Laufende Drittmittelprojekte
Laufzeit: 1/2025 – 12/2027
Die übergreifenden Fragen des AGRIO-Projekts sind: wie viel Treibhausgase werden innerhalb des Fluss-Meer-Kontinuums netto emittiert, wie verschiebt sich das Verhältnis zwischen den verschiedenen Treibhausgasen entlang des Fluss-Meer-Kontinuums und welchen Einfluss haben Wasserbewirtschaftungsstrategien darauf (kontinuierliche Ausbaggerung, Wehre, Buhnen, Verfügbarkeit natürlicher Überschwemmungsgebiete, Verringerung der Nährstoffemissionen).
Mit AGRIO werden wir das erste umfassende Modell für das gesamte Elbe-Nordsee-System erstellen, einschließlich der Quellen und Senken für Treibhausgasemissionen. Dieses Modell wird uns Was-wäre-wenn-Szenarien zur Minderung der Treibhausgasemissionen und einen belastbaren Weg zum Ausgleich zwischen den anthropogenen Anforderungen an das Fluss-See-Kontinuum und den daraus resultierenden Treibhausgasemissionen bieten.
Das Projekt ist eine Kooperation zwischen verschiedenen Helmholtz-Zentren (AWI, HEREON, UFZ).
Mehr Informationen auf der englischen Seite
Laufzeit: 09/2024 - 08/2028
Im Zuge der gestiegenen Verknappung der Primärenergierohstoffe und zur Erfüllung der Klimaziele muss der Anteil an regenerativen Energiequellen deutlich ausgebaut werden. In den vergangenen Jahrzehnten sind regenerative Energietechniken und unter ihnen die geothermische Energiegewinnung weiterentwickelt worden. Bislang wenig beachtet ist das thermische Wärme- und Kältepotential von Oberflächengewässern, also Fließgewässer und Seen. Bisher scheitert die schnelle Verbreitung in Deutschland an fehlenden regulatorischen und technischen Rahmenbedingungen. So liegen weder für die Planer noch für die lokalen Genehmigungsbehörden konkrete Kriterien zur ökologisch und ökonomisch sinnvollen Erschließen der Potentiale aus Oberflächengewässern vor.
Im Rahmen dieses Projekts möchten die Projektpartner deshalb eine neue technische Basis für einen großflächigen Einsatz von an Oberflächengewässern gekoppelten Großwärmepumpen in Deutschland entwickeln. Des Weiteren sollen den Verwaltungsbehörden wissenschaftlich fundierte Kriterien und Entscheidungshilfen für eine nachhaltige Bewirtschaftung der Gewässer an die Hand gegeben werden. Hierzu wird ein interdisziplinärer Forschungsansatz aus Ökologie, Energiewirtschaft und -technologie verfolgt, um eine Grundlage für Planer als auch Behörden zu schaffen, bei der die technische Nutzung der Gewässersysteme als Umweltwärmequelle zur Versorgung von Industrie- und Gebäudetechnik mit der Ökologie vereinbar ist.
Neben der Schaffung der technologischen Rahmenbedingungen soll gleichzeitig die wissenschaftliche Basis für die Quantifizierung eines umweltverträglichen, gewässerspezifischen und nachhaltig verwertbaren Wärmenutzungskorridors geschaffen werden. Die methodische Entwicklung hierzu basiert im ersten Schritt auf einer repräsentativen Erhebung und Klassifizierung unterschiedlicher Gewässersysteme für die thermische Nutzung in Deutschland und der Entwicklung und Anwendung entsprechender energetisch-ökologischer Gewässermodellen. Diese müssen sowohl die Charakteristik zur Ökologie, die Variabilität und langfristigen Trends bezüglich Wassermengen und klimatischer Faktoren beinhalten und bilden damit eine modell-basierte, methodische Grundlage, die sich auf ganz Deutschland übertragen lässt.
Wesentliche Arbeitsinhalte des UFZ umfassen:
I. Gewässerinventarisierung und Definition der Nutzungspotentiale
II. Bedeutung und Folgen thermischer Nutzung von Stand- und Fließgewässern in Deutschland
III. Klimaanpassung, Resilienz und Versorgungssicherheit
Internetpräsentation im Aufbau
Laufzeit: 10/2024 - 12/2027
Die Kombination von zirkulärer Wirtschaft im Umwelt- und im Technologiesektor ist eine bisher kaum ausgenutzte Möglichkeit und ermöglicht erhebliche Synergien. Bisher sind die Interessen des Technologiesektors in der Regel mit Konflikten im Umweltbereich verbunden. Diese Konflikte können minimiert und ein Mehrwert generiert werden, wenn Konzepte auf der Basis erneuerbarer Stoff- und Energieproduktionen verfolgt werden (z.B. Nährstoffrückgewinnung, Chemische Ausgangsstoffe, Besserer Gewässerzustand). Dieses Ziel verfolgt das Verbundprojekt INTELALGEN durch die Nutzung von Abwasser-bürtigen Nährstoffen zur Algenproduktion. Im Projektverbund kooperieren wir mit dem Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme (Dr. L. Liisa Rihko-Struckmann) und der Otto-von-Guericke Universität, Institut für Mathematische Optimierung (Prof. S. Sager). Wir erwarten bei positiver Durchführung daher ein hohes Innovationspotential für die Region und darüber hinaus.
Das Teilprojekt „Algenwachstum“ am UFZ widmet sich der Algenproduktion und damit stehen Algenwachstum und Biomasseproduktion sowie Biomasseernte im Vordergrund. Konzeptionell handelt es sich hier um zwei Phasen:(i) Algenwachstum und Überführung der Nährstoffe aus der Wasserphase in die Algenbiomasse. (ii) Algenernte und Inwertsetzung.
Internetpräsentation im Aufbau
Kleingewässer sind häufig in Grünanlagen oder Parke eingebettet, von Spazier- und Radwegen umgeben, bieten Gelegenheiten der Ruhe und können – wenn es sie gibt - daher als Kernzonen der Erholung bezeichnet werden. Der spürbare Beginn des Klimawandels vor ca. 10 Jahren und insbesondere die Jahre mit extremer Trockenheit haben gezeigt, dass Kleingewässer am empfindlichsten auf diese Veränderungen reagieren: Sinkende Wasserstände und Überhitzung führen zum massenhaften Auftreiben von giftigen Blaualgen an der Oberfläche, Sauerstoffmangel und zur Ausgasung von Schwefelwasserstoff. Angelgewässer wurden nach Fischsterben gesperrt. Bürgerinitiativen bemühten sich um lokale Lösungen. Viele Kleingewässer, auch in urbanen Räumen, haben ihre Erholungsfunktion teilweise oder ganz verloren. Im Unterschied zu größeren Seen existiert kein Verfahren, welches auf dem Maßstab von kleinen Gewässern mit einer Fläche von ≤10 ha angewendet werden kann. Das Ziel dieses Vorhabens besteht in der Entwicklung und Erprobung einer Ökotechnik zur Verbesserung der Klimaresilienz von kleinen urbanen Gewässern.
Kofinanziert von der Europäischen Union, Programm Sachsen-Anhalt WISSENSCHAFT Forschung und Innovation (EFRE).
Laufzeit: 1.8.2024 - 31.7.2028
FERRO arbeitet an Methoden, um die Eutrophierung von Seen und Talsperren zu verhindern und die natürliche Erholung der Gewässer durch transdisziplinäre In-situ-, Fernerkundungs-, Einzugs- und Sanierungslösungen zu unterstützen.
FERRO ist ein interdisziplinäres EU-Projekt, das ein Kreislauf-Management in der Behandlung der Eutrophierung fördern soll. Es integriert eine breite Palette von Disziplinen: Hydrobiologie, Fernerkundung, Biotechnologie, Ingenieurwesen und Landwirtschaft, um die Sanierung von Seen in Europa zu erleichtern.
FERRO wird der Forschungs- und Naturschutzgemeinschaft neue Instrumente und Methoden für die Rückgewinnung von Nährstoffen aus Seen und deren Wiederverwendung in der Landwirtschaft zur Verfügung stellen und bei der Ermittlung und Priorisierung von Seen für die Sanierung helfen.
Die Mission von FERRO basiert auf vier Hauptpfeilern:
Klassifizierung und Priorisierung von Seen für die Sanierung
Einzugsgebietsorientierte Lösungen zur Reduzierung und Rückgewinnung von Nährstoffen
See-interne Lösungen für ein kreislauforientiertes Nährstoffmanagement
Wissenstransfer und Schulung von Interessenvertretern
Laufzeit: 1.8.2024 – 31.7.2027
Das Umweltbundesamt (UBA), die Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) und das Department Seenforschung im Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung arbeiten im Verbundprojekt Algenmonitor gefördert vom DLR und BMDV zusammen daran, den Behörden von Bund und Ländern die Verwendung von Gewässerfernerkundungs-daten weiter zu erschließen. Dazu werden Copernicus-Daten der Sentinel-Missionen zur Prozessierung, Visualisierung und Validierung von Chlorophyll-a in Flüssen und Seen für das Gewässermanagement verwendet.
“Algenblüten” sind deutlich sichtbare Zeichen der multiplen Belastungen unserer Binnengewässer (Nährstoffeinträge, Klimawandel, physische und biologische Strukturveränderungen) und können mit erheblichen Nutzungseinschränkungen einhergehen. Das massenhafte Fischsterben in der Oder 2022 hat eindrücklich gezeigt, welche Auswirkungen auf Ökosysteme durch das Freisetzen von Algentoxinen entstehen können und dass dafür verantwortlichen Prozesse so schnell und so großräumig ablaufen, dass klassische Monitoringstrategien diese nicht erfassen können. Die Gewässerfernerkundung bietet die Möglichkeit, Algenblüten über die Chlorophyll-a Konzentration großflächig mittels Satellitendaten zu erheben und Informationen quasi in Echtzeit bereitzustellen.
Eine bundesweite Überwachung von Algen in Fließ- und Standgewässern ist aufgrund des umfassenden Copernicus-Programms der EU technisch möglich und inhaltlich notwendig, um zukünftig Behörden eine Früherkennung kurzzeitig auftretender Ereignisse mit Algenmassenentwicklungen zu ermöglichen. Zudem bieten die Daten zukünftig wichtige Informationen für die Bewirtschaftung von Trinkwassertalsperren und Badegewässern.
Im Projekt Algenmonitor wird eine digitale Anwendung auf CODE-DE entwickelt, mit der basierend auf der Gewässerfernerkundung Chlorophyllgehalte in Fließ- und Standgewässern großflächig und in Nahe-Echtzeit erstellt werden können. Die generierten Daten werden wissenschaftlich validiert, qualitätsgesichert und an wasserwirtschaftlich relevanten Anwendungen getestet. Der Algenmonitor wird auf diesen Grundlagen eine wissenschaftlich fundierte Anwendung demonstrieren, die für den behördlichen Einsatz frei verfügbare, zeitlich hochaufgelöste Gewässerfernerkundungsdaten von Beispielgewässern zur Verfügung stellt. Da die Anwendung auf Open Source Bausteinen beruht, schafft dies eine Basis für eine Skalierung auf das ganze Bundesgebiet. Das Projekt Algenmonitor soll einen praxisrelevanten Beitrag zur deutschen Wasserwirtschaft in Deutschland und zur Inwertsetzung des EU-Copernicus-Programms liefern.
Projektwebseite: im Aufbau
Laufzeit: 04/2024 - 03/2027 (gefördert durch Deutsche Bundesstiftung Umwelt)
Durch den zunehmenden Eintrag von Mikropartikeln in die Umwelt hat sich innerhalb der letzten zwei Dekaden die Sensibilität hinsichtlich eines Gesundheitsrisikos von Partikeln in Luft, Wasser und Boden in der Wissenschaft und der Gesellschaft deutlich erhöht. Es steht mittlerweile außer Frage, dass Mikropartikel über spezifische Mechanismen schädlich auf Lebewesen wirken können. Dieses Umweltrisiko muss mit passenden, auf diese Mechanismen abgestimmten Methoden bewertet werden.
Die ökotoxikologische Bewertung (Exposition und Effekte) von partikulären Schadstoffen birgt deutlich mehr Unsicherheitsfaktoren als die von gelösten Chemikalien. Dabei sind die potenziellen Wirkmechanismen der Mikropartikel oft nicht klar, oft handelt es sich um kombinierte chemische und mechanische sowie auch indirekte Effekte (z.B. Futterverdünnung; Bindung von Nährstoffen), die schwer zu trennen sind. Da Organismen in ihrer natürlichen Umgebung auch organischen und mineralischen Mikropartikeln ausgesetzt sind, die den vom Menschen eingebrachten partikulären Schadstoffen in vieler Hinsicht ähneln, ist es wichtig, schadstoff-spezifische Effekte von allgemeinen Partikeleffekten zu trennen. Durch ein vermehrtes Wissen über die wirkungsrelevanten Eigenschaften natürlicher Partikel und die Verwendung von anwendungsspezifischen, maßgeschneiderten natürlichen Referenzpartikeln bei ökotoxikologischen Tests, können spezifische Effekte partikulärer Schadstoffe identifiziert werden. Daneben ist die Kenntnis des Verhaltens bzw. des Transports von partikulären Schadstoffen in Umweltmedien für eine Expositionsabschätzung von aquatischen und terrestrischen Organismen erforderlich.
Im Projekt NatuReP sollen deshalb natürliche Mikropartikel, die in ihren morphologischen und physikalischen Eigenschaften ausgewählten partikulären Schadstoffen ähneln, hinsichtlich ihres ökotoxikologischen Verhaltens in Wasser, Sediment und Boden untersucht und auf ihre Eignung als Referenzpartikel für die ökotoxikologische Bewertung partikulärer Schadstoffe überprüft werden. Dafür werden modernste Analysemethoden zur Charakterisierung von Mikropartikeln, eine breite Palette an ökotoxikologischen Testsystemen und geeignete statistische Verfahren zur Korrelation von Partikeleigenschaften und -wirkung genutzt. Besonders geeignete Referenzpartikel werden mit Hilfe von ökotoxikologischen Tests an einzelnen Arten sowie Multispezies-Mikrokosmen zur Effektbewertung von ausgewählten partikulären Schadstoffen verwendet. Auf dieser Basis soll ein Leitfaden erstellt werden, der Hilfestellung bei der Verwendung von Referenzpartikeln, der Interpretation von Effektdaten und der Entwicklung von neuen Referenzpartikeln leisten kann.
Förderzeitraum: 05/2024 – 04/2027
Die Versorgung der Bevölkerung mit ausreichend Wasser von guter Qualität wird in naher Zukunft eine der großen Herausforderungen darstellen. Landnutzung und Klimawandel verschärfen dieses Problem. Wir haben nur begrenzte Möglichkeiten, neues Wasser zu erzeugen oder Wasser in Stauseen saisonal in Zeiten der Knappheit aufzubewahren. Eine kluge Nutzung und Verwaltung der Wasserressourcen erscheinen als die vielversprechendsten Instrumente zur Entschärfung der Situation. Daher wurden numerische Modelle für Seen eingesetzt, wobei die Implementierung von Wassereigenschaften jedoch immer noch auf Ozean-Annahmen gründet. Infolgedessen sind simulierte Strömungen im tiefen Wasser von Seen nahe der Temperatur der maximalen Dichte (d. h. nahe 4 °C) fehlerhaft oder völlig losgelöst von der Realität. Wir kennen die physikalischen Eigenschaften von Seewasser viel besser. PONTEM wird zeigen, dass die korrekte Berücksichtigung limnischer Wassereigenschaften die Simulation von Zirkulation und Temperaturschichtung in tiefen Seen entscheidend verbessern wird.
Thermobarizität bestimmt die vertikale Zirkulation tiefer Seen in der gemäßigten und subpolaren Klimazone. Obwohl das Thema in der Ozeanographie in letzter Zeit an Interesse gewonnen hat, wurden die Prozesse in tiefen Seen nie eingehender behandelt und numerisch umgesetzt. Per Definition geht die praktische physikalische Größe der potentiellen Dichte verloren, wenn thermobare Effekte dominant werden. Dies macht Stabilitätsbetrachtungen komplexer. Wir beginnen mit den Grundlagen thermodynamischer Ansätze, beziehen sie in vereinfachten Modellierungen ein und vervollständigen dieses Forschungsprogramm schließlich mit der Implementierung der Thermobarizität in ein numerisches Model, das weltweit für Seen genutzt wird. Wir werden zu diesem Zweck das Modell DELFT3D von DELTARES verwenden. Wir werden die Effekte in prominenten Fällen (wie dem Shikotsu-See, Japan und dem Tinnjø-See, Norwegen) demonstrieren. Wir gehen davon aus, dass thermobare Effekte richtig widergegeben werden.
Das Projekt ist eine Kooperation zwischen der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg (Prof. Thomas Richter, Institut für Analysis und Numerik, Fakultät Mathematik) und dem UFZ (Dr. P.D. Bertram Boehrer, Limnophysik und Seemodellierung, Department Seenforschung) und wird von der DFG mit zwei Doktorandenstellen gefördert.
Förderzeitraum 2024 / 2025
Die Probenentnahme und quantitative Analyse von stark gasübersättigten Gewässern stellen ein großes Problem dar. Im Fall des Kivusees müssen Gasdrücke bis zu 18 bar bewältigt werden. In der „2018 intercalibration campaign“ erwies sich das UFZ-System als das am besten geeignete, genaueste und am einfachsten zu implementierende am Kivusee.
Im Rahmen dieses Projekts entwickelt das UFZ die Probenahmemethode mit Probenbeuteln so weiter, dass sie von technischem Personal zuverlässig angewendet werden kann. Proben werden in Probenbeutel gefüllt; Gasblasen, die sich bei Druckentlastung bilden, werden im selben Behälter aufgefangen. Aus der Zusammensetzung der Gasphase kann die Menge jedes Gases in einer Berechnung nach dem Henry-Gesetz quantifiziert werden, wobei der gasspezifische Henry-Koeffizient in seiner Temperatur- und Salzgehaltsabhängigkeit berücksichtigt wird. Für eine sichere Probenaufbereitung stellt das UFZ die notwendige Ausrüstung und ein numerisches Programm zur Verfügung, das alle numerischen Berechnungen bis zur Endkonzentration umfasst.
Laufzeit: 03/2021 - 02/2026
Das Hauptziel von inventWater ist es, eine Plattform zu schaffen, die eine hochmoderne, interdisziplinäre Ausbildung für die Wasserexperten von morgen bietet. Das Kernstück ist das Ausbildungsprogramm, das sich auf die Entwicklung und praktische Anwendung innovativer Instrumente zur Vorhersage der Wasserqualität auf verschiedenen Zeitskalen konzentriert, um eine schnelle und zuverlässige Entscheidungsfindung sowie langfristige Anpassungsmaßnahmen zu unterstützen. inventWater wird die Vorhersage der Wasserqualität in den Vordergrund der wissenschaftlichen Disziplinen rücken und Wassermanager und politische Entscheidungsträger bei der Entwicklung von Maßnahmen zur Anpassung an ein neues Klima unterstützen. Durch die Zusammensetzung des Netzwerks und die Multidisziplinarität der PhD-Projekte werden die von den inventWater-Stipendiaten entwickelten Instrumente für ein breites Spektrum dringender Wasserqualitätsthemen anwendbar sein, von der lokalen Anpassung an die Zunahme klimatischer Extremereignisse bis hin zur Unterstützung von Anpassungsstrategien an den Klimawandel und die Erreichung der UN-Ziele für nachhaltige Entwicklung.
Mehr Informationen auf der englischen Seite und auf den offiziellen Webseiten des Projektes
Obwohl die Anwendbarkeit der Satelliten-basierten Fernerkundung in der Gewässerüberwachung für Einzelfälle wissenschaftlich gut belegt ist, fehlt eine breite systematische Untersuchung über die Eignung der Methodik für das behördliche Wasserqualitätsmonitoring und die Wasserflächenausdehnung. In dem vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) im Rahmen der Copernicus-Initiative geförderten Leuchtturmprojekt „Erfassung der Wasserqualität und Wasserflächenausdehnung von Binnengewässern durch Fernerkundung (BIGFE)“ sollen daher aus dem europäischen COPERNICUS-Satellitenprogramm frei zur Verfügung stehende Satellitenprodukte für eine Auswahl von ca. 100 Seen und Talsperren sowie einzelnen Gewässerbereichen in den Unterläufen großer Fließgewässer mit verschiedenen, existierenden Verfahren prozessiert, harmonisiert und validiert sowie wissenschaftlich hinsichtlich ihrer Güte bewertet werden. Die Weiterentwicklung des WaterMaskAnalyzers (WMA) dient der Vermessung von Hochwasserflächen und zur Erfassung der Pegelschwankungen von Standgewässern.
Die hierbei erarbeiteten Grundlagen zur Aussagekraft, Unsicherheit und Verlässlichkeit der Fernerkundungsprodukte bieten die Grundlage für eine sachgerechte Implenmentation der Fernerkundung in das behördliche Monitoring. Neben dieser Charakterisierung der Einsatzfähigkeit sind für die Implementaiton ebenfalls gezielte Trainingsworkshops sowie angepasste Praxistools notwendig. Hierfür ist eine enge Kooperation mit KMUs aus der Fernerkundungsbranche im Projekt integriert.
BIGFE ist ein Forschungsverbund von vier Projektpartnern und 12 assoziierten Länderbehörden in Deutschland, der vom Helmholtz Zentrum für Umweltforschung GmbH – UFZ koordiniert und von einem Projektbeirat begleitet wird.
P-LEACH assesses the impact of chemicals from globally increasing environmental plastic pollution on ecosystem functions and human health. Plastics impact ecosystems as a new habitat for colonization (“plastisphere”), and weathering leads to fragmentation and leaching of chemicals, including harmful additives (e.g., plasticizers, bisphenols, metals). Our multidisciplinary consortium jointly characterizes these pollutants and their synergistic impacts on ecosystem functions with a strong focus on microbial geochemical cycles in realistic aquatic settings along the land-coast-ocean continuum and at hot spots (German Bight, North Atlantic and Pacific Gyres, Lyngøyne/NO). P-LEACH also addresses human health effects using human cell lines and human tissues.
Laufzeit 1.4.2020 - 31.3.2024
Der große, alpine Sevansee in Armenien ist die wichtigste Süßwasserreserve im Südkaukasus und nimmt eine Schlüsselposition für die ökologische, kulturelle, und wirtschaftliche Integrität dieses Landes ein. Da der See u.a. durch Wasserkraftnutzung und Fischerei erheblichen Nutzungsdrücken ausgesetzt ist, ist ein breites methodisches Instrumentarium zur Bewertung des aktuellen Zustandes des Sees und den Auswirkungen anthropogener Nutzungen erforderlich. Das übergeordnete Ziel des Pilotvorhabens besteht in der Erarbeitung wissenschaftlicher und methodischer Grundlagen, um ein nachhaltiges Management dieses stark beeinflussten Sees zu sichern.
The ISIMIP (www.isimip.org) is a framework for projecting the impacts of climate change across sectors and spatial scales. The project has created an international network of climate-impact modellers contributing to a comprehensive and consistent picture of the world under different climate-change scenarios. In the Department of Lake Research at UFZ, scientists are using one- and two-dimensional models to simulate how climate change will affect lakes and reservoirs. We are firstly investigating the physical changes that occur as a result of warming, such as an increase in water temperature, decrease in ice cover, and changes in stratification and mixing. Ultimately, modelling results from different sectors will be combined to assess the integrated and more indirect effects of climate warming, like how land-use change and altered patterns of nutrient export from catchments will affect freshwater ecology and water quality.
The ISIMIP enables a large number of international scientists to join forces towards a common goal. For instance, we are working together with lake modelling teams from Switzerland, Belgium, Sweden, the United States, Ireland, and other countries. Each team is using different models to simulate the same climate warming scenarios in the same set of lakes. This method, called “ensemble” modelling, delivers more reliable model projections and a better idea of the uncertainty in our results. The initiative is ongoing and funded independently for each researcher, including contributions from UFZ.
Laufzeit: 1.2.2021 - 31.3.2024
Algal blooms remain a major challenge in many lakes and coastal waters because they continue to persist even where external nutrient loads have been reduced. The vast amounts of “legacy” nutrients in the sediments continue to provide nutrients pulses, which trigger algal blooms. The objective of this project is to measure, analyze and conceptualize the short time scale effects of benthic nutrient dynamics on algal dynamics (including species composition changes) and physiology (respecting for species specific responses) under in-situ conditions. This will be conducted in a shallow freshwater and a brackish water system, using combination of high temporal resolution wet chemical sensors (P), UV spectral sensors (C, N) and methods for characterization of phytoplankton photo-physiology status (in-situ flow cytometry, gas exchange measurements and various kinds of pulse-amplitude-modulated fluorometers).