SUDOCQU: Der unsichere Einfluss von Bodenfeuchte auf DOC Quantität und Qualität in Bachuferzonen

• Antragsteller: Dr. José L. J. Ledesma, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 524850178

Management von Einzugsgebieten (Niederschlagswasser auffangende und als Oberflächenabfluss ableitende Bereiche) erfordert für die Süßwasserkonservierung wissenschaftliches Verständnis. In Uferzonen findet eine direkte Wechselwirkung zwischen Boden und Oberflächengewässer statt, was deren Wasserchemie besonders in von kleinen Bächen entwässerten bewaldeten Oberlaufeinzugsgebieten entscheidend kontrolliert. Die Mobilisierung von gelöstem organischem Kohlenstoff (DOC) aus Uferzonen in Fließgewässer ist bedeutend: DOC ist eine Hauptvariable in der Biogeochemie von Einzugsgebieten und in der Trinkwasseraufbereitung ist seine Entfernung notwendig, die sowohl von der DOC-Quantität (Konzentration) als auch von der DOC-Qualität (molekulare Zusammensetzung) abhängt. Einer der wichtigsten Faktoren, der die Quantität und Qualität in bewaldeten Oberläufen bestimmt, ist die Bodenfeuchte, da sie Akkumulation, Produktion, Zersetzung und Mobilisierung reguliert. Bodenfeuchtedaten von Waldoberläufen und speziell ihren Uferzonen sind nur begrenzte verfügbar. Zudem werden zukünftige noch ungewisse Bodenfeuchteänderungen im Zusammenhang mit dem Klimawandel erwartet und Uferzonendynamiken fehlen in den Projektionen. Räumliche Heterogenität (topographisch und vertikal) und zeitliche Skalen (von kurzfristigen und saisonalen bis zu langfristigen Änderungen) berücksichtigende Studien sind erforderlich, um unser Wissen über den Einfluss der ufernahen Bodenfeuchte auf die DOC-Quantität und -Qualität zu erweitern. Das Projektziel ist, die vertikale und topografische Heterogenität der Bodenfeuchte und DOC-Menge und -Qualität in Uferzonen von Waldoberläufen zu kombinieren, um Mobilisierungsprozesse und Auswirkungen auf die Wasserchemie über zeitliche Skalen hinweg einschließlich der klimabedingten prognostizierten Änderungen besser zu verstehen. Das bestehende Messnetz am Oberlaufeinzugsgebiet der Rappbode (gemäßigte Waldzone im Harzgebirge) wird durch Bodenfeuchtesensoren und Saugkerzen ergänzt, die in verschiedenen Schichten in repräsentativen Uferprofilen platziert werden. Feldkampagnen zur Probennahme werden eine angemessene Datensammlung gewährleisten und die DOC-Qualität wird mittels FT-ICR-MS und UV-Absorption charakterisiert. Zukünftige Simulationen der Bodenfeuchte werden die Bandbreite der Klimaprojektionen für das Untersuchungsgebiet berücksichtigen und mit dem Niederschlags-Abfluss-Modell PERSiST realisiert. Kollaboration zwischen dem KIT, UFZ-Leipzig, spanischen Nationalen Forschungsrates und der schwedischen Univ. der Agrarwissenschaften sorgen für eine adäquate Methodenanwendung und Ergebnisinterpretation. Das Projekt wird zu einem besseren Verständnis der Uferzonenprozesse, die die Oberflächenwasserchemie in bewaldeten Oberlaufgebieten bestimmen, beitragen und über mögliche zukünftige Änderungen der DOC-Menge und -Qualität in Bächen informieren, was Entscheidungsträger der Trinkwasserindustrie als Informationsgrundlage für Anpassungsstrategien helfen kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweden, Spanien
• Mitverantwortliche: Dr. Oliver Lechtenfeld; Dr. Andreas Musolff
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Susana Bernal, Ph.D.; Dr. Martyn Futter, Ph.D.