Erneute Untersuchung der europäischen Grundwasserschwankungen und ihrer Reaktion auf menschliche Eingriffe und Extremereignisse anhand von GRACE/GRACE-FO-Daten (GREA-EU)

• Antragsteller: Dr. Fupeng Li
• Fachliche Zuordnung: Geodäsie, Photogrammetrie, Fernerkundung, Geoinformatik, Kartographie ; Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 585099946

Grundwasser, die weltweit größte nicht gefrorene Süßwasserreserve, ist von zentraler Bedeutung für die Wasserversorgung, die Nachhaltigkeit von Ökosystemen sowie für landwirtschaftliche, industrielle und häusliche Aktivitäten. Zudem wirkt Grundwasser während Dürren und Hitzewellen temperaturausgleichend auf die Landoberfläche und beeinflusst damit die Klimavariabilität. Allerdings ist Grundwasser nur schwer direkt zu beobachten, und sowohl satellitengestützte Beobachtungen (z. B. GRACE) als auch In-situ-Messungen weisen Einschränkungen auf, was das Verständnis der Grundwasserreaktionen auf menschliche Aktivitäten und Extremereignisse begrenzt. Dieses Projekt schlägt einen neuartigen, auf künstlicher Intelligenz (KI) basierenden Ansatz vor, um aus GRACE-abgeleiteten Produkten, In-situ-Grundwasserbeobachtungen, Modellergebnissen und klimatischen Antriebsdaten einen robusten, hochauflösenden Datensatz der Grundwasserspeicherung zu rekonstruieren. Mit Fokus auf Europa werden Long-Short-Term-Memory-(LSTM-)Neuronale Netze eingesetzt, um empirische Zusammenhänge in gut instrumentierten Regionen zu ermitteln und auf schlecht überwachte Gebiete zu übertragen. Ziel ist der Aufbau eines flächendeckenden Grundwasserspeichernetzes mit einer räumlichen Auflösung von 0,25° × 0,25°. Durch die gezielte Ein- und Ausschlussnutzung von GRACE-Daten im Rekonstruktionsprozess werden anthropogen verursachte Grundwasservariationen quantifiziert und die Reaktionen des Grundwassers auf Eingriffe wie Bewässerung und Dammbau analysiert. Der rekonstruierte Datensatz wird zudem mit dokumentierten Dürre- und Hitzewellenereignissen verglichen, um das Verständnis der Rolle des Grundwassers bei der Abpufferung klimatischer Extreme zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen