Verknüpfung von hydrodynamischen Merkmalen von Bäumen, ökohydrologischen Prozessen und der Waldbrandausbreitung: Explorative Modellierung für die Theorieentwicklung

• Antragsteller: Professor Dr. Ilhan Özgen, seit 3/2026
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 560668181

Im Zuge des Klimawandels sind Waldbrände weltweit zu einer erheblichen Bedrohung für Ökosysteme geworden. Die Vorhersage der Ausbreitung von Waldbränden wird durch unser derzeitiges begrenztes Wissen darüber erschwert. In diesem Projekt wollen wir den Einfluss der hydrodynamischen Eigenschaften von Bäumen auf die Ausbreitung von Waldbränden anhand von Modellrechnungen untersuchen. Hydrodynamische Eigenschaften von Bäumen sind definiert als ökologische Merkmale (traits), die das hydraulische Verhalten von Bäumen beeinflussen, z. B. die Leitfähigkeit von Pflanzen, die stomatäre Leitfähigkeit und die Kapazität von Pflanzen. Wir wissen, dass diese Eigenschaften mit der Pflanzenhydraulik und damit mit der Feuchtigkeit des Brennmaterials in der Region verbunden sind, was wiederum die Ausbreitung von Waldbränden beeinflusst. Wenn wir verstehen, wie sich die Interaktionen zwischen diesen Merkmalen und anderen Umweltfaktoren auf die Ausbreitung von Waldbränden auswirken, können wir die Darstellung biologischer Prozesse in Modellen zur Vorhersage der Waldbrandausbreitung verbessern. Um dies zu erreichen, schlagen wir vor, eine Modellkette aufzubauen, die die Ergebnisse eines auf traits basierenden Pflanzenhydraulikmodells als Eingang für ein mechanistisches Modell zur Ausbreitung von Waldbränden verwendet, das wir im vergangenen Jahr entwickelt haben. Mit diesem Modellierungswerkzeug werden wir explorative Simulationen der Ökohydrologie und der Ausbreitung von Waldbränden in einem idealisierten Waldgebiet der gemäßigten Klimazone durchführen. Wir werden das Verhalten verschiedener Baumarten, die sich durch unterschiedliche hydrodynamische Eigenschaften auszeichnen, unter verschiedenen Umweltbedingungen untersuchen. Dies wird uns ermöglichen, die Hierarchie der Einflussfaktoren auf die Ausbreitung von Waldbränden zu verstehen. Anhand der aus diesen Simulationen gewonnenen Erkenntnisse werden wir ein minimales, auf traits basierendes Modell für Waldbrände entwickeln, das hydrodynamische Eigenschaften mit der verbrannten Fläche verknüpfen kann. Ziel dieses minimalen Modells ist es, die Hypothese zu testen, dass die verbrannte Fläche tatsächlich auf der Grundlage hydrodynamischer Eigenschaften vorhergesagt werden kann. Wir werden unsere Modellkette und unser minimales Modell an einem realen Waldbrandereignis testen, welches sich im Sommer 2022 in Nonaspe, Aragon, Spanien, ereignete. Die Unterschiede zwischen den beiden Modellierungsansätzen werden uns helfen, unsere Hypothese, dass hydrodynamische Merkmale zur Vorhersage der Ausbreitung von Waldbränden verwendet werden können, entweder zu bestätigen oder zu widerlegen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Spanien, USA
• Mitverantwortliche: Dr.-Ing. Matthias Beyer; Dr. Gökben Demir; Professor Dr. Dirk Langemann
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Octavia Crompton; Dr. Miquel de Cáceres Ainsa; Dr. Adrián Navas Montilla
• Ehemalige Antragstellerin: Dr. Cordula Reisch, bis 3/2026