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TRR 32: Muster und Strukturen in Boden-Pflanzen-Atmosphären-Systemen: Erfassung, Modellierung und Datenassimilation
Fachliche Zuordnung
Geowissenschaften
Agrar-, Forstwissenschaften und Tiermedizin
Chemie
Mathematik
Agrar-, Forstwissenschaften und Tiermedizin
Chemie
Mathematik
Förderung
Förderung von 2007 bis 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 15232683
Der Kreislauf von Energie, Wasser und Kohlenstoff durch Boden, Vegetation und Atmosphäre beeinflusst die Verteilung und Qualität des Lebens auf der Erde. Mit dem rasanten Wachstum der Weltbevölkerung und ihrer Bedürfnisse wird die nachhaltige und effiziente Bewirtschaftung und Verteilung unserer natürlichen Ressourcen wichtiger denn je. Der Sonderforschungsbereich Transregio 32 fokussiert auf ein besseres Verständnis der Prozesse und Interdependenzen innerhalb und zwischen Boden, Vegetation und Atmosphäre. Dies ist unabdingbar für verlässlichere Wetter- und Klima-Modelle und genauere Vorhersagen für den Wasser- und CO2-Transport und ermöglicht dadurch eine bessere Bewirtschaftung der natürlichen Ressourcen. Räumliche und zeitliche Muster im Boden-Vegetation-Atmosphäre Kontinuum spielen hierbei eine zentrale Rolle. So beeinflusst zum Beispiel die landwirtschaftliche Nutzung - Weizen unmittelbar neben Rüben oder Kartoffeln neben Mais - den Austausch von Wasser, CO2 und Wärme zwischen Boden und Atmosphäre. Alle Prozesse sind untrennbar miteinander verflochten, wodurch komplexe Rückkopplungen und Reaktionen des Systems auf den verschiedenen räumlichen und zeitlichen Skalen entstehen.Das Ziel des TR32 ist es, die Herkunft von und die Wechselbeziehungen zwischen den räumlichen und zeitlichen Mustern der einzelnen Komponenten innerhalb des Boden-Vegetation-Atmosphäre-Systems mit Hilfe innovativer Monitoring- und Modellierungsansätze besser zu verstehen. Räumliche und zeitliche Strukturen von physikalischen Parametern (z. B. bodenhydraulische Leitfähigkeit), Zustandsgrößen (wie Bodenfeuchtigkeit oder Lufttemperatur) und Prozessen (z. B. Flüsse von CO2, Wasser und Wärme) können auf allen Skalen beobachtet werden. Die Erkennung dieser Muster und das Verstehen der vorhandenen Wechselwirkungen sind erforderlich, um die unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Skalen in numerischen Modellen darzustellen.
DFG-Verfahren
Transregios
Abgeschlossene Projekte
- A03 - Inverse Modellierung von Mustern hydraulischer Bodeneigenschaften aus nichtinvasiven elektrischen Messungen (Teilprojektleiter Huisman, Johan ; Kemna, Andreas )
- A04 - Gekoppelte Simulation von Mehrphasenströmungen und NMR/SIP Signaturen in rekonstruierten, natürlichen porösen Medien mit der Lattice Boltzmann Methode (Teilprojektleiter Ahrenholz, Benjamin ; Krafczyk, Manfred )
- B01 - Netto-CO2-Flüsse und Rückkopplungen zwischen heterogenen Bodenstrukturen und der Atmosphäre auf der Feldskala (Teilprojektleiter Herbst, Michael ; Shao, Yaping ; Vereecken, Harry )
- B03 - Raumzeitliche Muster von Q(10)-Werten zur verbesserten Modellierung der heterotrophen Bodenrespiration (Teilprojektleiter Amelung, Wulf ; Welp, Gerhard )
- B04 - 3D integrative Modellierung und Upscaling der Wurzelwasseraufnahme (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Javaux, Ph.D., Mathieu ; Schnepf, Andrea ; Vanderborght, Jan )
- B05 - Hochskalieren von räumlich-zeitlichen pflanzenbaulichen Prozessen (Teilprojektleiter Ewert, Frank ; Langensiepen, Matthias ; Van Wijk, Mark ; Waske, Björn )
- B06 - Geophysikalische Charakterisierung von Mustern in funktionellen und strukturellen Bodeneigenschaften und -prozessen (Teilprojektleiter Huisman, Johan ; Kemna, Andreas ; van der Kruk, Jan ; Vereecken, Harry )
- B07 - Bodenstrukturen und Massetransport mit NMR: Von Mustern auf der Porenskala zur Hydraulik auf der Meterskala (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Blümich, Bernhard ; Paciok, Eva ; Pohlmeier, Andreas )
- B08 - Bestimmung der Transporteigenschaften von ungesättigten Böden mittels kombinierter Inversion von NMR und IP Messungen (Teilprojektleiter Clauser, Christoph ; Klitzsch, Norbert )
- B09 - Identifizierung und Simulation von Bodenmustern im flachen Untergrund auf Basis von geophysikalischen Messungen und Fernerkundungsdaten (Teilprojektleiter van der Kruk, Jan ; Wellmann, Ph.D., Florian )
- C01 - Untersuchung ökohydrologischer Prozesse und deren Rückkopplungen im Boden-Pflanzen-Kontinuum auf verschiedenen Raum- und Zeitskalen (Teilprojektleiter Bogena, Heye ; Diekkrüger, Bernd ; Lücke, Andreas )
- C03 - Analyse von Mustern der Bodenfeuchte mittels SAR-Beobachtungen und Modellierung (Teilprojektleiter Fiener, Peter ; Korres, Wolfgang ; Schneider, Karl )
- C04 - Skalen-konsistente Kopplung von Landoberflächen- und Atmosphärenmodellen (Teilprojektleiter Bott, Andreas ; Neggers, Roel ; Simmer, Clemens )
- C06 - Identifizierung von systematischen Modellfehlern durch Datenassimilation (Teilprojektleiter Bogena, Heye ; Hendricks-Franssen, Harrie-Jan ; Kollet, Stefan J. ; Vereecken, Harry )
- C07 - Effiziente Musterdarstellungen und deren Anwendung auf Musterparametrisierung in gekoppelten Atmosphäre-Landoberfläche-Systemen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Kunoth, Angela ; Shao, Yaping )
- D01 - Modellierung raumzeitlicher Muster von Energie- und Feuchteflüssen über heterogenen Landoberflächen mit besonderer Berücksichtigung von CO2 und H2O (Teilprojektleiter Kerschgens, Michael J. )
- D02 - Messung, Modellierung und Verständnis der raum-zeitlichen Strukturen des Landoberflächen-Atmosphärenaustausches (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Crewell, Susanne ; Rascher, Uwe ; Wahner, Andreas )
- D03 - Abschätzung der CO2- und Feuchteflüsse mittels 4-dimensionaler variationaler Assimilation von In-situ- und Fernerkundungsdaten (Teilprojektleiter Elbern, Ph.D., Hendrik )
- D05 - Quantitative Niederschlagsschätzung und Quantifizierung von Unsicherheiten (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Friederichs, Petra ; Griebel, Michael ; Hendricks-Franssen, Harrie-Jan ; Schlather, Martin ; Simmer, Clemens ; Trömel, Ph.D., Silke )
- D06 - Multiskalige Mustersimulation und Konvektionsparametrisierung über heterogenen Landoberflächen (Teilprojektleiter Kollet, Stefan J. ; Shao, Yaping )
- D07 - Einzugsgebietstomographie (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Diekkrüger, Bernd ; Hendricks-Franssen, Harrie-Jan ; Herbst, Michael ; Kollet, Stefan J. ; Trömel, Ph.D., Silke )
- D08 - Parallele Simulation variabel gesättigter Strömung mit adaptiver Gitterverfeinerung (Teilprojektleiter Burstedde, Carsten ; Kollet, Stefan J. )
- INFZ01 - Projektdatenbank und Datenmanagement (Teilprojektleiter Bareth, Georg ; Lang, Ulrich )
- MGKZ05 - Integriertes Graduiertenkolleg (Teilprojektleiterin Crewell, Susanne )
- T01 - MRI Pulse Sequenzen mit ultra-kurzer Detektionszeit zur Bildgebung von Transport in Böden (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Gross, Dieter ; Haber-Pohlmeier, Sabina ; Pohlmeier, Andreas )
- Z02 - Zentrale Aufgaben und Koordination des transregionalen Sonderforschungsbereichs (Teilprojektleiter Simmer, Clemens )
- Z03 - Messdienstleistung und Messdatenverarbeitung (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Bogena, Heye ; Crewell, Susanne ; Diekkrüger, Bernd ; Graf, Alexander ; Weihermüller, Lutz )
- Z04 - Modellentwicklung und -pflege (Teilprojektleiter Hendricks-Franssen, Harrie-Jan ; Kollet, Stefan J. ; Shao, Yaping ; Simmer, Clemens )
Antragstellende Institution
Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
Mitantragstellende Institution
Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen; Universität zu Köln
Beteiligte Institution
Forschungszentrum Jülich
Beteiligte Hochschule
Universität Mannheim
Unternehmen
Bruker BioSpin GmbH; Erftverband
Sprecher
Professor Dr. Clemens Simmer