Hydrometrische und isotopische EreignisSIGNaturen zur Bewertung der funktionellen Resilienz verschiedener hydrologischer Systeme im globalen Wandel (HydroSIGNS)

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Andreas Hartmann; Dr. Larisa Tarasova
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 564932275

Der zunehmende globale Wandel bedroht insbesondere vulnerable hydrologische Systeme mit einer niedrigen funktionalen Resilienz. Diese wird durch zwei Komponenten definiert: die Fähigkeit der Systeme, einerseits Veränderungen zu widerstehen und andererseits Extreme abzufedern. Es ist jedoch unklar, wo sich die globalen Hotspots niedriger und hoher funktionaler Resilienz befinden. Isotopische Signaturen, die die Wasserherkunft und Verweilzeit widerspiegeln, sind der zuverlässigste Indikator für die Ermittlung solcher Hotspots. Allerdings sind die erforderlichen Messungen weltweit immer noch selten, insbesondere für Quellen, die besonders anfällig für globale Veränderungen sind. Stattdessen können hydrometrische, ereignisbasierte Signaturen aus Zeitreihen von Abflüssen und Niederschlägen abgeleitet werden, die für viele Gebiete weltweit verfügbar sind. Es ist jedoch immer noch unklar, wo und wann, d. h. in welchen hydrologischen Systemen, und unter welchen Ereignisbedingungen die Isotopensignaturen aus hydrometrischen Signaturen abgeleitet werden können und welche sich am besten für eine solche Ableitung eignen. Das Ziel des Projekts ist die Quantifizierung der funktionalen Resilienz (d. h. der Fähigkeit, Veränderungen zu widerstehen und hydroklimatische und umweltbezogene Extreme abzupuffern) hydrologischer Systeme in unterschiedlichen räumlichen Skalen auf der ganzen Welt mit Hilfe von hydrometrischen Ereignissignaturen, die die Herkunft des Wassers am besten erfassen. Im Rahmen des Projekts werden wir hydrometrische, ereignisbasierte Signaturen für eine große Anzahl von globalen Flusseinzugsgebieten und Karstquellen, die für ihre schnelle Reaktion auf globale Veränderungen bekannt sind, ableiten. Diese Signaturen werden anhand der gesammelten Datensätze stabiler Wasserisotope und eigenen Isotopenmessungen eingehend geprüft und optimiert. Die optimierten Signaturen werden für die Analyse der funktionellen Resilienz entlang des Heterogenitätsgradienten des Untergrunds eingesetzt (z. B. von sehr heterogenen Systemen, wie Quellgebieten von Karstquellen, über kleine Einzugsgebiete mit heterogener Untergrundstruktur bis hin zu größeren Flusseinzugsgebieten), die mit einem unterschiedlichen Gefährdungsgrad verbunden sein könnten. Damit werden wir eine neuartige prozessbasierte modelunabhängige Methode zur Bewertung der Sensitivität hydrologischer Systeme gegenüber dem globalen Wandel und der Zunahme von Extremen entwickeln. Dies wird dazu beitragen, Gebiete zu identifizieren, in denen hydrologische Systeme in Zukunft möglicherweise keine Ökosystem- und Gesellschaftsleistungen mehr erbringen können, und die Entwicklung gezielter Anpassungsmaßnahmen unterstützen. Darüber hinaus wird dieses Projekt dazu beitragen, die Lücke zwischen den Fachgebieten der "Large-Sample-Hydrology" und der kritischen Zone zu schließen und zuverlässige prozessbasierte Erkenntnisse über die funktionelle Resilienz gegenüber dem derzeitigen globalen Wandel weltweit zu gewinnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien, Kanada, Österreich, Schweiz
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professorin Dr. Gemma Coxon; Dr. Thomas Dirnböck; Professorin Dr. Hongli Liu; Dr. Ilja van Meerveld, Ph.D.; Dr. Ross A. Woods
• Mitverantwortlich: Dr. Shijie Jiang