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Projekt
Analyse der Mechanismen und Auswirkungen eines Regime-Shifts hin zu großflächig zunehmendem und vermehrtem intermittierenden Abflussverhalten in deutschen Flusslandschaften
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professorin Dr. Eva Nora Paton; Professor Dr. Paul Wagner
Fachliche Zuordnung
Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
Förderung
Förderung seit 2026
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 577008456
In einer Pilotstudie unter Verwendung der 1575 Abflussstationen des CAMELS-DE-Datensatzes fanden wir einen überraschend großen Anteil von Pegeln (16 % im Untersuchungszeitraum 1981-2020) mit intermittierendem Verhalten, die über ganz Deutschland verteilt waren. Obwohl ein großer Teil der Stationen mit intermittierendem Verhalten nur selten trockenfällt, konnten wir für einen signifikanten Anteil der Stationen eine deutliche Zunahme des Trockenfallens in der jüngeren Vergangenheit feststellen. Dieses Projekt wird zu einem besseren Verständnis der zugrundeliegenden Dynamiken und Ursachen für diese neuartige und weit verbreitete Zunahme des Trockenfallens in vormals perennierenden Flusssystemen beitragen, sowie erstmalig großflächig dessen Auswirkungen auf die Ufervegetation quantifizieren. Zu diesem Zweck werden die zeitlichen Dynamiken des intermittierenden Verhaltens durch eine Big-Data-Analyse von Austrocknungsgeschwindigkeiten und -kaskaden der CAMELS-DE Stationen unter Berücksichtigung von Landnutzungsänderungen und Grundwasserdynamiken kategorisiert. Zur detaillierteren Betrachtung der Veränderung von Prozessen und Konnektivitäten im Flusssystem werden drei Versuchseinzugsgebiete im trockeneren Nordosten Deutschlands etabliert und für drei Jahre mit Abfluss- und Grundwasserstandssensoren sowie Fotopunktmessungen zur Quantifizierung des Trockenfallens ausgestattet. Um eine gründliche Analyse aller Mechanismen und Interaktionen zu ermöglichen, die zur Intermittenz beitragen, werden die Einzugsgebiete mit dem ökohydrologischen Modell SWAT+ modelliert. Die Kalibrierung und Validierung des Modells wird darauf abzielen, das sich wandelnde, intermittierende Verhalten der letzten Dekade abzubilden. Um das komplexe Zusammenspiel von Klima- und Landnutzungsänderungen, Grundwasser- und Abflussdynamiken zu verstehen, werden die Auswirkungen verschiedener Klima- und Landnutzungsszenarien auf Grundwasserdynamik und intermittierendes Abflussverhalten im Gewässernetz untersucht. Mit Hilfe der Modellierungsergebnisse, einer Fernerkundungsanalyse und Felddaten wird der Einfluss von längeren und häufigeren abflusslosen Perioden auf den Vegetationszustand in der Uferzone analysiert. Insbesondere der Fortbestand des Flussstreifens als Buffer gegen schädliche Einflüsse aus den angrenzenden Agrargebieten kann damit erstmalig bewertet werden. Ein Vergleich von Flussabschnitten mit häufigen und weniger häufigen abflusslosen Perioden wird Aufschluss über das Ausmaß einer großflächigen Vegetationsdegradierung geben, welches sich durch einen Regime-Shift hin zu mehr Intermittenz ergeben würden. Dieses Projekt wird neue Erkenntnisse über den Zeitpunkt und die Schwere von ökohydrologischer Veränderungen im Abflussregime, in der Uferzone und im Gewässernetz liefern und damit wichtige Erkenntnisse für die Entwicklung von Anpassungsmaßnahmen liefern, um die negativen Auswirkungen von neu entstehenden und möglicherweise anhaltenden intermittierenden Regimen abzumildern.
DFG-Verfahren
Sachbeihilfen
Internationaler Bezug
Brasilien, Frankreich, Spanien
