Trends und Veränderungen von Trockenheit in hydrologischen Systemen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Kerstin Stahl
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 282339168

Trockenheit hat weitreichende Folgen für Umwelt, Wirtschaft und Gesellschaft. Das Thema Trockenheit in Umweltsystemen erfordert auch verstärkte Grundlagenforschung. Das Projekt TrenDHy (Tracing Trends and Change of Drought in Hydrosystems) hat zum Ziel, die Resilienz verschiedener gekoppelter Umwelthydrosysteme bei klimatischer Trockenheit zu untersuchen und zu quantifizieren. Extreme Niedrigwasserereignisse folgen oft einer meteorologischen Trockenheit (engl. auch als hydrological drought bezeichnet) und beeinträchtigen dann nicht nur aquatische Ökologie, Wassernutzung und Schifffahrt, sondern können auch weitreichende sekundäre Verluste und Schäden verursachen. Die zentrale Hypothese ist, dass Umweltveränderungen in den Kopfeinzugsgebieten auch das Risiko für extreme Niedrigwasser im Flusssystem bei Trockenheit erhöhen können. Das Projekt untersucht Langzeitveränderungen von zwei ausgewählten, gekoppelten Einzugsgebietssystemen, die durch ihre Speicher den Abfluss während ausgeprägter Trockenzeiten aufhöhen können: Gletscher und Grundwasser. Das Projekt verfolgt dabei einen regional-hydrologischen Ansatz. Hierbei werden statistische Analysen großer Datensätze vieler Abflusszeitreihen zur Detektion von nicht-linearen Veränderungen kombiniert mit der hydrologischen Modellierung verschiedener Einzugsgebiete zur Erklärung der entsprechenden Prozesse. Die statistischen Analysen haben die Untersuchung und Charakterisierung der nicht-linearen Veränderungen verschiedener Systeme zum Ziel (empirische Detektion). Der Multi-Modell Ansatz hat zum Ziel, diese Veränderungen durch die konzeptionelle Darstellung der zusammenwirkenden Prozesse mittels hydrologischer Langfrist-Modellierung zu erklären (modelbasierte Attribution). Zuletzt sollen die Modelle zur Charakterisierung möglicher Veränderungen der Gefahr durch Trockenheit angewandt werden (Szenariensimulation). Herausforderungen der geplanten Ansätze liegen in der Entwicklung der nicht-linearen Zeitreihenanalysen, der Parameterisierung und Anwendung der hydrologischen Modelle über lange Zeiträume, sowie der Szenarienentwicklung und daraus folgenden Charakterisierung einer regionalen Klimasensitivität hydrologischer Veränderungen durch Trockenheit. Die Ergebnisse werden das Prozessverständnis über eine Naturgefahr verbessern, für die eine zukünftigen Verschärfung in vielen Teilen der Welt erwartet und somit verbessertes Risiko Management gefordert wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Kanada, Österreich, Schweiz
• Kooperationspartner: Professor Dr. Gregor Laaha; Professor Dr. Dan Moore; Professor Dr. Jan Seibert; Professor Dr. Markus Weiler