SSF FORCING - Zeitliche Dynamik und Landnutzungseffekte von SSF - Beregnungsexperimente kombiniert mit ERT-Messungen

• Antragsteller: Professor Dr. Markus Weiler
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 453746323

Das Projekt SSF-Forcing konzentriert sich auf die experimentelle und numerische Abschätzung treibender Einflussfaktoren von Zwischenabfluss (ZA; subsurface stormflow SSF). Die Experimentierfläche (5x10m und 10x40m) wird dabei als kleinster gemeinsamer Nenner gesehen, um den ZA auf größerer Skale (Hang- und Einzugsgebietsebene) zu bewerten. Hierbei geht das Projekt auf unterschiedliche Anfangs- und Randbedingungen sowie Boden- und Landnutzungseigenschaften ein, welche die Entstehung und die zeitliche Dynamik von ZA beeinflussen. Ziel ist es, Schwellenwerte und damit mögliche Parametrisierungen zur Beschreibung der Prozessdynamik abzuleiten. Dieses Ziel wird durch neue, innovative Beregnungsexperimente verfolgt. Die gewonnenen Daten werden dabei auch gemeinsam mit bestehenden Beregnungssimulationsdaten ergänzt und in Kombination mit diesen analysiert. Die geplanten Untersuchungen umfassen quantitative Messungen sowie qualitative Bewertungen von Flüssen und Zuständen.Die spezifischen Forschungsfragen lauten: (1) Wie können präferentielle Flüsse von vertikalen und lateralen Zwischenabflusskomponenten auf der Experimentierfläche erfasst werden? Welche Tracer und Messmethoden können zu ihrer Identifizierung genutzt werden? (2) Wie beeinflusst die Dynamik zwischen Regenereignissen das Verhältnis von Oberflächen- und Zwischenabfluss? Können künstlich erzeugte ZA-Ereignisse reproduziert werden - oder hat der Boden ein Gedächtnis? (3) Wie wirken sich saisonale Veränderungen der Landbedeckung auf den ZA aus? Wie beeinflusst die zeitliche Dynamik der Vorbedingungen den ZA? (4) Was sind die Schwellenwerte, die einen effektiven ZA auf der Parzellenskala initiieren? Wie variabel und übertragbar sind solche Schwellenwerte zwischen Standorten und Einzugsgebieten? (5) Wie gut kann die räumliche Variabilität präferentieller Fließwege mit stabilen Wasserisotopen oder geophysikalischen Messmethoden verfolgt werden?Im Arbeitsprogramm fokussiert das Projekt auf die Kombination von Beregnungsexperimenten mit permanenten und ereignisweisen Messungen mit unterschiedlichen Tracer-Methoden. Folgende Arbeitspakete werden in vier verschiedenen Einzugsgebieten angewandt: In AP1 und AP2 werden auf der Parzellenskala in allen vier Testgebieten Beregnungsexperimente mit unterschiedlichen Anfangs- und Randbedingungen geplant und durchgeführt. Die Versuche werden mit lokal verfügbaren Tracermethoden (Projekte A, C, D, F), Bodenfeuchtemessungen (Projekte A, H), ERT-Messungen (Projekte A, B) und UHF-Radar (ext. coop. Projekt A) kombiniert. AP3 enthält die Datenanalyse, -bewertung und Unsicherheitsabschätzung, um Zusammenhänge zwischen Antrieb, Randbedingungen und ZA-Dynamik herzustellen. AP4 beinhaltet die Analyse vorhandener Regensimulationsdaten mit Bezug zu ZA. In AP 5 erfolgt die numerische Modellierung der Prozesse auf der Plotskale mit Modellen unterschiedlicher Komplexität.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5288: Schnell und unsichtbar: Zwischenabfluss durch einen interdisziplinären Multi-Standort-Ansatz bezwingen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Partnerorganisation: Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)
• Kooperationspartner: Professor Dr.-Ing. Stefan Achleitner; Dr. Bernhard Kohl