Projekt E CONNECT - Muster des SSF Beitrags zum Abfluss im Längsprofil der Fließgewässer

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

Im Rahmen des Projekts Connect wird ein einzigartiger Datensatz erhoben, mit besonderem Schwerpunkt auf präferentiellen Fließwegen. Die Daten umfassen longitudinale Fließmuster am Hangfuß in Kombination mit longitudinalen Mustern des Zustroms in den Bach, sowie Daten über den Einfluss anthropogener Strukturen (Drainagen und Gräben) auf die Abflussbildung. Dies wird durch die Entwicklung von Modellen ergänzt. Die Instrumentierung aus Phase 1 der Forschungsgruppe versetzt uns in die einzigartige Lage, dass wir nun über kontinuierliche Messungen von Zwischenabfluss (SSF) an 3 Hängen pro Einzugsgebiet verfügen. Für größerskalige Messungen benötigen wir jedoch einfachere Methoden. Dies kann nur mit Hilfe von Proxies geschehen. Faseroptische Temperatur-Messkampagnen, kombiniert mit Thermalbildern und Radonmessungen als Indikator für den Grundwasserzufluss, haben einzigartige Einblicke in die räumlichen Muster und Hotspots von SSF und Grundwasserzuflüssen in den Bach ermöglicht. In Verbindung mit den automatischen sequentiellen Salzverdünnungsmessungen haben sie die Rolle des räumlich variablen Fließgewässerzu- und abstroms deutlich gemacht. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse schlagen wir nun vor, das Potenzial der Temperatur als Indikator für SSF genauer zu untersuchen. Um minimale Datenanforderungen und einfach zu messende Proxies für SSF auf der Skala der Fließgewässer zu identifizieren, wird die zusätzliche Instrumentierung auch die permanente Installation von Glasfaserkabeln für die verteilte Temperaturmessung im Untergrund und im Gerinne umfassen. Wir gehen davon aus, dass SSF meist präferenziellen Fließwegen folgt, in denen sich die Temperaturreaktionen auf Niederschlag zumindest für periodisch von der umgebenden Matrix unterscheiden. Die Identifizierung der Orte, der Dynamik und der Stärke der Temperaturanomalien wird daher neue Erkenntnisse über das Auftreten lateraler und vertikaler präferentieller Fließwege liefern. Angesichts unserer Beobachtungen, dass vom Menschen geschaffene präferentielle Fließstrukturen, wie z. B. Drainagen und Gräben, SSF sammeln und den Transport in den Bach beschleunigen, werden wir hier nun einen stärkeren Schwerpunkt setzen. Wir planen, diese als leicht zugängliche Stellen für den Zufluss zu nutzen und ihren Einfluss auf die Beschleunigung der Zuflüsse in den Bach abzuschätzen. Während die Gräben leicht zugänglich sind, ist das Netz der Flächendrainagen oft undokumentiert, und die erste Herausforderung wird darin bestehen, ihre Lage zu bestimmen. Unser Ziel ist es, Modelle zur Hypothesenprüfung und Folgenabschätzung von natürlichen und anthropogen beschleunigten SSF einzusetzen. Dies umfasst nicht nur die Wassermengen, sondern auch das chemische Signal von SSF. Dazu ist es notwendig, einen hohen Grad an Prozessdarstellung zu erreichen, insbesondere im Hinblick auf die Parametrisierung des präferentiellen Flusses. Das Modell RoGeR wird zur Erfüllung dieser Aufgabe weiterentwickelt.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5288: Schnell und unsichtbar: Zwischenabfluss durch einen interdisziplinären Multi-Standort-Ansatz bezwingen
• Internationaler Bezug: Schweiz, USA
• Großgeräte: feldtaugliche faseroptische Temperaturmessung (DTS)
• Gerätegruppe: 8620 Strahlungsthermometer, Pyrometer, Thermosonden
• Partnerorganisation: Schweizerischer Nationalfonds (SNF)
• Mitverantwortliche: Dr. Luisa Hopp; Professorin Dr. Anja Klotzsche
• Kooperationspartnerinnen: Dr. Ilja van Meerveld, Ph.D.; Professorin Dr. Kamini Singha