Sauerstoffdynamik in großen Talsperren: Ein mechanistisches Verständnis zur Entstehung metalimnischer Sauerstoffminima?
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Gelöster Sauerstoff (DO) stellt einen Schlüsselparameter beim Wasserqualitätsmanagement in Seen und Stauhaltungen dar. Zu niedrige Konzentrationen begrenzen die ökologische Qualität und Eignung für Trinkwasser. Das Projekt sollte Wissenschaftler*innen aus führenden Chinesischen und Deutschen Institutionen in der Gewässerforschung vereinen, um die Dynamik von DO in Standgewässern in Raum und Zeit zu untersuchen. Hierbei lag der Fokus des Lehrstuhls für Angewandte Geologie und des Departments Seenforschung am UFZ in der Untersuchung hydrochemischer Profile der Rappbode Talsperre, der größten Trinkwassertalsperre in Deutschland. Es wurden in einer 14-tägigigen Frequenz über einen Zeitraum von 18 Monaten Proben über Tiefenprofile gesammelt und analysiert. Gekoppelt an Konzentrationsmessungen lag hierbei besonderes Augenmerk auf der Untersuchung stabiler Isotope des DO, aber auch von allen gelösten und partikulären Kohlenstoffphasen wie „dissolved inorganic carbon“, „dissolved organic carbon“ und particulate organic carbon“ (DIC, DOC and POC). Isotopenmuster von Kohlenstoff- und Sauerstoff, gekoppelt mit Ihren Konzentrationsverteilungen führten zu neuen Ergebnissen über ökologische Indikatoren mit Quantifizierung von Quellen und Senken. Tiefenprofile zeigten eine besondere Dynamik von DO und dessen Umsetzungen im Metalimnion. Diese Zone zeigte die geringsten DO Konzentrationen und höchsten Kohlenstoff- sowie Sauerstoffdynamiken. Dieses detaillierte limnologische Monitoring ermöglichte auch eine detaillierte Modellierung der biogeochemischen Stoffumsetzungen mit gekoppelten physikalisch-Ökologischen Seenmodellen. Diese Modellierung unterstützte nicht nur die Synthese der Ergebnisse, sondern wurde auch für Klimaprognosen und für die Ableitung von Anpassungsstrategien im Talsperrenmanagement genutzt. Parallele Untersuchungen in einem Chinesischen Stausee, dem Panjiakou Reservoir, konnten wegen der Corona Pandemie leider nur im geringen Umfang durchgeführt werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Oxygen dynamics in a German Drinking water Reservoir. Seminar at WHR Bejing, China (20.09.2019) and Nankai University Tianjing, China (24.09.2019)
Seewald, M.; Dordoni, M.; Boehrer, B.; Barth, J.A.C. & Rinke, K.
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Stable isotopes in Hydrology and Limnology. Internal seminar for students of Applied Hydrology at FAU. Internal seminar for students of Water Resources Monitoring at China Institute of Water Resources and Hydropower Research (China) and Nankai University (China). As guest scientist, 2019.
Dordoni, M.
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10 Jahre metalimnisches Sauerstoffminimum in Deutschlands größterm Trinkwassertalsperrereservoir, DGL Taugng 2020.
Seewald, M.; Mi, Chenxi & Rinke, K.
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Planktothrix rubescens in der Rappbodetalsperre. ATT AK Biologie, 11.11.2020
Seewald, M. & Rinke, K.
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Predictive limnology: Using lake models for projecting climate change effects in reservoirs and identifying potential adaptation strategies. Czech Academy of Sciences 2020
Rinke K.
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Stable isotopes Patterns of Rappbode Reservoir (Germany) and Panjakou Reservoir (China). Internal seminar for students of Applied Hydrology at FAU, 2020
Dordoni, M.
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Dissolved oxygen stable isotopes in groundwater: a new tracer of biogeochemical reactivity for the underground Critical Zone. Goldschmidt2021 Abstracts.
Osorio-Leon, Ivan-David; Chatton, Eliot; Dordoni, Marlene; Piatka, David; Le Borgne, Tanguy & Bouchez, Camille
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Oxygen dynamics in the metalimnion. vEGU 19-30.04.2021
Seewald, M.; Dordoni, M.; Barth, J.A.C. & Rinke, K.
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Stable isotopes of oxygen to characterize a Metalimnetic Oxygen Minimum: insights from a 48 hours field campaign at Rappbode Reservoir, Germany. EGU2021, 2021
Dordoni, M.; Rinke, K.; Seewald, M.; Schmidmeier, J. & Barth, J.A.C.
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Stratification dynamics in lentic water bodies. Internal seminar for students of Applied Hydrology. Internal seminar for students of Applied Hydrology at FAU, 2021
Dordoni, M.
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Controlling metalimnetic blooms of Planktothrix rubescens with a novel water withdrawal strategy: a modelling study. SIL congress (10.08.2022)
Mi, C.; Seewald, M. & Rinke, K.
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Effects of flow reduction and biodiversity decline on periphyton characteristics and carbon cycling. SIL2022, 2022
Tromboni F.; Játiva-Guzmán N.C.; Maasri A.; Bernal S.; Mohr S.; Frank A.H.; Barth, J.A.C.; Dordoni, M.; Jähnig S.; Chandra S.; Seitz C. & Grossart H.P.
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Flow reduction and biodiversity decline affect periphyton structural and functional characteristics. German Limnology Meeting, 2022.
Tromboni F.; Játiva-Guzmán N.C.; Maasri A.; Bernal S.; Mohr S.; Jähnig S.C.; Frank A.H.; Barth, J.A.C.; Dordoni, M.; Chandra S.; Seitz C. & Grossart H.P.
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New management strategies that make reservoirs more resilient against climate change. SIL Congress 2022
Rinke K.; Shatwell T.; Nkwalale L. & Mi C.
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Oxygen sources and sinks in temperate reservoirs: a case study of Rappbode Reservoir, Germany. Internal seminar at WasserCluster Lunz (AT). As guest scientist, independently funded by STSM Grant, 2022
Dordoni, M.; Seewald, M.; Rinke, K.; Schmidmeier, J. & Barth, J.A.C.
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Stable isotopes (δ18O, δ13C) assess biogeochemical cycles in temperate lentic water bodies. Internal seminar within “Biogeochemistry Seminar Series” at Stockholm University. As guest scientist, 2022
Dordoni, M.; Seewald, M.; Rinke, K.; Schmidmeier, J. & Barth, J.A.C.
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Stable isotopes in lentic water bodies. Internal seminar for students of Applied Hydrology at FAU, 2022
Dordoni, M.
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Stable isotopes quantify organic matter turnover into dissolved inorganic carbon in a drinking water reservoir: a case study of Rappbode Reservoir, Germany. JESIUM2022, 2022
Dordoni, M.; Seewald, M.; Rinke, K.; Schmidmeier, J. & Barth, J.A.C.
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The formation of a metalimnetic oxygen minimum exemplifies how ecosystem dynamics shape biogeochemical processes: A modelling study. Europe-China Eco-Environmental Forum for Young Scholars ——Special topic on water environment (10.12.2022)
Mi, C.; Seewald, M. & Rinke, K.
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The role of the atmosphere as an oxygen source in a temperate reservoir: a case study of Rappbode Reservoir, Germany. SIL2022, 2022
Dordoni, M.; Seewald, M.; Rinke, K.; Schmidmeier, J. & Barth, J.A.C.
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Depth distribution of dissolved oxygen stable isotopes constrain temperature-related diel metabolic balances in Germany´s largest drinking water reservoir: The Rappbode System. DGL2023, 2023
Dordoni, M.; Seewald, M.; Rinke, K.; Schmidmeier, J. & Barth, J.A.C.
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Drivers of carbon and oxygen sources and sinks in standing water bodies. A case study of the Rappbode Reservoir, Harz Mountains, Germany
Dordoni, Marlene
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Germany’s largest drinking water reservoir in the 21st century: Full assessment of physical and biogeochemical dynamics under ensemble climate projections including ways towards adaption. GLEON 2023 Virtual All Hands’ Meeting (13.02.2023)
Seewald, M. & Rinke, K.
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Source and Sink Terms of DO via Stable Isotopes in Lentic Water Bodies: An Example from the Rappbode Reservoir. IAEA International Symposium on Isotope Hydrology, 2023
Dordoni, M.; Schmidmeier, J.; Barth, J.A.C.; van Geldern, R.; Seewald, M. & Rinke, K.
