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Regional identification of sensitive areas for wind-driven matter fluxes and quantification of wind-driven matter fluxes across ecosystem boundaries

Subject Area Soil Sciences
Term from 2004 to 2013
Project identifier Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5470836
 
Final Report Year 2011

Final Report Abstract

Die im Teilprojekt 9 erzielten wissenschaftlichen Fortschritte zeichnen sich durch einen hohen Grad an Innovation aber auch Praktikabilität aus. Zusammengefasst wurden folgende Ergebnisse erzielt: • Klassifizierung von Staubstürmen über gemessene Staubkonzentrationen, • Ableitung einer kritischen Beweidungsintensität auf der Grundlage (strömungs-) physikalischer Prinzipien, • Quantifizierung der durch Winderosion verursachten Stoffflüsse, einschließlich C- und N- Flüsse in Steppengebieten, • Unterscheidung zwischen den sich überlagernden Prozessen Ferntransport und lokaler Winderosion aus Messungen der Vertikalprofile der Sedimenttransporte, • Beschreibung der zeitlichen Variabilität der PM10-Partikelgrößenzusammensetzung während Staubstürmen, • Quantifizierung extremer Winderosion und Staubemissionen auf ackerbaulich genutzten Flächen, • Neues Herangehen zur Auswahl einer Referenzfläche bei der Nutzung von Radionukliden (137Cs) als Tracer für Winderosionsprozesse, • Beschreibung der zeitlichen Variabilität von Staubdepositionen der letzten 50 Jahre durch Verknüpfung von Staubsturmintensitäten mit mittleren Depositionsraten, • Verknüpfung von Oberflächeneigenschaften (Rauigkeit) und Topografie zur Charakterisierung potentieller Erosionsgefährdung und Depositionsgebiete auf der regionalen Skala, • Entwicklung eines drachengetragenen Staubmesssystems zur Erfassung der horizontalen Flüsse in Höhen bis zu 200 Metern, • Nutzung von CFD für die Simulation der räumlichen Variabilität des Windes im Untersuchungsgebiet, • Entwicklung eines auf CFD basierenden Winderosionsmodells. Das Teilprojekt 9 konnte innerhalb der Forschergruppe MAGIM einen wesentlichen Anteil zur Charakterisierung und Quantifizierung von Stoffflüssen in den Steppengebieten der Inneren Mongolei leisten. Die in den Anträgen formulierten Projektziele wurden erreicht.

Publications

  • 2007. Erstellung einer Bodenerodierbarkeitskarte für eine Beweidungsfläche in der Inneren Mongolei mit Hilfe des SAMT Fuzzydevelopment tools. In: Simulation in Umwelt- und Geowissenschaften : Workshop Berlin 2007, 71-80, Aachen (Shaker)
    Hoffmann C, Wieland R, Funk R
  • 2007. Field measurements of environmental radionuclides 137Cs and 210Pbex: inventories using in-situ gamma-ray spectrometry. Journal of Nuclear Agricultural Sciences, 21(6), 612-617
    Li Y, Li J, Funk R, Li L, Zhang Q
  • 2008. Effect of grazing on wind driven carbon and nitrogen ratios in the grasslands of Inner Mongolia. Catena 75, 182–190
    Hoffmann C, Funk R, Li Y, Sommer M
    (See online at https://doi.org/10.1016/j.catena.2008.06.003)
  • 2008. Effects of grazing intensity and topography on dust deposition and wind erosion. Journal of Arid Environments 5, 792-807
    Hoffmann C, Funk R, Wieland R, Li Y, Sommer M
    (See online at https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2007.09.004)
  • 2008. Temporal variations in PM10 and particle size distribution during Asian dust storms in Inner Mongolia. Atmospheric Environment 42 (36), 8422-8431
    Hoffmann C, Funk R, Sommer M, Li Y
    (See online at https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.08.014)
  • 2010. A CFD wind model for simulation of wind erosion in Inner Mongolia, in: Gnauck, A. (Eds), Modellierung und Simulation von Oekosystemen: Workshop Koelpinsee 2009, Aachen (Shaker), pp. 27-48
    Zhang Z, Wieland R, Reiche M, Funk R, Hoffmann C, Li Y, Sommer M
  • 2010. Applicability study of using in-situ gamma ray spectrometry technique for 137Cs and 210Pbex inventories measurement in grassland environments. Applied Radiation and Isotopes 68, 1143-1149
    Li J, Li Y, Funk R, Hoffmann C, Wang Y, Wu J
    (See online at https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2010.01.030)
  • 2011. Assessment of extreme wind erosion in Inner Mongolia, China. Aeolian Research
    Hoffmann C, Funk R, Reiche M, Li Y
    (See online at https://doi.org/10.1016/j.aeolia.2011.07.007)
  • 2011. Using 137Cs to estimate wind erosion and dust deposition on grassland in Inner Mongolia – selection of a reference site and description of the temporal variability. Plant and Soil
    Funk R, Li Y, Hoffmann C, Reiche M, Zhang Z, Li J, Sommer M
    (See online at https://doi.org/10.1007/s11104-011-0964-y)
  • 2011. Wind modelling for wind erosion research by open source computational fluid dynamics. Ecological Informatics
    Zhang Z, Wieland R, Reiche M, Funk R, Hoffmann C, Li Y, Sommer M
    (See online at https://doi.org/10.1016/j.ecoinf.2011.02.001)
  • (2012): Application of satellite remote sensing for mapping wind erosion risk and dust emission-deposition in Inner Mongolia grassland, China. In: Grassland Science 58 (1), S. 8–19
    Reiche M, Funk R, Zhang Z, Reiche J, Wehrhan M, Sommer M, Li Y
    (See online at https://doi.org/10.1111/j.1744-697X.2011.00235.x)
 
 

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