Das Hauptziel der Arbeit war, zu überprüfen, inwieweit tiefe Grundwässer sich in ihrer Beschaffenheit über längere Zeiträume verändern und somit als Indikatoren für anthropogene Umwelteinflüsse geeignet sind. Als Beispiel eines tiefen Grundwassers wurde die Wettinquelle (früher auch Radonquelle), ein Mineralwasser in Bad Brambach (Südwestsachsen), ausgewählt. Durch die Nutzung von Zeitreihenanalysen, hydrochemischen Modellierungen mit der Software PhreeqC; und statistischer Auswertungen für die Gehalte einzelner Ionen konnte für einige Parameter wie beispielsweise den Sulfatgehalt eine längerfristige Änderung festgestellt werden. Die Unterscheidung in geogen und anthropogen verursachte Stoffeinträge in tiefen Grundwässern ist dabei ein sehr wichtiger Aspekt. In diesem Zusammenhang wird in der Arbeit eine Erklärung für die erhöhten Chloridkonzentrationen in südwestvogtländischen Mineralwässern gegeben.

This study investigates the depositional environment, source area, sandstone composition, diagenetic properties, reservoir quality and palaeogeography of the Middle–Upper Cretaceous strata at the Unity and Heglig Fields in the SE Muglad Rift Basin, Sudan. In this study, the subsurface Cretaceous sediments were investigated essentially by seven sedimentological techniques. These included subsurface facies analysis, which was based on 1500 cutting samples and seven conventional cores description as well as on wire line logs and three seismic section analyses, petrographic analyses that included heavy mineral analysis, thin sections and scanning electron microscopic investigations, clay mineral as well as geochemical analyses. The facies description and the analysis of conventional cores from the Bentiu, Aradeiba, and Zarga Formations in the Unity and Heglig Field revealed the presence of nine major lithofacies types, all of them are siliciclastic sediments. They can be interpreted as deposits of fluvial, deltaic and lacustrine environments. Moreover, based on wire line logs, cores and cutting sample descriptions and analyses and also on seismic section analyses, the Middle–Upper Cretaceous strata in Unity and Heglig Fields can be classified into three different units of first-order sequences, i.e. fluvial-dominated unit, lacustrine-dominated unit and deltaic-dominated unit. These depositional units most probably testify to environmental change in response to main tectonic pulses during the Turonian – Late Senonian second rifting phase. The seismic analysis revealed that the maximum thickness of the Cretaceous sediments in the study area reaches about 6000 m in the NW part of the Heglig Field. Moreover, the seismic interpretation has revealed three seismic facies reflection patterns: parallel and subparallel reflection patterns (uniform rates of deposition), divergent reflection pattern (differential subsidence rates) and hummocky clinoform pattern (clinoform lobes of delta). The thin section investigations of the core samples revealed that feldspar accounts for 13.5 – 22 %, that of the quartz and the lithic fragments are ranging between 75.7 – 85.2 % and 0.0 7.3 % respectively. Consequently, the sandstones of the study area are classified as subarkoses. Moreover, the modal analysis of the sandstones revealed, that they stem generally from a continental provenance, transitional between the stable interior of a craton and a basement uplift, which is a basement area of relatively high relief along rifts. This allows the detrital components to be recycled and transported for rather long distances and to be deposited in extensional and pull-apart basins. The reservoir quality of the Bentiu and Aradeiba Formations in general is better than that of the Zarga Formation. The porosity of the Bentiu and Aradeiba Formations ranges between 16.7 – 30.0 % and 18.6 – 25.3 %, respectively, whereas the porosity of the Zarga Formation ranges between 16.3 – 23.7 %. Moreover, the thin section investigations and the scanning electron microscope (SEM) analysis for the sandstones of the study area revealed that their reservoir quality was affected positively and negatively by several diagenetic processes. These processes include: mechanical compaction factors (grain slippage and crushing of the ductile grains), quartz overgrowths, precipitation of siderite and calcite, feldspar and clay mineral authigenesis, dissolution of carbonate and of the labile detrital grains and clay infiltration. Furthermore, the reservoir quality of the study intervals was not only affected by the above mentioned diagenetic processes, but also in a large-scale by the type of depositional environment. The study of the heavy minerals revealed that the amounts of the heavy minerals kyanite and garnet supersede those of zircon, tourmaline and rutile. This indicates a metamorphic source rock of originally granitic and/or granodioritic composition for the sediments of the study area. Three heavy mineral assemblage zones with obvious lateral and vertical continuity were identified: a zircon-rutile zone (ZR), a sillimanite-epidote-hornblende zone (SEH) and a kyanite-staurolite-andalusite-garnet zone (KStAnG). On the basis of the ZTR (zircon-tourmaline-rutile) index as well as on the SEH (sillimanite-epidote-hornblende) index, four major maturation levels were constructed: immature, moderately mature, mature and overmature. The clay mineral analysis allowed the subdivision of the Middle–Upper Cretaceous strata into three to two clay mineral zones, which reflect mainly different environmental and diagenetic conditions. The lower clay mineral zone consists of kaolinite, illite/smectite mixed layer, illite, smectite and chlorite. Whereas, the middle zone consists of kaolinite, smectite, illite/smectite mixed layer, illite and chlorite. The upper zone comprises kaolinite, illite, illite/smectite mixed layer, chlorite and smectite. The lower and the upper clay mineral zones contain higher values of kaolinite in comparison to the middle clay mineral zone, whereas the middle zone contains a higher value of smectite in comparison to the lower and the upper clay mineral zones. The higher amount of the kaolinite in the lower and in the upper zones suggest most probably the intensity of chemical weathering and leaching processes under warm humid climate. The marked presence of smectite in the middle zone suggest that the warm humid climate was interrupted by dry seasons. Moreover, the lower clay mineral zone, which shows an increase of illite, chlorite, mixed layer illite/smectite and a higher illite crystallinity, indicates mixed and transitional influences from environmental/tectonic to burial diagenetic controls. Geochemical investigations revealed preferential enrichment and depletion of certain chemical elements in the lacustrine/fluvial/deltaic environments. For instance, the less mobile elements Ti, Ga, Cr and Zr remained in higher amounts in the proximal facies (i.e. in the fluvial channel bar deposits and in the deltaic mouth bar deposits). In contrast, the more mobile elements Mg, Ca, K and Rb occur in higher concentrations in the distal facies (i.e. in the lacustrine deposits, deltaic distal bar deposits and floodplain sediment).

Die Granit-Gneis-Komplexe der Osturalzone stellen juvenile kontinentale Kruste dar, die sich durch Aufschmelzung von Inselbogengesteinen bildete. Voraussetzung dafür war die extreme Verdickung von Inselbogenkruste durch die Stapelung von mehreren Inselbögen bei der Uralorogenese. Die Magmen wurden im postkollisionalen Stadium der Uralorogenese generiert. Bei Aufstieg und Platznahme der Schmelzen wurden Randbereiche der Plutone deformiert. So entstanden Hochtemperatur-Niedrigdruck metamorphe Gneise, die die Granitkörper im Zentrum der Kristallinkomplexe ummanteln und deren Foliation konkordant zum Rand der Granit-Gneis-Komplexe verläuft. Der Intrusionsrahmen wird von ozeanischer Lithosphäre und marinen Sedimenten gebildet. Damit ergibt sich für die Osturalzone ein bisher nicht diskutiertes Szenario: die großvolumige Intrusion stark differenzierter Schmelzen in ozeanische Kruste.

Two-dimensional geographical information systems are extensively used in the geosciences to create and analyse maps. However, these systems are unable to represent the Earth's subsurface in three spatial dimensions. The objective of this thesis is to overcome this deficiency, to provide a general framework for a 3d geoscience information system (GIS), and to contribute to the public discussion about the development of an infrastructure for geological observation data, geomodels, and geoservices. Following the objective, the requirements for a 3d GIS are analysed. According to the requirements, new geologically sensible query functionality for geometrical, topological and geological properties has been developed and the integration of 3d geological modeling and data management system components in a generic framework has been accomplished. The 3d geoscience information system framework presented here is characterized by the following features: - Storage of geological observation data and geomodels in a XML-database server. According to a new data model, geological observation data can be referenced by a set of geomodels. - Functionality for querying observation data and 3d geomodels based on their 3d geometrical, topological, material, and geological properties were developed and implemented as plug-in for a 3d geomodeling user application. - For database queries, the standard XML query language has been extended with 3d spatial operators. The spatial database query operations are computed using a XML application server which has been developed for this specific purpose. This technology allows sophisticated 3d spatial and geological database queries. Using the developed methods, queries can be answered like: "Select all sandstone horizons which are intersected by the set of faults F". This request contains a topological and a geological material parameter. The combination of queries with other GIS methods, like visual and statistical analysis, allows geoscience investigations in a novel 3d GIS environment. More generally, a 3d GIS enables geologists to read and understand a 3d digital geomodel analogously as they read a conventional 2d geological map.

Die mit dem globalen Klimawandel einhergehende Zunahme der mittleren Jahrestemperatur führt zu einem Anstieg des mittleren Meeresspiegels. Hierzu trägt auch das Schmelzwasser der kontinentalen Eismassen bei. Über die Bestimmung der kontinentalen Eismassenänderungen kann somit auf deren Beitrag zum globalen Meeresspiegelanstieg geschlossen werden. Eismassenänderungen spiegeln sich in Variationen des Gravitationsfeldes der Erde wieder. Diese Variationen werden durch die Satelliten- Schwerefeldmission GRACE monatlich bestimmt. Am Institut für Planetare Geodäsie wurden die Eismassenänderungen des Antarktischen und Grönländischen Eisschildes aus 61 GRACEMonatslösungen für den Zeitraum August 2002 bis Januar 2008 abgeleitet. Sie belaufen sich auf -109 ± 48 bzw. -193 ± 22 Gt/a, was einem äquivalenten Meeresspiegelanstieg von 0.31 bzw. 0.55 mm/a entspricht. / The mean annual temperature rise which goes hand in hand with global warming results in a mean sea level rise. Meltwater influx from continental ice masses is one component of this phenomenon. Hence, the determination of continental ice mass changes makes it possible to infer their contribution to the global mean sea level rise. Such mass variations induce changes in the Earth's gravity field, as observed on a monthly basis by the gravity field satellite mission GRACE. At the Institut für Planetare Geodäsie, mass changes across the ice sheets of Greenland and Antarctica have been derived from 61 GRACE monthly solutions for the period 08/2002 – 01/2008. These ice mass changes add up to -109 ± 48 and -193 ± 22 Gt/a, respectively. This equates to a sea level rise of 0.31 or 0.55 mm/a.

Statistische Analysen meteorologischer Zeitreihen belegen für Sachsen Veränderungen der Mittelwerte von Temperatur und Niederschlag. Um die weitere Entwicklung abzuschätzen, können Modellsimulationen genutzt werden. Dieser Beitrag geht auf die grundlegenden Methoden der globalen und regionalen Klimamodellierung ein. Anhand jahreszeitlich differenzierter Trends in simulierten und gemessenen Daten werden Klimaänderungssignale im 20. und 21. Jahrhundert für Sachsen dargestellt. Aufgrund der durch die verschiedenen regionalen Klimamodelle projizierten klimatischen Entwicklungen, sollten Klimawandelszenarien und Studien über zukünftige Klimaauswirkungen auf Ensembles verschiedener Modelle zurückgreifen. Auf diesem Wege ist es möglich, die sich aus den Klimaprojektionen ergebenden Unsicherheiten umfassender zu beurteilen. / Statistical analysis of meteorological time series provides proof of changes in temperature and precipitation in Saxony, Germany. To be able to estimate the further development, regional climate model simulations (RCMs) can be applied. This paper investigates the methods of global and regional climate modelling. Seasonal trends in observed and simulated climate change signals for the 20th and 21st century are presented for the area of the federal state of Saxony. Given the differing climate projections produced by the individual models, climate change scenarios and climate impact studies should be based on an ensemble of model output data from different RCMs, which will then enable more comprehensive evaluation of their uncertainties.

Durch seine Archivfunktion wird der Boden zum Informationsträger über vergangene Prozessabläufe und Umweltbedingungen in Zeit und Raum. Da sowohl für Böden als auch für Sedimente eine deutlich ausgeprägte Korrelation zum Klima besteht, lassen sich durch ihre Analyse wesentliche Hinweise auf das Paläoklima rekonstruieren. / Through its archive function, the soil becomes a source of information about past processes and environmental conditions in time and space. As both soils and sediments display a striking correlation to climate in many cases, their analysis permits reconstruction of the palaeoclimate.

Seit den siebziger Jahren des vergangenen Jahrhunderts hat sich im Gebiet südlich der Stadt Gadarif im Ostsudan, am Ostende der Sahelzone gelegen, nicht nur infolge des Klimawandels, sondern auch aufgrund extremer agrarischer Nutzung eine signifikante Veränderung der Vegetationsbedeckung ergeben. Stark reduzierte Bodenerträge führten in den neunziger Jahren zu Stilllegungen von Ackerland. Mittels multitemporaler Satellitenbilddaten konnte die neuerliche Entwicklung der natürlichen Vegetationsverjüngung auf den Brachen nachgewiesen werden. Weiterer Schutz dieser Gebiete kann künftig die vollständige Regeneration der früheren Maximalvegetation eines Savannenwaldes zwischen den Äckern ermöglichen. Die festgestellten Landnutzungsbefunde werden mit den klimatischen Veränderungen in der östlichen Sahelzone in Verbindung gebracht. / The period since the 1970s has seen significant changes to the vegetation cover in the region south of the city of Gadarif in East Sudan, at the eastern end of the Sahel, due to both the current climate change and extreme agricultural use. Seriously degraded harvests led to the abandoning of agricultural land in the 1990s. By means of multi-temporal satellite imagery, it has been possible to demonstrate the development of vegetation renewal on such land. Further protection of the areas could permit complete future regeneration of the previous maximum natural vegetation of a savannah between the agricultural fields. The ascertained land use changes are linked to the climatic changes in the Eastern Sahel.

In den gemäßigten Breiten zeigte sich die allgemeine Erwärmung der letzten Jahrzehnte insbesondere im Winter und im zeitigen Frühjahr. Dementsprechend traten Veränderungen in der Phänologie, dem zeitlichen Verlauf von Populations- und Entwicklungsprozessen von Organismen (z. B. Zeitpunkt der Knospung bei Pflanzen oder der Laichperiode bei Fischen), vor allem im Frühjahr auf. Obwohl generell eine frühere und beschleunigte Entwicklung als Reaktion auf die Erwärmung beobachtet wurde, zeigten sich doch Unterschiede in der Sensitivität von Organismen. Dadurch kann es in Nahrungsnetzen zu Match- oder Mismatch- Situationen in Räuber-Beute Beziehungen kommen. Am Beispiel der komplexen Interaktionen im Nahrungsnetz der Talsperre Saidenbach wird der Einfluss verschiedener Erwärmungsszenarien auf Schlüsselorganismen und deren Interaktionen im Nahrungsnetz und letztlich auf die Wassergüte in dieser Trinkwassertalsperre im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms AQUASHIFT analysiert. / In temperate regions, the warming trends of the last decades have been observed primarily in winter and early spring. Accordingly, changes in the phenology of individual species, e.g. sprouting in plants or spawning of fish, occurred mainly in spring. Although the general pattern is earlier and faster development in response to warming, differences in sensitivity have been apparent between species, potentially giving rise to match or mismatch scenarios in predator-prey relations. The impact of warming scenarios on key species, their interactions and ultimately on the water quality is studied at Saidenbach Reservoir within the framework of the DFG priority program AQUASHIFT.

Anpassung an den Klimawandel erfordert Wissen über die potenziellen regionalen und lokalen Wirkungen von Klima und Wetterextremen. Auswirkungen des Klimawandels können die Landwirtschaft, abhängig von Witterung, Standortqualität, Landnutzung und -management, sowohl positiv als auch negativ beeinflussen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass der Klimawandel sich einerseits direkt auf Funktionen von Agrarökosystemen auswirkt, andererseits aber auch Anpassungsmaßnahmen der Landwirtschaft Ökosystemdienstleistungen im ländlichen Raum beeinträchtigen können. Gefordert ist daher eine integrative Sicht der Wechselwirkungen. Aufgrund der komplexen Zusammenhänge muss die Bewertung zukünftiger Entwicklungen durch Simulationsmodelle unterstützt werden. Der Beitrag fasst Kenntnisse über den Einfluss des Klimawandels auf die Landwirtschaft zusammen und stellt beispielhaft modellgestützte Werkzeuge vor, die Auswirkungen des Klimawandels auf Agrarökosysteme simulieren und derzeit durch das Verbundvorhaben LandCaRe (Land, Climate and Resources) 2020 entwickelt werden. / Adaptation to climate change requires knowledge of the potential regional and local impact of climate and weather extremes. The effects of climate change on agriculture may be positive or negative, depending on weather conditions, site quality, land use and management. It must be considered that, on the one hand, climate change will directly affect functions of agro-ecosystems, while on the other hand, adaptation measures in agriculture may influence ecosystem services in rural areas. Therefore, an integrative view of possible interactions is necessary. Given the complex interdependencies, the evaluation of future developments must be supported by simulation models. The paper summarises current knowledge on the influence of climate change on agriculture and presents the model-based instruments which being currently developed by the joint project “LandCaRe (Land, Climate and Resources) 2020” to simulate the impact of climate change on agroecosystems.