Entkopplung der Bodenerosion und des Schwebstofftransports in Flusseinzugsgebieten im globalen Wandel (ErRiSed)

• Antragsteller: Professor Dr. Peter Fiener; Privatdozent Dr. Thomas Hoffmann
• Fachliche Zuordnung: Physische Geographie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 551865089

In einer Trendanalyse der Schwebstoffkonzentrationen in den Bundeswasserstraßen (BwStr) konnten die Antragsteller eine ausgedehnte Abnahme der Schwebstoffbelastung im Zeitraum von 1990 bis 2010 belegen. Die überwiegende Zahl der Messstellen an den BwStr zeigen signifikante Abnahmen der Schwebstoffkonzentrationen von bis zu 50% in dem Zeitraum. Die Abnahme steht im starken Kontrast mit der Entwicklung der Faktoren der Bodenerosion. Die Regenerosivität und die Landnutzung lassen eine Zunahme der Bodenerosion aufgrund gesteigerter Frequenzen und Niederschlagsintensitäten von Starkniederschlägen und der Intensivierung der Landwirtschaft durch den Anbau von Biokraftstoffen vermuten. Die gegenläufige Entwicklung legen eine Entkopplung der BwStr und ihrer Quellgebiet nahe, deren Ursache derzeit weitgehend ungeklärt ist. Das Projekt hat zum Ziel die zentralen Einflussfaktoren dieser konträren Entwicklungen zu entschlüsseln und den Sedimenteintrag, -transport und die Sedimentkonnektivität seit 1990 zu rekonstruieren. Das Projekt fokussiert dabei auf das Maineinzugsgebiet, welches eine gute Ausstattung von Schwebstoffmessstellen im Main und seiner Tributäre aufweist. Zudem eignet sich das Einzugsgebiet durch seine variable Lithologie in ausgezeichneter Weise für eine Quellen-Senken-Analyse basierend auf der ‚Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transform Spectroscopy (DRIFTS)‘ und der Messung von Radionukliden (7Be und 210PBex) als Tracer des Sedimenttransport. Das Projekt gliedert sich in drei Arbeitspacke. Das erste Arbeitspacket umfasst die Analyse der saisonalen und langjährigen Trends der Einflussfaktoren der Bodenerosion, sowie der veränderten Schwebstoffkonzentrationen in den Gewässern des Maineinzugsgebietes seit 1990. Die Trendanalyse umfasst neben der Entwicklung der Starkniederschläge, die Veränderungen der Landnutzung und der Sedimentsenken u.a. in Form von Regen- und Hochwasserbecken. Im zweiten Arbeitspacket steht die Analyse der Sedimentkonnektivität im Einzugsgebiete und ihrer Veränderung seit 1990 im Vordergrund. Veränderung der Konnektivität in den sediment-liefernden Quellflüssen werden mittels des Bodenerosionsmodels WaTEM/SEDEM erfasst. Die Quellen-Senken Analyse der Flussläufe soll mittels Provenance-Analyse (DRIFTS und Radionukliden) und der Sedimentbilanzierung des Mains erfolgen. Im dritten Arbeitspacket wird die Sedimentkonnektivität durch verschiedene Indizes in den Tributären analysiert und mit der hydraulischen Sedimenttransportmodellierung des Mainz genutzt um die zentralen Einflussfaktoren und Prozesse der konträren Entwicklung der Bodenerosion und des Schwebstofftransportes in den BwStr seit 1990 zu identifizieren und zu verstehen. Das Projekt liefert wichtige Kenntnisse um das Sedimentmanagement der BwStr zu verbessern und effektive Maßnahmen zum Erreichen eines guten ökologischen Zustands der Fließgewässer in Anlehnung an die EU-Wasserrahmenrichtlinie zu entwickeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen