TY - JOUR A1 - Wilhelms, Andre A1 - Börsig, Nicolas A1 - Yang, Jingwei A1 - Holbach, Andreas A1 - Norra, Stefan T1 - Insights into phytoplankton dynamics and water quality monitoring with the BIOFISH at the Elbe River, Germany JF - Water N2 - Understanding the key factors influencing the water quality of large river systems forms an important basis for the assessment and protection of cross-regional ecosystems and the implementation of adapted water management concepts. However, identifying these factors requires in-depth comprehension of the unique environmental systems, which can only be achieved by detailed water quality monitoring. Within the scope of the joint science and sports event "Elbschwimmstaffel" (swimming relay on the river Elbe) in June/July 2017 organized by the German Ministry of Education and Research, water quality data were acquired along a 550 km long stretch of the Elbe River in Germany. During the survey, eight physiochemical water quality parameters were recorded in high spatial and temporal resolution with the BIOFISH multisensor system. Multivariate statistical methods were applied to identify and delineate processes influencing the water quality. The BIOFISH dataset revealed that phytoplankton activity has a major impact on the water quality of the Elbe River in the summer months. The results suggest that phytoplankton biomass constitutes a substantial proportion of the suspended particles and that photosynthetic activity of phytoplankton is closely related to significant temporal changes in pH and oxygen saturation. An evaluation of the BIOFISH data based on the combination of statistical analysis with weather and discharge data shows that the hydrological and meteorological history of the sampled water body was the main driver of phytoplankton dynamics. This study demonstrates the capacity of longitudinal river surveys with the BIOFISH or similar systems for water quality assessment, the identification of pollution sources and their utilization for online in situ monitoring of rivers. KW - water quality KW - phytoplankton KW - river dynamics KW - multisensor system KW - online KW - monitoring KW - high spatial resolution KW - multivariate statistics Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.3390/w14132078 SN - 2073-4441 VL - 14 IS - 13 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - THES A1 - Kaboth-Bahr, Stefanie T1 - Deciphering paleoclimate sensitivity across time and space T1 - Entschlüsselung der Sensitivität vergangener Klimaperioden durch Zeit und Raum BT - trends, feedbacks, and teleconnections BT - Trends, Rückkopplungen und Wechselwirkungen N2 - This habilitation thesis includes seven case studies that examine climate variability during the past 3.5 million years from different temporal and spatial perspectives. The main geographical focus is on the climatic events of the of the African and Asian monsoonal system, the North Atlantic as well as the Arctic Ocean. The results of this study are based on marine and terrestrial climate archives obtained by sedimentological and geochemical methods, and subsequently analyzed by various statistical methods. The results herein presented results provide a picture of the climatic background conditions of past cold and warm periods, the sensitivity of past climatic climate phases in relation to changes in the atmospheric carbon dioxide content, and the tight linkage between the low and high latitude climate system. Based on the results, it is concluded that a warm background climate state strongly influenced and/or partially reversed the linear relationships between individual climate processes that are valid today. Also, the driving force of the low latitudes for climate variability of the high latitudes is emphasized in the present work, which is contrary to the conventional view that the global climate change of the past 3.5 million years was predominantly controlled by the high latitude climate variability. Furthermore, it is found that on long geologic time scales (>1000 years to millions of years), solar irradiance variability due to changes in the Earth-Sun-Moon System may have increased the sensitivity of low and high latitudes to Influenced changes in atmospheric carbon dioxide. Taken together, these findings provide new insights into the sensitivity of past climate phases and provide new background conditions for numerical models, that predict future climate change. N2 - Die vorliegende Habilitationsschrift umfasst sieben Fallstudien, die die Klimavariabilität während der letzten 3,5 Millionen Jahre aus verschiedenen zeitlichen und räumlichen Perspektiven behandeln. Dabei liegt das geographische Hauptaugenmerk auf dem Klimageschehen des Afrikanischen und Asiatischen Monsuns sowie der Nordatlantischen und Arktischen Ozeane. Die Ergebnisse dieser Studie basieren auf marinen und terrestrischen Klimaarchiven, die durch sedimentologische und geochemische Methoden gewonnen wurden sowie anschließend durch verschiedene statistische Methoden analysiert sind. Die in der vorliegenden Arbeit präsentierten Ergebnisse zeichnen ein Bild über die klimatischen Hintergrundbedingungen vergangener Kalt- und Warmzeiten, die Sensitivität vergangener Klimaphasen im Zusammenhang zu Veränderungen im atmosphärischen Kohlenstoffdioxidgehaltes sowie der engen Verknüpfung des Klimageschehens zwischen niederen und hohen Breiten. Anhand der Ergebnisse wird festgestellt, dass ein warmes Hintergrundklima die linearen, heute gültigen Beziehungen zwischen einzelnen Klimaprozessen stark beeinflusst hat beziehungsweise diese teilweise umkehrt. Ebenfalls wird in der vorliegenden Arbeit die Antriebskraft der niederen Breiten für Klimavariabilität der hohen Breiten herausgestellt, was im Gegensatz steht zu der konventionellen Ansicht, dass der globale Klimawandel der letzten 3,5 Millionen Jahre überwiegend durch die hohen Breiten gesteuert wurde. Darüber hinaus wird festgestellt, dass auf langen geologischen Zeitskalen (>1000 Jahre bis hin zu Millionen Jahre) die Variabilität der Sonneneinstrahlung durch Veränderungen im Erd-Sonne-Mond System möglicherweise die Empfindlichkeit niedriger und hoher Breiten gegenüber Veränderungen im atmosphärischen Kohlenstoffdioxid beeinflusst haben. Insgesamt ermöglichen diese Erkenntnisse neue Einblicke über die Sensitivität vergangener Klimaphasen und liefern neue Hintergrundbedingungen für numerische Modelle, die zukünftige Klimaveränderungen vorhersagen. KW - Paleoclimatic dynamics KW - multivariate statistics KW - Plio-Pleistocene timeframe KW - Monsoonal variability KW - North Atlantic climate change KW - Arctic climate change KW - Paläoklimadynamik KW - multivariate Statistik KW - Plio-Pleistozän Zeitfenster KW - monsunale Variabilität KW - nordatlantische Klimaänderung KW - arktische Klimaänderung Y1 - 2021 ER -