Nicole Siegmund

• Among the multitude of geomorphological processes, aeolian shaping processes are of special character, Pedogenic dust is one of the most important sources of atmospheric aerosols and therefore regarded as a key player for atmospheric processes. Soil dust emissions, being complex in composition and properties, influence atmospheric processes and air quality and has impacts on other ecosystems. In this because even though their immediate impact can be considered low (exceptions exist), their constant and large-scale force makes them a powerful player in the earth system. dissertation, we unravel a novel scientific understanding of this complex system based on a holistic dataset acquired during a series of field experiments on arable land in La Pampa, Argentina. The field experiments as well as the generated data provide information about topography, various soil parameters, the atmospheric dynamics in the very lower atmosphere (4m height) as well as measurements regarding aeolian particle movement across a wide range of particle sizeAmong the multitude of geomorphological processes, aeolian shaping processes are of special character, Pedogenic dust is one of the most important sources of atmospheric aerosols and therefore regarded as a key player for atmospheric processes. Soil dust emissions, being complex in composition and properties, influence atmospheric processes and air quality and has impacts on other ecosystems. In this because even though their immediate impact can be considered low (exceptions exist), their constant and large-scale force makes them a powerful player in the earth system. dissertation, we unravel a novel scientific understanding of this complex system based on a holistic dataset acquired during a series of field experiments on arable land in La Pampa, Argentina. The field experiments as well as the generated data provide information about topography, various soil parameters, the atmospheric dynamics in the very lower atmosphere (4m height) as well as measurements regarding aeolian particle movement across a wide range of particle size classes between 0.2μm up to the coarse sand. The investigations focus on three topics: (a) the effects of low-scale landscape structures on aeolian transport processes of the coarse particle fraction, (b) the horizontal and vertical fluxes of the very fine particles and (c) the impact of wind gusts on particle emissions. Among other considerations presented in this thesis, it could in particular be shown, that even though the small-scale topology does have a clear impact on erosion and deposition patterns, also physical soil parameters need to be taken into account for a robust statistical modelling of the latter. Furthermore, specifically the vertical fluxes of particulate matter have different characteristics for the particle size classes. Finally, a novel statistical measure was introduced to quantify the impact of wind gusts on the particle uptake and its application on the provided data set. The aforementioned measure shows significantly increased particle concentrations during points in time defined as gust event. With its holistic approach, this thesis further contributes to the fundamental understanding of how atmosphere and pedosphere are intertwined and affect each other.…
• Unter der Vielzahl geomorphologischer Prozesse nehmen äolische Formgebungsprozesse eine besondere Stellung ein, denn obwohl ihre unmittelbaren Auswirkungen als gering einzuschätzen sind (Ausnahmen existieren), sind sie aufgrund ihrer konstanten und großen Kraft ein mächtiger Akteur im Erdsystem. Pedogener Staub ist eine der wichtigsten Quellen atmosphärischer Aerosole und kann daher als Schlüsselfaktor für atmosphärische Prozesse angesehen werden. Bodenstaubemissionen, die in Zusammensetzung und Eigenschaften komplex sind, beeinflussen atmosphärische Prozesse und Luftqualität und haben Auswirkungen auf andere Ökosysteme. Um zum wissenschaftlichen Verständnis dieses komplexen Systems beizutragen, dokumentiert diese Arbeit eine Reihe von Veröffentlichungen, die alle auf einem ganzheitlichen Datensatz basieren, die während einer Reihe von Feldexperimenten auf Ackerland in La Pampa, Argentinien, gewonnen wurden. Die Feldexperimente sowie die generierten Daten liefern Informationen über Topographie, verschiedene Bodenparameter, dieUnter der Vielzahl geomorphologischer Prozesse nehmen äolische Formgebungsprozesse eine besondere Stellung ein, denn obwohl ihre unmittelbaren Auswirkungen als gering einzuschätzen sind (Ausnahmen existieren), sind sie aufgrund ihrer konstanten und großen Kraft ein mächtiger Akteur im Erdsystem. Pedogener Staub ist eine der wichtigsten Quellen atmosphärischer Aerosole und kann daher als Schlüsselfaktor für atmosphärische Prozesse angesehen werden. Bodenstaubemissionen, die in Zusammensetzung und Eigenschaften komplex sind, beeinflussen atmosphärische Prozesse und Luftqualität und haben Auswirkungen auf andere Ökosysteme. Um zum wissenschaftlichen Verständnis dieses komplexen Systems beizutragen, dokumentiert diese Arbeit eine Reihe von Veröffentlichungen, die alle auf einem ganzheitlichen Datensatz basieren, die während einer Reihe von Feldexperimenten auf Ackerland in La Pampa, Argentinien, gewonnen wurden. Die Feldexperimente sowie die generierten Daten liefern Informationen über Topographie, verschiedene Bodenparameter, die atmosphärische Dynamik in der unteren Atmosphäre (4 m Höhe) sowie Messungen zur äolischen Partikelbewegung über einen weiten Bereich von Partikelgrößenklassen zwischen 0,2μm und groben Sand. Die Untersuchungen konzentrieren sich auf drei Themen: Die Auswirkungen kleinräumiger Landschaftsstrukturen auf äolische Transportprozesse der groben Partikelfraktion, die horizontalen und vertikalen Strömungen der sehr feinen Partikel und der Einfluss von Windböen auf die Partikelemissionen. Neben anderen in dieser Arbeit vorgestellten Überlegungen konnte insbesondere gezeigt werden, dass, obwohl die kleinräumige Topologie einen deutlichen Einfluss auf Erosions- und Ablagerungsmuster hat, auch physikalische Bodenparameter für eine robuste statistische Modellierung berücksichtigt werden müssen. Darüber hinaus weisen speziell die vertikalen Feinstaubflüsse unterschiedliche Eigenschaften für die Partikelgrößenklassen auf. Schließlich wurde ein neuartiges statistisches Maß eingeführt, um den Einfluss von Windböen auf die Partikelkonzentration der Luft zu quantifizieren, und seine Anwendung auf den bereitgestellten Datensatz zeigt signifikant erhöhte Partikelkonzentrationen zu Zeitpunkten, die als Böen definiert wurden. Mit ihrem ganzheitlichen Ansatz trägt diese Arbeit weiter zum grundlegenden Verständnis bei, wie Atmosphäre und Pedosphäre miteinander verflochten sind und sich gegenseitig beeinflussen.…