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Studiengang: Master Umweltnaturwissenschaften und Umweltingenieurwesen

Modul: GEA-STD-48, Environmental Transport: Grundlagen und Modellierung

Lehrende: Dr. Sascha Iden, Prof. Dr. Sylvia Moenickes

Wann und Wo: Fr. 13:15 – 16:30 Uhr, LK19c.4

Umfang: 4 SWS

Prüfungsleistung: Klausur

Qualifikationsziele

• Die Studierenden sind in der Lage, die grundlegenden Prozesse des Verhaltens und des Transports von Substanzen in verschiedenen Umweltkompartimenten wie Wasser, Boden, Aquiferen, Fließgewässern oder Luft auf der Kontinuumsebene konzeptionell zu formulieren und mathematisch über Differenzialgleichungen darzustellen.
• Sie haben Kenntnis der grundlegenden Techniken zur numerischen Lösung der mathematischen Transport- und Verhaltensgleichungen (Finite Differenzen, Finite Elemente-Verfahren).
• Sie kennen die Prinzipien der Prozessparametrisierung und Techniken zur Berücksichtigung der geeigneten Rand- und Anfangsbedingungen.
• Sie können Fragestellungen zum Verhalten von Umweltchemikalien mit Hilfe von Simulationsmodellen bearbeiten und die Ergebnisse unter Berücksichtigung der zugrundeliegenden Annahmen interpretieren.
• Des weiteren erlangen die Studierenden grundlegende Kenntnisse in der Numerik

Inhalte

• Einführung in die Modellierung, Ziele, Zweckbestimmung
• Transportprozesse und Flussgleichungen: Wärmeleitung, Darcy-Gesetz, Darcy-Buckingham-Gesetz, Advektion, Diffusion, Dispersion
• Lokale Massen- und Energiebilanz und Kontinuitätsgleichung
• Partielle Differenzialgleichungen: Grundwassergleichung, Richardsgleichung, Wärmehaushaltsgleichung, Advektions-Dispersionsgleichung
• Randbedingungen für Differenzialgleichungen, Typisierung, Anwendung in den Umweltwissenschaften
• Sorption, Retardation und Sorptionskinetik, One-Site und Two-Site-Modell
• Zwei-Regionen-Modell zur Beschreibung präferenziellen Flusses
• Modellierung von Abbauprozessem, Parametrisierung der Abhängigkeit von Abbau- und Bildungsraten von Umweltparametern wie Temperatur und Bodenwassergehalt
• Numerische Lösungsverfahren für partielle Differenzialgleichungen, Finite-Differenzen-Methode, Finite-Elemente-Methode, Finite-Volumen-Methode, numerische Implementierung von Randbedingungen
• Praktische Übungen in Matlab, Comsol und Hydrus zu den Themen: Grundwasserdynamik, Wasserhaushalt von Böden, Gashaushalt von Böden und klimawirksame Spurengase, Wärmehaushalt und Verdunstung, reaktiver Stofftransport in Boden und Grundwasser

Eingesetzte Software

• MATLAB
• COMSOL Multiphysics
• STANMOD

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Studiengang: Master Umweltnaturwissenschaften

Modul: 3328200010, Bodenökologie und Bodennutzung

Lehrende: Prof. Dr. Stefan Schrader

Wann und Wo: Do 15:00-17:00, LK19c.1

Umfang: 1 SWS

Prüfungsleistung: Klausur

Inhalte

Die Studierenden erwerben Verständnis für die bodenökologischen Zusammenhänge bei unterschiedlichen Bodennutzungsformen im Kontext nationaler Gesetzgebung und internationaler vertraglicher Verpflichtung. Sie lernen die Bedeutung des Klimawandels und möglicher Landnutzungsänderungen für die funktionelle Biodiversität im Boden zu erkennen. Sie erlangen Kenntnisse, Rückkopplungsmechanismen zwischen Lebensraumfunktion und Bodennutzung anhand von Indikatorensystemen für Bodenwirbellose zu analysieren und zu bewerten.

Literatur

Skript zur Vorlesung als Lerngrundlage wird gestellt. Folgende Lehrbücher zum Nachschlagen und Vertiefen sind in der UB vorhanden: F. Scheffer, P. Schachtschabel (2002) Lehrbuch der Bodenkunde. 15.Aufl., Spektrum, Heidelberg. U. Gisi (1997) Bodenökologie. 2. Aufl., Thieme, Stuttgart. H.-P. Blume (2004) Handbuch des Bodenschutzes. 3. Aufl., Ecomed, Landsberg am Lech. D.C. Coleman, D.A. Crossley, P.F. Hendrix (2004) Fundamentals of Soil Ecology. 2. Aufl., Elsevier, Amsterdam. P. Lavelle, A.V. Spain (2005) Soil Ecology. Springer, Dordrecht.

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Studiengang: Master Umweltnaturwissenschaften

Modul: 3328200010, Boden als Ökosystem

Lehrende: Dr. Axel Don, Dr. Caroline Buchen-Tschiskale

Wann und Wo: Fr 09:45-11:15 Uhr, LK19c.1

Umfang: 1 SWS

Prüfungsleistung: Klausur

Inhalte und Qualifikationsziele des Moduls

Die Studierenden erwerben Kenntnisse zu bodenökologischen Zusammenhängen im Kontext einer Bodennutzung, dem Einsatz von Isotopen in der biogeochemischen Forschung und zu mikrobiellen Ökosystemprozessen. Schwerpunkte liegen hier zunächst auf der Vermittlung von Grundlagen der Bodenökologie, der Lebensraumfunktion des Bodens, Anpassungsmechanismen von Bodenorganismen und der Produktionsfunktion des Bodens. Die Studierenden erlangen Kenntnisse, Rückkopplungsmechanismen zwischen Lebensraumfunktion und Bodennutzung anhand von Indikatorsystemen für Bodenwirbellose zu analysieren und zu bewerten. Isotope sind wichtige Tracer in der bodenökologischen Forschung, mit deren Hilfe die Transformation und der Verbleib von Substanzen in der Umwelt verfolgt werden können. Die Studierenden lernen anhand aktueller Forschungsbeispiele die Grundlagen und die Anwendung Stabiler Isotope für die Erforschung von C- und N-Kreisläufen.

In der Veranstaltung ‚Microbial Ecosystem Processes‘ (Vorlesungen kombiniert mit Übungen) erwerben die Studierenden Kenntnisse zu den mikrobiellen Aktivitäten in Ökosystemen, mit einem Fokus auf terrestrische Systeme (Böden, Rhizosphären) aber auch mit Bezug auf aquatische und konstruiert Systeme. Die Studierenden lernen dabei wichtige Mikroorganismen und mikrobielle funktionelle Gruppen kennen. Sie erlangen ein Verständnis über die Wechselwirkungen zwischen Umweltfaktoren und mikrobiellen Prozessen und damit Erkenntnisse, wie mikrobielle Aktivitäten gesteuert, genutzt und kontrolliert werden können. Microbial Ecosystem Processes wird auf Englisch durchgeführt.

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Studiengang: Master Umweltnaturwissenschaften

Modul: PHY-IGÖ-28, Bodenökologie und nachhaltige Bodennutzung

Lehrende: Prof. Dr. Christoph Tebbe und Dr. Damien Finn

Wann und Wo: Montag, 16:45 bis 18:15 Uhr, LK19c.5

Umfang: 2 SWS

Prüfungsleistung: Klausur

Inhalte und Qualifikationsziele des Moduls

Die Studierenden erwerben Kenntnisse zu bodenökologischen Zusammenhängen, dem Einsatz von Isotopen in der bodenökologischen Forschung und zu mikrobiellen Ökosystemdienstleistungen. Schwerpunkte liegen hier zunächst auf
der Vermittlung von Grundlagen der Bodenökologie, der Lebensraumfunktion des Bodens, der dort vorkommenden Organismen und ihrer Anpassungsstrategien sowie der Produktionsfunktion des Bodens. Isotope sind wichtige Tracer in der bodenökologischen Forschung, mit deren Hilfe die Transformation und der Verbleib von Substanzen in der Umwelt verfolgt werden können. Die Studierenden lernen anhand aktueller Forschungsbei-spiele Methoden zur Ermittlung der
Vielfalt biologische Gemeinschaften, deren Veränderlichkeit und Aktivität, un-ter der Nutzung molekularer Methoden und der Anwendung Stabiler Isotope für die Erforschung von C- und N-Kreisläufen. Sie verstehen die Wechselwirkungen
zwischen biologischen Faktoren, Bodeneigenschaften und Umweltbedingungen, was sie in die Lage versetzt, Strategien zu Voraussagen zur biologischen Aktivitäten in Zusammenhang zukünftiger Umweltveränderungen zu entwickeln.

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Studiengang: Master Umweltnaturwissenschaften

Modul: 3328200020, Bodennutzung

Lehrende: Dr. Marc Overbeck

Wann und Wo: Mo 16:45 – 18:15 Uhr (14tägig), LK19c.1

Umfang: 2 SWS

Inhalte

Die Studierenden erlangen einen Überblick über forstwirtschaftliche Grundlagen und der ökologischen, ökonomischen und sozialen Bedeutung von Waldökosystemen in Mitteleuropa. Sie kennen die wichtigsten Aspekte waldbezogener gesetzlicher Regelungen, Organisationsstrukturen und Behandlungsgrundsätze. Die Studierenden kennen die wesentlichen Parameter und Methoden zur Beschreibung, Analyse und Bewertung der Nutz-, Schutz- und Erholungsfunktion mitteleuropäischer Wälder.

Im Rahmen der Übung lernen die Studierenden die wesentlichen Parameter forstwirtschaftlicher Inventurverfahren kennen und können diese im Gelände erfassen. Zudem sind charakteristische Zeigerarten dominierender Waldgesellschaften Mitteleuropas bekannt und das waldbauliche Standortpotenzial kann hinsichtlich Wasserhaushalt und Nährstoffversorgung unter ökologisch-ökonomischen Gesichtspunkten eingeschätzt werden.

Nähere Informationen zum Geoökologischen Kolloquium gibt es auf dieser Webseite ...

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Studiengang: Bachelor Umweltingenieurwesen, Technologie-orientiertes Management

Modul: 3328100000, Ökologie

Lehrende: Harald Biester, Stephan Weber, Ilhan Özgen, M. Sut-Lohmann

Wann und Wo: Mi 15:00 - 16:30, SN 20.2

Umfang: 2 SWS