zwischen Erdoberfläche und Atmosphäre)?
- Welche direkten Einflüsse haben Veränderungen der Boden- und Landnutzung auf den Wasserhaushalt, die Bodenfruchtbarkeit, die Biodiversität und das regionale Klima?
- Was sind die Auswirkungen großflächiger anthropogener Eingriffe (z. B. die Gewinnung mineralischer Rohstoffe, Abholzung) auf terrestrische Systeme?
Die von TERENO erstellten Langzeitdatensätze sollen zukünftig maßgeblich zur Validierung, Weiterentwicklung und Integration von terrestrischen Modellen beitragen, wie z. B. Grund- und Bodenwasserhaushaltsmodelle, Modelle zur regionalen Klima- und Wetterprognose, Luftqualitäts- und Abflussratenmodelle, forst- und agrarökonomische Modelle sowie Modelle zur Biodiversifikation und sozioökonomische Modelle.
Integrative Modellierungsverfahren können die Verwaltung land- und forstwirtschaftlicher Ökosysteme umfassend unterstützen. Z.B. durch die Optimierung von Bewässerungssystemen sowie die Entwicklung von Frühwarnsystemen für Unwetter und Überschwemmungen, integrierte Kontrollsysteme für wasserwirtschaftliche Ausbauten sowie Systeme zur Überwachung der Qualität von Luft, Grundwasser und Oberflächengewässern.
Datenmanagement
Die Arbeitsgruppen in TERENO-Nordost werden beim Erheben, der Bereitstellung, der Integration, der Verwaltung und dem Austausch von heterogenen digitalen Ressourcen unterstützt. Das Datenmanagement regelt die Datenspeicherung und sichert den internen und externen Datenzugriff über standardisierte Austauschformate und damit die Datenbereitstellung in der zentralen TERENO-Portalanwendung Data Discovery Portal.
Kontakt: Nils Brinckmann
Geoarchive
Komplexe Daten zur Klima- und Landschaftsentwicklung werden erhoben. Diese werden kombiniert, um daraus verbesserte Vorhersagen für die Zukunft ableiten zu können. Dafür werden insbesondere Seesedimente und Baumjahresringe ausgewertet und analysiert; hinzu kommen Proben von archäologischen und fossilen Hölzern sowie von Paläoböden.
Kontakt: Dr. Gerd Helle (Dendrochronologie und -ökologie)
Kontakt: Dr. Birgit Schröder (Seesedimente und Klimarekonstruktion)
Geofernerkundung
Im Testfeld DEMMIN werden Daten zur Vegetation, zum Boden und zu den Austauschprozessen zwischen Boden und Atmosphäre erfasst. Die Geländedaten werden mit flugzeug- und satellitengestützten Informationen aus der Fernerkundung verglichen. Diese Algorithmen lassen sich schließlich auf Gebiete übertragen, für die zwar Fernerkundungs- aber nur wenige Geländedaten vorliegen. Somit lassen sich effizient regionale Erkenntnisse über den Umweltzustand gewinnen.
Kontakt: Dr. Sibylle Itzerott
Geomikrobiologie
Als Bestandteil der Helmholtz-Nachwuchsgruppe MicroCene>> beschäftigt sich die Arbeitsgruppe Geomikrobiologie mit dem mikrobiellen Kohlenstoffkreislauf von Mooren. Auf Basis molekularer Methoden werden Schlüsselorganismen des Methankreislaufes verschiedener Moortypen identifiziert, quantifiziert und hinsichtlich ihrer Ökologie charakterisiert. Die Gruppe trägt damit zum Prozessverständnis aktueller Spurengasflüsse bei und schafft die Basis, die Verbreitung und Aktivität mikrobieller Gemeinschaften in Jahrtausende alten Moorbohrkernen interpretieren zu können. Ziel der Arbeiten ist, den Einfluss mikrobieller Gemeinschaften auf die Spurengasflüsse im Zuge der natürlichen und anthropogen bedingten Genese von Mooren besser abschätzen zu können. Untersuchungsstandorte sind die naturnahen, oligo- und mesotrophen Kesselmoore des Müritz Nationalparks, das küstennahe Hütelmoor sowie der eutrophe Polder Zarnekow.
Kontakt: Prof. Susanne Liebner
Hydrologie
Im Großen Fürstenseer See und in seinem Einzugsbiet (Müritz-Nationalpark) wird detailliert die Dynamik von Wasser und Stoffen zwischen fließendem Wasser, dem Gewässersediment und dem Grundwasser untersucht. Darüber hinaus werden an verschiedenen Abflusspegeln Messstationen betrieben, um die Wasserqualität über einen längeren Zeitraum zu beobachten. Zusammengefasst werden Aussagen über den Landschaftswasserhaushalt in der Region gegeben.
Kontakt: Dr. Theresa Blume
Helmholtz-Nachwuchsgruppe TEAM (Trace Gas Exchange in the Earth–Atmosphere System on Multiple Scales)
Untersucht werden die Austauschprozesse zwischen terrestrischen Systemen und der Atmosphäre auf verschiedenen zeitlichen und räumlichen Skalen. Damit soll das Verständnis der biologischen, chemischen und physikalischen Prozesse, die den Austausch von Energie und Treibhausgasen zwischen Boden, Vegetation und Atmosphäre steuern, verbessert werden. Die Bestimmung der Gasflüsse zwischen Ökosystem und Atmosphäre erfolgt in einem wiedervernäßten Moor der Peene bei Zarnekow/Dargun mit der sogenannten Eddy-Kovarianz-Methode. Diese mikrometeorologische Methode wird sowohl von Messtürmen als auch helikopter- oder flugzeuggestützt eingesetzt, um unterschiedlich große Flächen zu erfassen.
Kontakt: Prof. Torsten Sachs
TERENO Data Discovery Portal
All TERENO-NO data can be accessed via the Data Discovery Portal. Further information can be found at www.TERENO.net.
Eddy-Kovarianz-Flusstürme
Bestehend aus Schallanemometern, schnellen Hochpräzisions-Gasanalysatoren mit offenem und/oder geschlossenem Messpfad (H2O, CO2, CH)
Meteorologischer Stationen
Ein Netz meteorologischer Stationen, die Luft- und Bodentemperatur, relative Luftfeuchtigkeit, Luftdruck, Niederschlag, Windrichtung und -geschwindigkeit, ein- und ausgehende kurz- und langwellige Strahlung liefern
Dynamik der Wasserspeicherung
Überwachung der Dynamik der Wasserspeicherung durch terrestrische In-situ-Gravimetrie
Messung der kosmischen Strahlung mit Neutronen und GNSS-Reflektometrie
Messung der Bodenfeuchte mit kosmischen Neutronenstrahlen und GNSS-Reflektometrie in großen Gebieten
Grundwassermessnetz
Beobachtung der Abschirmung des Kronendachs
Überwachung der Interzeption durch das Kronendach durch Messung des Durchflusses und des Stammabflusses mit hoher zeitlicher Auflösung in 7 verschiedenen Waldbeständen
Dendrometer messen das Wachstum von Bäumen, indem sie selbst kleinste Veränderungen des Stammumfangs erfassen und so wertvolle Einblicke in die Entwicklung des Baumes im Laufe der Zeit liefern.
Im Rahmen von TERENO Nord-Ost werden am GFZ zahlreiche Bachelor- Master- oder Doktorarbeiten betreut.
2024
Rasche, Daniel (2024): Cosmic-Ray Neutron Sensing for the estimation of soil moisture : From the atmosphere to the near-surface and to larger depths [Betreuung GFZ: A. Güntner]. https://doi.org/10.25932/publishup-63646
2023
Harfenmeister, Katharina (2023): Agricultural Monitoring of Winter Wheat and Winter Barley Using Sentinel-1 Data. [Betreuung GFZ: S. Itzerott, D. Sprengler] https://doi.org/10.14279/depositonce-19194
Nwosu, Ebuka Canisius (2023): Sedimentary DNA-based reconstruction of cyanobacterial communities from Lake Tiefer See, NE Germany, for the last 11,000 years. [Betreuung GFZ: S. Liebner] https://doi.org/10.25932/publishup-56359
Reich, Marvin (2023): Advances in hydrogravimetry: terrestrial gravimeters as field tools for hydrological applications. [Betreuung GFZ: A. Güntner] https://doi.org/10.25932/publishup-60479
2022
Balting, Daniel (2022): A past, present, future perspective on the European summer climate: A study based on climate proxies, climate observations and climate models (Uni Bremen). https://media.suub.uni-bremen.de/handle/elib/5821
Wilke, Henriette (2022): Integration hochaufgelöster Geoelektrik in die multimethodische Untersuchung von Grundwasserfließsystem und Wasserhaushalt am Beispiel eines Jungmoränengebietes in Mecklenburg-Vorpommern. [Betreuung GFZ: T. Blume, A. Güntner] https://doi.org/10.14279/depositonce-16230
Unger, Victoria R. (2022): Microbial community dynamics and methane cycling in rewetted temperate fens. https://doi.org/10.18453/rosdok_id00003627
2020
Mitzscherling, Julia (2020): Microbial communities in submarine permafrost and their response to permafrost degradation and warming. [Betreuung GFZ: S. Liebner, D. Wagner]https://doi.org/10.25932/publishup-47124
Müller, Carolina. (2020): Late Holocene Environmental Reconstructions Using Pollen: from Morphological Spectra to Stable Isotopes. PhD Thesis, Berlin: FU Berlin. http://dx.doi.org/10.17169/refubium-28092
Vallentin, Claudia (2020): Remote Sensing for Precision Agriculture: Yield mapping and delineation of management zones with multispectral satellite imagery and GIS data. [Betreuung GFZ: H. Kaufmann]https://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/12327
2018
Ott, F. (2018): Late Glacial and Holocene climate and environmental evolution in the southern Baltic lowlands derived from varved lake sediments. [Betreuung GFZ: A. Brauer]
2017
Blasch, G. (2017): Multitemporal Soil Pattern Analysis for Organic Matter Estimation at Croplands using Multispectral Satellite Data. Dissertation, Technische Universität Berlin. [Betreuung GFZ: S. Itzerott, D. Spengler/1.4]
Heine, I. (2017): Monitoring of groundwater influenced lakes in northeastern Germany and Poland using remote sensing archive data. Dissertation, Technische Universität Berlin. [Betreuung GFZ: S. Itzerott/1.4 und A. Brauer/5.2]
Herbrich, M. (2017): Einfluss erosionsbedingter Pedogenese auf Wasser- und Stoffbilanzen ackerbaulich genutzter Parabraunerden mittels wägbarer Lysimeter. Dissertation, Universität Potsdam. [Arbeit mit Nutzung der TERENO-NO-Infrastruktur im Quillow-EZG]
Sachße, Hannah (2017): Modeling evapotranspiration over a coastal fen in Mecklenburg and comparison with eddy covariance measurements. BSc Thesis, Universität Potsdam.
Schneider, T. (2017): Paläoböden im Teilgebiet Serrahn des Müritz-Nationalparks: Stratigraphie, Genese und landschaftsgeschichtliche Aussage. Masterarbeit, Universität Potsdam. [Betreuung GFZ: K. Kaiser/WVB]
Schulz, L. (2017): Böden und ihr landschaftsgeschichtliches Potenzial in einem „Altwald" (NSG Kiecker, Kreis Uckermark/Brandenburg). Bachelorarbeit, Technische Universität Berlin. [Betreuung GFZ: K. Kaiser/WVB]
Wilken, F. (2017): Monitoring and modeling of soil organic carbon redistribution in small agricultural catchments in the Uckermark region, Germany. Dissertation, Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg. [Betreuung GFZ: R. Hüttl/WVB]
2016
Baur, J. (2016): Vergleich gemessener und modellierter Regenenergie – Unsicherheiten im grundlegenden Antrieb der Bodenerosion. Bachelorarbeit, Universität Augsburg. [Arbeit mit Nutzung der TERENO-NO-Infrastruktur im Quillow-EZG]
Breitbach, C. (2016): Geowissenschaftliche Prospektion frühholozäner Baumreste im Giesenschlagsee (Mecklenburgische Seenplatte). Diplomarbeit, Universität Potsdam. [Betreuung GFZ: K. Kaiser/WVB]
Dräger, N. (2016): Holocene climate and environmental variability in NE Germany inferred from annually laminated lake sediments. Dissertation, Universität Potsdam. [Betreuung GFZ: A. Brauer/5.2]
Klos, F. (2016): Kolluvien und Paläoböden im Umfeld des Tiefen Sees bei Hohengüstow (Uckermark) und des Tiefen Sees bei Klocksin (Mecklenburg) als Indikatoren der historischen Bodenerosion. Masterarbeit, Technische Universität Bergakademie Freiberg. [Betreuung GFZ: K. Kaiser/WVB]
Knuhr, K. (2016): Dendroklimatologische Untersuchungen an Fichten in Süddeutschland. Masterarbeit, Universität Potsdam. [Betreuung I. Heinrich/5.2]
2015
Fleischer, F. (2015): Räumliche Variabilität von Kronendurchlass in verschiedenen Beständen des Müritz-Nationalparks. Bachelorarbeit, Martin-Luther Universität Halle-Wittenberg. [Betreuung GFZ: J. Dreibrodt/5.4]
2014
Fischer, L. (2014): Auswertung multitemporaler thermaler Fernerkundungsdaten zur Analyse der Oberflächenbedeckung. Bachelorarbeit, Beuth-Hochschule für Technik Berlin. [Betreuung GFZ: D. Spengler/1.4]
Keller, N. (2014): Die Entwicklung der Mittleren Havel im Spätholozän: Wasserstände und Beziehungen zur Besiedlung. Diplomarbeit, Universität Marburg. [Betreuung GFZ: K. Kaiser/CGR]
Liang, W. (2014): Growth response of Scots pine to climate variability derived from quantitative wood anatomy. Dissertation, Universität Potsdam. [Betreuung GFZ: I. Heinrich/5.2]
Mitschke, S. (2014): Analyse multitemporaler thermaler In-situ-Messdaten im Vergleich zu thermalen Fernerkundungsbilddaten. Bachelorarbeit, Beuth-Hochschule für Technik Berlin. [Betreuung GFZ: D. Spengler/1.4]
Monterrubio Coll, G. (2014): Analysis of the growth of Pinus sylvestris and Quercus petraea from their tree rings and climatic series in northeastern Germany between 1920-2009; basis for understanding their growth in the next years under climate change scenario. Bachelorarbeit, University of Barcelona / Humboldt-Universität zu Berlin. [Betreuung GFZ: I. Heinrich/5.2]
Müller, V. (2014): Landschaftsgeschichtliches Potenzial von Boden-Sediment-Sequenzen am Hinnensee, Müritz-Nationalpark. Diplomarbeit, TU Dresden. [Betreuung GFZ: E. Dietze/5.2]
Spengler, D. (2014): Charakterisierung von Getreidearten aus hyperspektralen Fernerkundungsdaten auf der Basis von 4D-Bestandsmodellen. Dissertation, Technische Universität Berlin. [Betreuung GFZ: H. Kaufmann/1.4]
Schneider, T. (2014): Historischer Landnutzungswandel im Quillow-Einzugsgebiet in der Uckermark (Brandenburg) unter besonderer Berücksichtigung der Gemarkung Christianenhof und Umgebung. Bachelorarbeit, Hochschule für Nachhaltige Entwicklung Eberswalde. [Betreuung GFZ: K.. Kaiser/CGR]
Schulze, N. (2014): Dynamische Klima-Wachstumsverhältnisse entlang eines Bodenfeuchtegradienten am Beispiel von Jahrringbreitenmessungen der Buche am Schweingartensee im Müritz-Nationalpark. Masterarbeit, Universität Potsdam. [Betreuung GFZ: I. Heinrich/5.2]
Wolf, C. (2014): Dendroklimatologische Analyse von Fagus sylvatica in NO-Deutschland. Masterarbeit, Universität Potsdam. [Betreuung GFZ: I. Heinrich/5.2]
2013
Bieber, A. (2013): Dendroklimatologie der Eiche in Nord-Polen. Masterarbeit, Freie Universität Berlin. [Betreuung GFZ: I. Heinrich/5.2]
Czymzik, M. (2013): Mid- to Late Holocene flood reconstruction from two varved sediment profiles of pre-alpine Lake Ammersee (southern Germany). Dissertation, Universität Potsdam. [Betreuung GFZ: A. Brauer/5.2]
Freund, M. (2013): European drought reconstruction of the past 400 years - An isotope-climate net-work approach. Masterarbeit, Freie Universität Berlin. [Betreuung GFZ: G. Helle/5.2]
Graventein, H. (2013): Geomorphologische und sedimentologisch-bodenkundliche Befunde zur Paläohydrologie des Großen Fürstenseer Sees im Müritz-Nationalpark (Mecklenburg-Vorpommern). Diplomarbeit, Universität Marburg. [Betreuung GFZ: K. Kaiser/CGR]
Heupel, K. (2013): Ein Algorithmus zur Selektion optimaler Rapid-Eye Daten zur Unterscheidung von Bodenarten in Mecklenburg-Vorpommern. Bachelorarbeit, Humboldt-Universität Berlin [Betreuung GFZ: S. Itzerott/1.4]
Klinke, R. (2013): Erfassung von Fruchtarten aus RapidEye Zeitreihendaten im Vergleich verschiedener Klassifikationsverfahren. Diplomarbeit, Universität Potsdam [Betreuung GFZ: S. Itzerott/1.4]
Knorr, A. (2013): Klimasignale in Jahrring- und Zellparametern von Pinus sylvestris in Nord-Polen: Parametervergleich und mehrhundertjährige Rekonstruktion. Diplomarbeit, Universität Potsdam. [Betreuung GFZ: I. Heinrich/5.2]
Kubicka, D. (2013): Dendroklimatologische Analyse von Jahrringbreiten der Kiefer entlang eines Feuchtegradienten am nördlichen Ufer des Hinnensees in Nordostdeutschland. Bachelorarbeit, Universität Potsdam. [Betreuung GFZ: I. Heinrich/5.2]
Pohlmann, S. (2013): Dendroklimatologische Analyse von Jahrring-Parametern der Eiche und deren Modifikation entlang eines Feuchtegradienten am nördlichen Ufer des Hinnensees in Nordost-Deutschland. Diplomarbeit, Humboldt-Universität zu Berlin. [Betreuung GFZ: I. Heinrich/5.2]
Pritzkow, C. (2013): Climate growth relationships derived from multi-proxies of Scots pine in Sweden. Masterarbeit, Universität Potsdam. [Betreuung GFZ: I. Heinrich/5.2]
Schedel, R. (2013): Untersuchung klimatischer und anthropogener Einflüsse auf die limnische Sedimentation im Tiefen See Klocksin anhand der Mikrofazies und XRF-Scanner Messungen. Diplomarbeit, Universität Potsdam. [Betreuung GFZ: A. Brauer/5.2]
Spiesky, D. (2013): Changes in the biochemical composition of tree rings from Pinus sylvestris after fire events in Brandenburg. Diplomarbeit, Universität Potsdam. [Betreuung GFZ: I. Heinrich/5.2]
Steinberg, A. (2013): Determination of real thermal inertia by using multi-temproal thermal remote sensing data. Bachelorarbeit, Universität Potsdam. [Betreuuung GFZ: H. Kaufmann, D. Spengler/1.4]
Stender, V. (2013): Aufbau einer Dateninfrastruktur für Sensordaten im Umweltmonitoringsystem TERENO Nordost. Masterarbeit, Hochschule Anhalt. [Betreuung GFZ: J. Klump/CeGIT]
2012
Dreibrodt, J. (2012): Parametrization, calibration and validation of the groundwater model MODFLOW. Masterarbeit, Universität Göttingen. [Betreuung GFZ: T. Blume/5.4]
Koch, P. (2012): Seespiegeldynamik in Nordostdeutschland im Bereich der mecklenburgischen-brandenburgischen Seenplatte: Trends, Ursachen, Auswirkungen. Diplomarbeit, Universität Marburg. [Betreuung GFZ: K. Kaiser/CGR]
Mellmann, W. (2012): Zur Paläohydrologie des Tiefen Sees der Klocksiner Seenkette - Untersuchungen an Uferstrukturen und Litoralsedimenten. Diplomarbeit, Universität Greifswald. [Betreuung GFZ: A. Brauer/5.2]
Pieper, H. (2012): Der Einfluss von Vulkanausbrüchen auf das Wachstum mitteleuropäischer Bäume in Nordostdeutschland während des letzten Millenniums. Diplomarbeit, Universität Potsdam. [Betreuung GFZ: I. Heinrich/5.2]
Tillack, A. (2012): Estimation of seasonal leaf area index in an alluvial forest using high resolution satellite-based vegetation indices. Masterarbeit, Technische Universität Berlin. [Betreuung GFZ: A. Clasen/1.4]
Zoglauer, D. (2012): Dynamik der Wassernutzungseffizienz und des Jahrringwachstums von Eichen nordostdeutscher Standorte. Diplomarbeit, Universität Potsdam. [Betreuung GFZ: G. Helle/5.2]
2010
Dreibrodt, J. (2010): Historische hydrologische Veränderungen im Einzugsgebiet des Großen Fürstenseer Sees bei Neustrelitz, Mecklenburg-Vorpommern. Bachelorarbeit, Universität Potsdam. [Betreuung GFZ: A. Brauer/5.2]
Die Kooperation in den Observatorien geht über die beteiligten sechs Helmholtz-Zentren hinaus, weitere außeruniversitäre Forschungseinrichtungen und Hochschulen sind eingebunden. Das GFZ kooperiert insbesondere mit den folgenden weiteren Einrichtungen:
- Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF)
- Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)
- Deutsches Archäologisches Institut (DAI)
- Humboldt-Universität zu Berlin
- Technische Universität Berlin
- Brandenburgische Technische Universität Cottbus
- Universität Greifswald
- Universität Potsdam
- Universität Rostock
- Polnische Akademie der Wissenschaften
Kontakt
