UNIVERSITÄT BAYREUTH
Ab eilung Mik ome eo ologie
Jah esbe ich 2010-11
zum Fö de p ojek 01879
Un e suchung de Ve ände ung de Konzen a ion on
Lu beimengungen und T eibhausgasen im hohen
Fich elgebi ge
2007 – 2014
Thomas Foken
un e Mi wi kung on
Lisa Di ks
A bei se gebnisse
N . 52
Bay eu h, Dezembe 2012
2
A bei se gebnisse, Uni e si ä Bay eu h, Ab . Mik ome eo ologie, P in , ISSN 1614-8916
A bei se gebnisse, Uni e si ä Bay eu h, Ab . Mik ome eo ologie, In e ne , ISSN 1614-8924
h p://opus.ub.uni-bay eu h.de/opus4-ubbay eu h/sol sea ch/index/sea ch/sea ch ype/se ies/id/1
Eigen e lag: Uni e si ä Bay eu h, Ab . Mik ome eo ologie
Ve iel äl igung: D ucke ei de Uni e si ä Bay eu h
He ausgebe : P o . D . Thomas Foken
Monog aphien - Einzelexempla e in Baye ischen Biblio heken
Uni e si ä Bay eu h, Ab eilung Mik ome eo ologie
D-95440 Bay eu h
Die Ve an wo ung übe den Inhal lieg beim Au o .
3
1. Einlei ung
Gemäß dem Fö de ungsan ag om 12.10.2006, Punk 2.1 und dem Bewilligungsbe-
scheid om 02.03.2007 sowie de Nachbewilligung on 2010 wi d ü die Jah e 2010
und 2011 ein Be ich o geleg , de neben dem üblichen Be ich zu Nassdeposi ion
die E gebnisse zweie abgeschlossene P ojek e en häl . Dabei handel es sich um
das om F eis aa Baye n inanzie en Klima o schungsp ojek es FORKAST „Auswi -
kungen des Klimas au Ökosys eme und klima ische Anpassungss a egien“, Teilp o-
jek 05 „Un e suchung de Kohlens o umsä ze on G ünland lächen im no dbaye i-
schen Mi elgebi ge un e ex emen Klimabedingungen“ (Lei ung: P o . Foken, P o .
Kuzyako ). Zu diesem P ojek wi d de Abschlussbe ich o geleg . Mi Mi eln de
Obe ankens i ung wu de de S omanschluss zu Mess läche Voi sum a im F üh-
somme 2009 e ig ges ell . Des Wei e en wi d übe den Abschluss des on de
Deu schen Fo schungsgemeinscha ge ö de en Ve bundp ojek „ExchanGE
p ocesses in moun ainous Regions“ (EGER) un e den P ojek bezeichnungen FO
226/16-1, ME 2100/4-1 und ZE 792/4-1 ab An ang 2007 (h p://www.baycee .uni-
bay eu h.de/ege /) be ich e . Dazu wi d die 2012 e schienene Übe blickspublika ion
beige üg . Das P ojek wu de Ende 2009 als DFG Pake an ag PAK 446 bis 2013
e länge . Du ch die Obe ankens i ung wu de das Daue messp og amm an den
Mess lächen am Walds ein – essen iell ü beide P ojek e – abgesiche und insbe-
sonde e wu den die Ozonmessungen du ch ein Neuge ä s abilisie .
4
2. Nassdeposi ion
Die Besch eibung de Messungen de nassen Deposi ion e olg e be ei s in den o-
ausgegangenen Be ich en 2008 und 2009. Die P obennahme e olg e imme ü
ie wöchige Abschni e en sp echend de Fes legung des Baye ischen Landesam es
ü Umwel . Somi gib es p o Jah 12 bis 13 Messpe ioden. Die nach olgenden Ta-
bellen zeigen ü die Jah e 2010 und 2011 die gemessenen Niede schlagsmengen
und P obemengen des We -Only-Sammle s sowie die Spu ens o analyse, die wiede
im Baye ischen Landesam ü Umwel du chge üh wu de. Wei e e Da en en häl
auch Teil 4.
Tabelle 1: P obenahmezei äume 2010
P obennumme
Beginn
Ende
P obenmenge
[ml]
P obenmenge
[mm]
Niede schlag
[mm]
1
23.12.2009
20.01.2010
2197
44
68,9
2
20.01.2010
24.02.2010
3107
62
61,5
3
24.02.2010
17.03.2010
1240
25
36,6
4
17.03.2010
21.04.2010
2827
57
75,3
5
21.04.2010
12.05.2010
1873
37
44,2
6
12.05.2010
09.06.2010
3840
77
98,4
7
09.06.2010
07.07.2010
1788
36
42,4
8
07.07.2010
04.08.2010
6222
124
134,4
9
04.08.2010
01.09.2010
8840
177
216,8
10
01.09.2010
29.09.2010
3329
67
84,8
11
29.09.2010
24.10.2010
1092
22
34,8
12
24.10.2010
24.11.2010
5150
103
126,4
13
24.11.2010
22.12.2010
4815
96
89,7
Tabelle 2: E gebnisse Ionench oma og aphie [mg m-2] im Jah 2010
P obe:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Chlo id
14,50
24,23
11,90
9,61
5,24
7,68
6,79
24,89
45,97
16,75
9,17
26,78
21,19
Ni i
< 2,20
< 3,11
< 1,24
< 2,83
< 1,87
< 3,84
< 1,79
< 6,22
< 8,84
< 7,99
< 2,18
< 10,30
< 9,63
Ni a
82,61
185,19
89,03
148,13
99,64
179,71
84,04
230,21
297,02
111,85
69,67
140,08
160,82
Phospha
< 8,79
< 12,43
< 4,96
< 11,31
< 7,49
< 15,36
< 7,15
< 4,89
< 35,36
< 13,32
< 4,37
< 20,60
< 19,26
Sul a
39,99
76,43
36,70
92,73
59,56
116,73
53,28
110,75
176,80
59,26
30,58
78,28
55,85
Na ium
11,86
19,26
8,43
9,05
< 3,75
< 7,68
< 4,29
< 12,44
< 17,68
11,32
2,62
12,36
14,44
Ammonium
13,62
25,49
35,46
89,90
40,08
80,64
37,91
100,80
137,90
35,29
28,83
43,26
28,89
Kalium
< 8,79
< 12,43
< 4,96
< 11,31
< 7,492
< 15,36
< 7,15
< 24,89
< 35,36
< 13,32
< 4,37
< 20,60
< 19,26
Magnesium
< 2,20
< 3,11
1,24
< 2,83
< 1,873
< 3,84
< 3,58
< 12,44
< 17,68
5,40
< 2,18
< 10,30
< 9,63
Calcium
4,39
6,21
3,22
18,09
10,498
8,45
15,73
19,910
< 17,68
9,99
5,02
23,69
20,22
5
Tabelle 3: E gebnisse de ICP-MS [μg m-2] im Jah 2010
p o-
be
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Al
300,55
448,03
250,48
250,47
636,82
678,91
206,42
1021,65
489,74
201,74
96,53
295,61
324,53
As
7,07
9,82
3,52
10,35
5,92
6,84
4,18
9,58
13,97
4,66
3,01
9,167
8,57
Bi
0,35
0,50
0,30
0,34
0,26
0,46
0,18
1,12
0,88
0,33
0,11
0,721
0,67
Ca
1937,9
3138,1
2852,0
9272,6
7716,8
8294,4
16699,9
18043,8
10714,1
6032,2
1956,86
17963,2
17719,2
Cd
1,71
4,16
1,34
3,45
2,73
4,53
2,18
3,11
8,13
2,26
1,070
2,99
2,99
Co
1,23
1,06
0,52
1,13
4,23
2,00
2,57
7,84
2,83
1,20
0,52
1,44
0,77
C
5,10
4,04
1,98
3,28
3,60
6,68
2,50
9,08
11,14
5,13
1,57
< 5,15
< 4,81
Cu
217,94
161,56
55,06
77,46
136,73
163,58
243,17
211,5
302,33
84,56
34,94
140,08
103,04
Fe
260,12
471,64
379,44
208,07
610,60
466,18
201,69
1170,98
578,14
279,64
159,43
475,86
416,02
K
4437,9
2491,8
1249,9
2629,1
3011,8
4815,6
2492,5
5836,2
10590,3
5652,6
2926,6
19673,0
3254,9
Mg
935,92
1920,12
1135,84
1673,58
1150,02
1628,16
2739,22
8549,03
9741,68
3263,94
1755,94
6025,5
1877,8
Mn
41,92
88,86
56,05
87,64
123,99
211,2
111,57
186,66
169,728
75,90
32,98
125,66
80,02
Mo
1,93
1,86
3,74
3,56
2,17
3,53
2,90
6,60
4,7736
3,06
1,20
3,605
2,99
Na
11424,4
18331,3
7812,0
8594,1
3266,5
4869,1
4720,3
8486,8
10272,1
10652,8
2904,7
12051,0
13674,6
Ni
13,36
61,27
8,18
14,70
23,86
45,47
13,52
34,22
63,1176
29,892
6,46
18,437
42,28
Pb
43,41
77,68
20,93
26,57
42,70
55,53
21,03
58,98
71,4272
32,16
17,04
50,676
62,30
Sb
3,87
5,84
3,03
7,01
3,90
7,45
3,61
9,58
10,0776
5,13
3,80
9,476
5,49
Ti
< 8,79
7,58
7,02
6,73
12,89
< 15,36
6,94
< 24,89
15,2048
< 13,32
1,53
20,909
23,69
V
5,01
8,58
6,89
15,27
6,86
20,20
8,87
25,76
17,33
6,72
2,58
9,27
6,16
Zn
364,70
532,54
280,24
416,70
378,35
512,26
1680,72
1256,84
1479,81
610,54
186,29
727,18
630,76
Tabelle 4: P obenahmezei äume 2011
P obennumme
Beginn
Ende
P obenmenge
[ml]
P obenmenge
[mm]
Niede schlag
[mm]
1
22.12.2010
19.01.2011
2950
59
122,9
2
19.01.2011
16.02.2011
1547
31
46,8
3
16.02.2011
16.03.2011
86
2
4,5
4
16.03.2011
13.04.2011
1052
21
28,7
5
13.04.2011
11.05.2011
917
18
21,8
6
11.05.2011
08.06.2011
690
14*
101,5*
7
08.06.2011
06.07.2011
4309
86
89,5
8
06.07.2011
03.08.2011
3280
66
62,4
9
03.08.2011
31.08.2011
2935
59
40,2
10
31.08.2011
28.09.2011
4551
91
104,5
11
28.09.2011
26.10.2011
2795
56
82,5
12
26.10.2011
23.11.2011
59
1
1,2
13
23.11.2011
21.12.2011
5433
109
107,4
14
21.12.2011
18.01.2012
3171
63
103,8
* Die o ensich liche Disk epanz konn e nich geklä we den

6
Tabelle 5: E gebnisse Ionench oma og aphie [mg m-2] im Jah 2011
P obe
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Chlo id
5,9
11,76
0,41
2,95
1,83
2,21
12,07
35,42
10,57
24,58
17,16
0,54
40,2
46,54
Ni i
5,9
3,09
0,17
2,1
1,83
1,38
8,62
6,56
5,87
9,1
5,59
0,12
10,87
6,34
Ni a
90,27
99,01
7,17
64,17
50,25
68,31
182,7
110,21
78,66
104,67
83,3
2,15
116,26
104,34
Phospha
11,8
6,19
0,34
4,21
3,67
2,76
17,24
13,12
11,74
18,2
11,18
0,68
21,73
12,68
Sul a
33,04
40,22
7,41
43,13
60,89
35,6
107,73
91,18
54
61,89
44,3
1,35
41,73
46,37
Na ium
5,9
9,28
0,57
2,1
1,83
2,21
8,62
6,56
5,87
12,74
9,25
0,33
24,88
30,66
Ammonium
20,06
27,23
3,54
39,13
35,95
34,91
105,14
65,6
45,79
47,33
35,9
2,84
18,91
29,2
Kalium
11,8
6,19
0,34
4,21
10,45
4,69
17,24
13,12
11,74
18,2
11,18
0,33
10,87
12,68
Magnesium
5,9
3,09
0,17
2,1
1,83
1,38
8,62
10,5
5,87
9,1
5,59
0,21
10,87
6,34
Calcium
5,9
3,09
0,31
5,26
4,77
5,24
22,41
13,78
19,96
11,83
5,68
0,92
14,43
6,34
Tabelle 6: E gebnisse de ICP-MS [μg m-2] im Jah 2011
P obe
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Al
370,52
245,97
44,89
86,05
126,55
75,35
480,88
217,14
294,67
232,06
150,22
88,88
664,82
363,87
As
3,07
2,91
0,85
3,56
5,72
2,9
34,64
8,27
4,93
30,54
2,7
0,41
4,26
7,67
Bi
0,59
0,28
0,04
0,19
0,2
0,11
0,6
0,33
0,41
1,47
0,28
0,05
0,94
0,46
Ca
1976,5
2738,2
354,3
3576,8
4915,1
5630,4
19476,7
10955,2
13970,6
12876,5
6310,4
1052,67
18968,2
3928,3
Cd
2,54
1,39
0,33
2,8
3,69
1,95
4,65
4,72
2,29
2,58
1,27
1,09
3,75
4,79
Co
0,65
0,59
0,1
0,34
0,66
0,59
23,87
16,86
2,52
6,04
1,74
0,28
2,31
1,71
C
3,54
2,01
0,35
1,47
1,17
1,46
7,07
4,79
43,79
127,16
27,95
0,55
5,43
4,79
Cu
89,09
64,36
19,09
23,56
36,68
36,43
212
93,15
72,79
103,82
44,32
41,44
157,81
161,42
Fe
506,22
226,48
41,8
84,37
77,03
70,79
510,19
211,23
285,87
541,9
93,84
113,23
953,24
463,62
K
2436,7
1615,1
225,3
1188,8
9977,1
4084,8
8014,7
6822,4
5870,0
4986,0
2158,8
346,7
5200,5
3810,7
Mg
1038,4
1079,8
75,7
492,3
981,2
814,2
3085,2
14760,0
1749,3
2963,6
1713,4
273,3
4030,8
3536,0
Mn
41,42
59,1
8,6
41,45
108,39
93,01
199,08
156,78
163,19
147,21
105,3
4,23
185,69
109,05
Mo
2,24
2,2
0,19
2,8
1,28
2,46
3,71
2,56
7,57
35,91
2,07
0,43
4,02
2,78
Na
6372,0
8539,4
555,6
1923,1
977,5
2139,0
7204,6
6533,8
4707,7
14174,6
8886,7
379,3
25848,9
26405,2
Ni
39,06
9
4,7
9,24
9,28
10,27
31,37
29,59
50,6
196,35
12,84
1,12
17,55
9,62
Pb
40,12
31,87
5,49
5,93
15,53
12,5
33,78
23,81
10,92
21,02
12,3
2,99
68,37
30,7
Sb
3,13
3,96
0,52
3,24
3,61
2,43
6,29
5,9
5,4
4,97
3,68
0,33
5,06
4,43
Ti
11,8
6,19
0,53
4,21
3,67
2,76
17,24
13,12
11,74
18,2
11,18
2,25
21,73
12,68
V
7,14
5,82
0,49
5,76
3,56
4,15
12,5
8,2
11,8
18,43
5,73
0,96
7,06
5,98
Zn
590
249,38
58,14
100,99
177,71
169,74
844,56
630,42
375,68
535,18
660,86
59,68
721,21
853,91
7
3. P ojek e gebnisse
3.1. FORKAST-P ojek
Als wesen liches E gebnis – neben de e s maligen Kombina ion aus 13C-Do ie ung
und di ek en Flussmessungen – konn e gezeig we den, dass ex ensi genu z e Wie-
sen lächen in Mi elgebi gslagen bei nu ein- bis zweimalige Mahd im Jah esdu ch-
schni o zdem noch eine Kohlens o senke da s ellen. Dieses E gebnis is umso
beme kenswe e , da die Senken/Quellen unk ionen im eu opäischen Maßs ab nich
eindeu ig es geleg we den konn e. Diese Landnu zungs yp, de in Obe anken ein
beach liches A eal einnimm , kann nun posi i in de Kohlens o bilanz des F eis aa-
es Baye n zugu e gesch ieben we den, zumal das Un e suchungsjah keine beson-
de en Au älligkei en bezüglich de Wi e ung zeig e. Bei Dü e wi d meh Kohlens o
im Boden und eilweise in den Wu zeln eingelage . Demgegenübe is die Sp oss-
a mung eduzie . Selbs wenn dies nu eine zei liche Ve schiebung de de Boden-
a mung bedeu e , so üh Dü e nach den bishe igen S udien nich zu eine e s ä k-
en F eise zung on Kohlendioxid.
3.2. EGER-P ojek
Die Kombina ion aus lu chemischen und mik ome eo ologischen Messungen ha
sich als auße o den lich iel e sp echend e wiesen. Es konn e gezeig we den, dass
die A mosphä e obe halb des Waldes nu in wenigen S unden am Tag mi de Lu im
S amm aum gekoppel is . In den ande en S unden – sieh man on einzelnen s ä -
ke en e ikalen Lu bewegungen ab – s ell de S amm aum ein abgeschlossenes
Lu olumen da , in dem sich chemische Beimengungen z.T. s a k an eiche n kön-
nen. Das en wickel e Schema zu Bes immung de Kopplungszus ände ha sich als
wich iges Mi el e wiesen, um lu chemische Messungen in e p e ie en zu können
und Reak ionen on T anspo en zu ennen. Die im Fich elgebi ge o handenen
Ozonkonzen a ionen sind so g oß, dass das aus dem Boden emi ie es S icks o -
monoxid be ei s unmi elba bodennah oxidie wi . Die E gebnisse wu den be ück-
sich ig bei einem Nach olgeexpe imen im Jah 2011, wobei gegenwä ig die en -
sp echenden Auswe a bei en lau en.
8
Volumes in he se ies ‚Uni e si y o Bay eu h, Depa men o Mic ome eo ology,
A bei se gebnisse’
N
Au ho (s)
Ti le
Yea
01
Foken
De Bay eu he Tu bulenzknech
01/1999
02
Foken
Me hode zu Bes immung de ockenen Deposi ion on Bo
02/1999
03
Liu
E o analysis o he modi ied Bowen a io me hod
02/1999
04
Foken e al.
Nach os ge äh dung des ÖBG
03/1999
05
Hie eis
Dokumen a ion des Expe imen es Dlouhá Louka
03/1999
06
Mangold
Dokumen a ion des Expe imen es am S ando Weidenb unnen, Juli/Augus 1998
07/1999
07
Heinz e al.
S uk u analyse de a mosphä ischen Tu bulenz mi els Wa ele -Ve ah en zu Bes im-
mung on Aus auschp ozessen übe dem an a k ischen Schel eis
07/1999
08
Foken
Compa ison o he sonic anemome e Young Model 81000 du ing VOITEX-99
10/1999
09
Foken e al.
Lu hygienisch-bioklima ische Kennzeichnung des obe en Ege ales, Zwischenbe ich
1999
11/1999
10
Sodemann
S a ionsda enbank zum BS MLU-P ojek Lu hygienisch-bioklima ische Kennzeichnung
des obe en Ege ales
03/2000
11
Neune
Dokumen a ion zu E s ellung de me eo ologischen Eingabeda en ü das Modell
BEKLIMA
10/2000
12
Foken e al.
Dokumen a ion des Expe imen es VOITEX-99
10/2000
13
B uckmeie e al.
Documen a ion o he expe imen EBEX-2000, July 20 o Augus 24, 2000
01/2001
14
Foken e al.
Lu hygienisch-bioklima ische Kennzeichnung des obe en Ege ales
02/2001
15
Göckede
Die Ve wendung des Foo p in -Modells nach Schmid (1997) zu s abili ä sabhängigen
Bes immung de Rauhigkei slänge
03/2001
16
Neune
Be echnung de E apo a ion im ÖBG (Uni e si ä Bay eu h) mi dem SVAT-Modell
BEKLIMA
05/2001
17
Sodemann
Dokumen a ion de So wa e zu Bea bei ung de FINTUREX-Da en
08/2002
18
Göckede e al.
Dokumen a ion des Expe imen s STINHO-1
08/2002
19
Göckede e al.
Dokumen a ion des Expe imen s STINHO-2
12/2002
20
Göckede e al
Cha ac e isa ion o a complex measu ing si e o lux measu emen s
12/2002
21
Liebe hal
S ahlungsmessge ä e e gleich wäh end des Expe imen s STINHO-1
01/2003
9
22
Maude e al.
Dokumen a ion des Expe imen s EVA_GRIPS
03/2003
23
Maude e al.
Dokumen a ion des Expe imen es LITFASS-2003, Dokumen a ion des Expe imen es
GRASATEM-2003
12/2003
24
Thomas e al.
Documen a ion o he WALDATEM-2003 Expe imen
05/2004
25
Göckede e al.
Quali ä sbegu ach ung komplexe mik ome eo ologische Messs a ionen im Rahmen des
VERTIKO-P ojek s
11/2004
26
Maude & Foken
Documen a ion and ins uc ion manual o he eddy co a iance so wa e package TK2
12/2004
27
He old e al.
The OP-2 open pa h in a ed gas analyse o CO2and H2O
01/2005
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Ruppe
ATEM so wa e o a mosphe ic u bulen exchange measu emen s using eddy co a iance
and elaxed eddy accumula ion sys ems and Bay eu h whole-ai REA sys em se up
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Klima ologische und mik ome eo ologische Fo schungen im Rahmen des Bay eu he
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Siebicke &
Se a imo ich
Ul aschallanemome e -Übe p ü ung im Windkanal de TU D esden 2007
04/2007
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Lüe s & Ba eiss
The A c ic Tu bulence Expe imen 2006 PART 1: Technical documen a ion o he ARC-
TEX 2006 campaign, May, 2nd o May, 20 h 2006
07/2007
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Lüe s & Ba eiss
The A c ic Tu bulence Expe imen 2006 PART 2: Visualiza ion o nea su ace measu e-
men s du ing he ARCTEX 2006 campaign, May, 2nd o May, 20 h 2006
07/2007
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Ba eiss & Lüe s
The A c ic Tu bulence Expe imen 2006 PART 3: Ae ological measu emen s du ing he
ARCTEX 2006 campaign, May, 2nd o May, 20 h 2006
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COPS expe imen , Con ec i e and o og aphically induced p ecipi a ion s udy, 01 June
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Obse a ion Pe iod (IOP2), June, 1s o July, 15 h 2008
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Foo p in syn hesis o he FLUXNET si e Walds ein/Weidenb unnen (DE-Bay) du ing he
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Lüe s & Foken
Jah esbe ich 2008 zum Fö de p ojek 01879 - Un e suchung de Ve ände ung de Kon-
zen a ion on Lu beimengungen und T eibhausgasen im hohen Fich elgebi ge 2007 –
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01/2009
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Lüe s & Foken
(Eds.)
P oceedings o he In e na ional Con e ence o "A mosphe ic T anspo and Chemis y in
Fo es Ecosys ems" Cas le o Thu nau, Ge many, Oc 5 o Oc 8, 2009
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Bie mann e al.
Mesoscale ci cula ions and ene gy and gas exchange o e he Tibe an Pla eau – Docu-
men a ion o he mic ome eo ological expe imen , Nam Tso, Tibe , 25 June 2009 – 08
Augus 2009
12/2009