Zeitliche und räumliche Dynamik des Kohlenstoffs in intermittierenden Quellen - Umweltrelevante Einflussfaktoren und Konnektivität zu Quellbächen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Peter Chifflard; Christina Fasching, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 461420208

Quellen stellen den Ausgangspunkt des Flusskontinuums dar und sind wichtige Ökotone zwischen Grund- und Oberflächenwasser. Insbesondere intermittierende Quelltypen, die in oberflächennahen, nicht begrenzten Grundwasserleitern mit einem variierenden, vorübergehend grundwassergetrennten Fließregime, kurzen Verweilzeiten und potenziell höheren Konzentrationen an organischem Kohlenstoff (OC) auftreten, haben das Potenzial, die Kohlenstoffflüsse in den anschließenden Quellbächen erheblich zu beeinflussen. Allerdings gibt es hierzu nur wenige Studien und es ist noch unklar, wie sich das variable Fließregime auf die zeitliche Variabilität des OC in diesen für Mittelgebirge typischen vielfältigen Ökotonen auswirkt. In diesem Projekt werden daher die räumliche und zeitliche Dynamik des OC in intermittierenden Quellen, die umweltrelevanten Einflussfaktoren und ihre Auswirkungen auf die Quellbäche in verschiedenen Mittelgebirgen (Rheinisches Schiefergebirge, Erzgebirge, Schwarzwald) untersucht. Insgesamt werden 44 Quellen hydrologisch und biogeochemisch erfasst und die OC-Dynamik auf verschiedenen zeitlichen und räumlichen Skalen quantifiziert. Neben dem permanenten Monitoring der Quellschüttung, elektrischen Leitfähigkeit und Wassertemperatur werden saisonale und ereignisbasierte Messungen des OC, Nährstoffe und stabilen Isotope durchgeführt. Modernste Labormethoden (C/N- und TOC-Analyzer, Picarro) werden zur Erfassung der zeitlichen und räumlichen Variabilität von DOC, POC, optischen Eigenschaften (Fluoreszenz, Absorption), Nährstoffen (PO4, NO3, NO2, NH4) und stabilen Isotopen (18O, 2H) eingesetzt. Zur Identifizierung räumlicher und zeitlicher Muster, Prozesse, Stoffflüsse und Einflussfaktoren werden verschiedene multivariate statistische Verfahren und Modelle eingesetzt (z.B. PCA, PARAFAC, SIMMR, LOADest, machine learning). Funktionelle Nahrungsgruppen der gegenwärtigen Wirbellosenfauna werden bestimmt, um Artengemeinschaften und -vielfalt zu charakterisieren. Diese skalenübergreifende Untersuchung der hydrologischen und biogeochemischen Eigenschaften intermittierender Quellen und ihrer räumlichen und zeitlichen Dynamik wird die Wissenslücke bezüglich der Rolle intermittierender Quellen innerhalb des Flusskontinuums schließen und zum Verständnis der zukünftigen Dynamik von Quellen aufgrund der durch den Klimawandel verursachten Variationen von Niederschlag und Abfluss und der Auswirkungen ihrer Veränderungen sowohl auf das Quellökosystem als auch auf die damit verbundenen Quellbäche beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Kooperationspartner: Dr. Kyle Boodoo