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MOSES - Modular Observation Solutions for Earth Systems

MOSES - Modular Observation Solutions for Earth Systems
Ansprechpartner:

Dr. Andreas Wieser

Links:
Partner:

 Helmholtz Zentrum für Umweltforschung (UFZ), Forschungszentrum Jülich (FZJ), Geoforschungszentrum Potsdam (GFZ)

Mit dem Ziel detaillierte Untersuchungen zu Extremereignisse und Trends im Erdsystem durchführen zu können entwickeln die Helmholtz Zentren im Bereich Erde und Umwelt derzeit gemeinsam das modulare Erdbeobachtungssystem MOSES - Modular Observation Solutions for Earth

Im Fokus von MOSES stehen die Bereiche „Hydrologische Extreme“, „Hitzewellen“, „Ozeanwirbel“ und das „Auftauen von Permafrost“, wobei sowohl der Einfluss von kurzeitigen Störungen entlang einer sogenannten Wirkungskette als auch langfriste Trends im Rahmen des Klimawandels beobachtet werden.  Im Falle der Wirkungskette „Hydrologische Extreme“ arbeiten 7 Helmholtz Zentren Hand in Hand um gemeinsam den Einfluss von Extremereignissen (z.B. Starkniederschläge) von der Quelle in der Atmosphäre über ein gesamtes Flusssystem bis hinein in dessen Mündungsgebiet zu untersuchen. Dabei werden Niederschlagsbildung, -Intensitäten und deren räumliche Verteilung, Bodenfeuchte, Oberflächen- und Grundwasser, Veränderungen in der Landschaft durch Überschwemmung, Nähr- und Schadstoffeintrag und -transport sowie deren Auswirkungen auf das Ökosystem gemeinsam und fachübergreifend untersucht.

 Als Untersuchungsgebiet für die Implementierungsphase von MOSES wurde die Elbe ausgewählt. Die ersten beiden Messkampagnen, bei denen der Fokus auf die übergreifende Messung mit neuesten Messtechniken und Echtzeitdatenaustauch zwischen den Partnern im Fokus stehen finden in den Jahren 2019 und 2020 jeweils von Mai bis Juli statt.

Die Messkampagnen am Oberlauf der Elbe weden dabei vom KIT koordiniert und findet im Müglitztal im sächsischen Osterzgebirge statt. Neben dem Institut für Meteorologie und Klimaforschung, Forschungsbereich Troposphäre (IMK-TRO) sind das Helmholtz Zentrum für Umweltforschung (UFZ), das Forschungszentrum Jülich (FZJ) und das Geoforschungszentrum Potsdam (GFZ) beteiligt.

Das KIT setzt dabei sein Messsystem KITcube (http://www.imk-tro.kit.edu/4635.php/)  am Hauptstandort Dittersdorf bei Glashütte und an zwei weiteren Station in Zinnwald-Georgenfeld in der Gipfelregion des Osterzgebirges und Schlottwitz im Talbereich ein. Dabei liefern insbesondere das x-Band Niederschlagsradar, Doppler-Lidar Geräte, ein Mikrowellenprofiler, Radiosonden, Energiebilanzstationen und Parsivel Distrometer wertvolle Messdaten mit denen Entstehung und Entwicklung unterschiedlichster Starkniederschlagsereignisse untersucht und räumlich und zeitlich hoch aufgelöste Verteilungen von Niederschlag und Verdunstung bestimmt werden (http://www.imk-tro.kit.edu/english/9683.php).

Unsere Kollegen vom FZJ untersuchen mit speziellen Radiosonden den Austausch von Feuchte und Spurengasen zwischen Troposphäre und unterer Stratosphäre, das UFZ betreibt ein drahtloses Bodenfeuchtesensornetzwerk, sowie einen Cosmic Ray Rover mit dem Bodenfeuchteverteilungen und deren Änderung im gesamten Untersuchungsgebiet bestimmt werden. Automatisierte Pegelmessungen zur Abflussbestimmung in kleineren Oberflächengewässern ergänzen das Landesmessnetz.  Das GFZ setzt mobile und fest installierte Gravimeter zur Grundwasserspiegelbestimmung im gesamten Messgebiet ein, die durch einen Cosmic Ray Sensor unterstützt werden.  

Aus all diesen Messungen lässt sich als eines der wichtigsten Produkte der zentrenübergreifenden Zusammenarbeit die Wasserbilanz für das gesamte Müglitztal aufstellen. Ab dem Jahr 2020 werden diese Daten in naher Echtzeit an die Wirkungskettenpartner im Bereich untere Elbe und Deutsche Bucht, die sich aus Alfred-Wegner-Institut (AWI), Helmholtz Zentrum Geesthacht, Geomar und UFZ bilden, weitergegeben.