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FOR 5288:  Schnell und unsichtbar: Zwischenabfluss durch einen interdisziplinären Multi-Standort-Ansatz bezwingen

Fachliche Zuordnung Geowissenschaften
Förderung Förderung seit 2022
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 453746323
 
Wo und wie entstehen Hochwässer? Welche Faktoren beeinflussen die Wasserqualität in Bächen während Ereignissen? Solche Fragen betreffen zahlreiche Bereiche – von den Ingenieurwissenschaften über den Hochwasserschutz und das Wasser- und Ökosystemmanagement bis hin zur Abschätzung der Folgen des globalen Wandels. Eine zentrale Rolle spielt dabei der Zwischenabfluss (Subsurface Stormflow, SSF), also die schnelle Reaktion des Abflusses infolge lateraler unterirdischer Prozesse. SSF ist hydrologisch äußerst relevant, aber schwer erfassbar und bislang unzureichend verstanden – vor allem fehlt es an systematischen, skalen- und standortübergreifenden Studien. In der ersten Phase der Forschungsgruppe wurde deshalb eine systematische Untersuchung von SSF initiiert. Dazu wurde eine deutschlandweit einmalige Messinfrastruktur aufgebaut, bestehend aus zwölf Trenches (je 15 m lang, 3 m tief) sowie mehreren hundert Grundwasser- und Bachpegelmessstellen. Dieses Design wurde an vier kontrastierenden Standorten repliziert, um SSF-Prozesse unter verschiedenen geomorphologischen, klimatischen und landnutzungsbezogenen Bedingungen vergleichend zu analysieren. Ergänzt wird die Infrastruktur durch gezielte Probenahmen, Prozessstudien und Experimente, sowie die Entwicklung und Anwendung neuartiger Methoden – von Tracern bis zu innovativen Sensorsystemen. Die Ergebnisse fließen in die Bewertung von Methoden, Proxys und hydrologischen Modellen ein. Im Gegensatz zu Einzelprojekten, die nur Teilaspekte an einem Ort untersuchen, verfolgt die Forschungsgruppe einen integrativen, interdisziplinären Ansatz: Die eng verzahnte experimentelle Arbeit in allen vier Testgebieten bildet die Basis für ein gemeinsames Modellierungskonzept. Dieser iterative Forschungsprozess – vom Experiment zum Modell und zurück – ist ein zentrales Merkmal des Verbunds. In Phase II wird der Fokus erweitert: Neben der detaillierten Untersuchung des SSF innerhalb der Quellgebiete sollen nun auch dessen Auswirkungen flussabwärts, anthropogene Einflüsse sowie internationale Vergleiche stärker berücksichtigt werden. Grundlage dafür ist die in Phase I etablierte Infrastruktur, auf der nun aufgebaut werden kann. Die Arbeiten zielen weiterhin auf die vier zentralen Herausforderungen: (1) Entwicklung innovativer experimenteller Methoden, (2) Analyse räumlicher Muster von SSF, (3) Untersuchung von Schwellenwerten und Kaskadeneffekten sowie (4) Bewertung der Auswirkungen von SSF.
DFG-Verfahren Forschungsgruppen
Internationaler Bezug Großbritannien, Italien, Kanada, Österreich, Schweiz, USA

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