Jahresbericht 2010-11 zum Förderprojekt 01879 Untersuchung der Veränderung der Konzentration von Luftbeimengungen und Treibhausgasen im hohen Fichtelgebirge 2007 – 2014

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 28 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 04/2005 29 Foken (Ed.) Klima ologische und mik ome eo ologische Fo schungen im Rahmen des Bay eu he Ins i u es ü Te es ische Ökosys em o schung (BITÖK), 1989-2004 06/2005 30 Siebicke & Se a imo ich Ul aschallanemome e -Übe p ü ung im Windkanal de TU D esden 2007 04/2007 31 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 32 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 33 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 07/2007 34 Me zge & Foken e al. COPS expe imen , Con ec i e and o og aphically induced p ecipi a ion s udy, 01 June 2007 – 31 Augus 2007, Documen a ion 09/2007 35 S aud & Foken Documen a ion o e e ence da a o he expe imen al a eas o he Bay eu h Cen e o Ecology and En i onmen al Resea ch (BayCEER) a he Walds ein si e 11/2007 36 Se a imo ich e al. ExchanGE p ocesses in moun ainous Regions (EGER) - Documen a ion o he In ensi e Obse a ion Pe iod (IOP1), Sep embe , 6 h o Oc obe , 7 h 2007 01/2008 37 Se a imo ich e al. ExchanGE p ocesses in moun ainous Regions (EGER) - Documen a ion o he In ensi e Obse a ion Pe iod (IOP2), June, 1s o July, 15 h 2008 10/2008 38 Siebicke Foo p in syn hesis o he FLUXNET si e Walds ein/Weidenb unnen (DE-Bay) du ing he EGER expe imen . 12/2008 39 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 – 2013 01/2009 40 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 10/2009 41 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