Helga Dieffenbach-Fries

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• Article: Optimierung des Moosmonitoring-Messnetzes in Deutschland

  Roland Pesch, Winfried Schröder, Helga Dieffenbach-Fries, Lutz Genßler
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  ABSTRACT: Ziel und HintergrundDeutschland beteiligte sich an den europäischen Moosmonitoring-Kampagnen 1990, 1995 und 2000. Deren Ziel ist die Kartierung der Metallakkumulation in Moosen als Vergleichswert für die Metalldeposition in terrestrischen Ökosystemen. Vor der vierten Untersuchung im Jahre 2005, die neben der Metall-erstmals auch die Stickstoff-Bioakkumulation umfasst, sollte untersucht werden, ob und wie das bis auf 1028 Standorte angewachsene Messnetz möglichst ohne Einschränkung der statistischen Aussagekraft reduziert werden kann. Hierbei sollte eine stärkere Vernetzung des Moosmonitoring mit anderen Umweltbeobachtungsprogrammen erreicht werden. MethodenDie Untersuchung stützt sich auf folgende Daten: Ergebnisse der Messung von bis zu jeweils 40 chemischen Elementen an 592 (1990), 1026 (1995) und 1028 (2000) Standorten in Deutschland; flächenhafte Daten über die Umgebung der Monitoring-Standorte in Bezug auf landschaftsökologische Ausstattung, Landnutzung, Stickstoff-Deposition und andere Umweltbeobachtungen. Diese Informationen wurden in vier Schritten mit Verfahren aus Geo-, Inferenz-und Perzentilstatistik sowie GIS ausgewertet. ErgebnisseDas Moosmonitoring-Messnetz für den Survey 2005 wurde von zuletzt 1028 Standorten auf 720 verringert ohne wesentliche Veränderung der Landschaftsrepräsentanz des Netzes, der geostatistischen Repräsentanz seiner Messwerte oder der Schätzung klassischer statistischer Kenngrößen. DiskussionEinschränkungen der räumlichen Dichte von Umweltmessnetzen sind vielfach aus Kostengründen nicht zu vermeiden oder aber aus fachlichen Gründen wie z.B. der Verknüpfung von mehreren Messprogrammen auch sinnvoll. In jedem Falle sollte die Umstrukturierung von Messnetzen möglichst nachvollziehbar erfolgen und eine quantitative Überprüfung anhand von Effizienz-und Suffizienzkriterien ermöglichen. Dies ist in der Praxis jedoch die Ausnahme. SchlussfolgerungenDie vorgestellte Methodik unterstützt die Restrukturierung von Umweltmessnetzen nachvollziehbar und ermöglicht, diese in ihren möglichen Auswirkungen auf die Informationsqualität anhand bisheriger Messdaten quantitativ zu beschreiben. Damit kann eine Effektivierung der Erhebung, Zusammenführung und Nutzung von Umweltdaten des Bundes und der Länder erreicht werden. Empfehlungen und PerspektivenDie Umweltbeobachtungen des Bundes und der Länder sollte auf Effizienz, Suffizienz und Verknüpfungsmöglichkeiten systematisch untersucht werden. Hierbei kann auf erprobte Verfahren zurückgegriffen werden. Effizienzsteigerungen werden nicht nur durch Restrukturierungen von Messnetzen möglich, sondern auch durch die informationelle Vernetzung bestehender Umweltdatenbanken anhand von Messnetz-Metadaten und ökologischen Raumgliederungen über das Internet. Goal and ScopeGermany participated in the European Heavy Metals in Mosses Surveys 1990, 1995 and 2000. The goal was to map the spatial distribution of the metal accumulation as a comparative measure for the metal deposition in terrestrial ecosystems. In the campaign in 2005, additionally nitrogen was monitored for the first time. It should be investigated how the monitoring network could be reduced from 1028 to 720 sites without any significant influence on chosen statistical criteria. Furthermore, the new network should be linked to other environmental monitoring programmes. MethodsThe reorganisation of the monitoring was based on the following data: measurement results of up to 40 elements from 592 (1990), 1026 (1995) and 1028 (2000) German moss monitoring sites, surface maps on the surroundings of the monitoring sites with regard to landscape ecological characteristics, land use and nitrogen deposition as well as data from other environmental monitoring networks. These data sets were analysed in a four step procedure comprising geostatistics, inference and percentile statistics, and GIS methods. ResultsThe moss monitoring network for the survey in 2005 could be reduced from 1028 to 720 monitoring sites without significant change of the landscape coverage of the monitoring sites, the geostatistical representativity of the measurement values or classical descriptive statistical measures. ConclusionsThe presented methodology assists the restructuring of environmental monitoring networks und enables to describe possible effects on the information quality quantitatively on basis of existing measurement data. Accordingly, the efficiency of the acquisition, integration and utilisation of environmental data from the federation and the federal states will be improved. Recommendations and PerspectivesThe environmental surveys of the federation and the federal states should be investigated with regard to efficiency, sufficiency and linking possibilities. This should be performed by applying proven methodologies. Outlook. Next to improving the efficiency of environmental monitoring networks the existing environmental databases should be linked within a web-based GIS using metadata and ecological regionalisations describing the monitoring design.
  Umweltwissenschaften und Schadstoff-Forschung 04/2012; 20(1):49-61.
• Article: Improving the design of environmental monitoring networks. Case study on the heavy metals in mosses survey in Germany.

  Roland Pesch, Winfried Schröder, Helga Dieffenbach-Fries, Lutz Genßler, Lukas Kleppin
  Ecological Informatics. 01/2008; 3:111-121.