Forschung
Unser Ziel ist zu erforschen, wie Landschaften auf unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Skalen ökohydrologisch funktionieren, d.h. wo und wie lange wird Wasser in der Landschaft gespeichert und wieder abgegeben. Dafür untersuchen wir die Interaktionen von Landschaften und Fließgewässern, um unser Verständnis der physikalischen Prozesse zu verbessern, die zur Entstehung von Wasserflüssen führen und wie diese Prozesse in der Landschaft die Hydrochemie und Ökohydrologie von Gewässern beeinflussen.
Eine unserer wichtigsten Methoden ist die Anwendung stabiler Isotopentracer, die wir als "Fingerabdruck" verschiedener Wässer nutzen, um die Speicherung und Ableitung von Wasser zu quantifizieren. Wir integrieren unsere umfangreichen Umweltdaten in Modelle (u.a. in das von uns entwickelte tracer-gestützte Modell EcH2O-iso), um ökohydrologische Wechselwirkungen physikalisch-basiert zu parametrisieren. Das ermöglicht uns u.a., die Rolle der Vegetation und Landnutzung auf den Wasserhaushalt sowie die Auswirkungen von Klima- und Landnutzungsveränderungen auf Wasserflüsse und -verfügbarkeit abzuschätzen.
Wir verwenden isotopen-basierte hydrologische Modellierung, um die Verhältnisse stabiler Isotope und die Transformation des Isotopensignals von Niederschlag zum Abfluss (durch die Vegetationsschicht, Wurzelzonen, tiefere Bodenschichten und Grundwasserleiter) zu simulieren. Diese Ansätze erlauben uns auch das Alter von Wasser zu bestimmen. Ziel dabei ist es, die Heterogenität von räumlichen und zeitlichen Mustern der "grünen" (Evaporation und Transpiration) und "blauen" (Grundwasserneubildung und Abfluss) Wasserflüsse zu quantifizieren und zu bestimmen, wie die Pflanzenwasseraufnahme sich unter Klimawandel verhält und ggf. verändert.
Unsere experimentellen Arbeiten finden hauptsächlich in drei Untersuchungsgebieten statt: (i) Das Demnitzer Mühlenfliess im östlichen Brandenburg, welches durch repräsentative Boden- und Vegetationsbedingungen des dürre-sensitiven Nordostens von Deutschland und Zentraleuropa gekennzeichnet ist; (ii) Das Girnock Burn Einzugsgebiet in Schottland, charakteristisch für kühle, nordische Klimate mit tiefen organischen Böden; (iii) Das Stadtgebiet von Berlin, wo wir ebenfalls umfassende Messungen der Interaktionen zwischen Atmosphäre, Boden, Vegetation und Oberflächengewässern betreiben, um diese Prozesse auch in urbanen Gebieten zu verstehen und die Entscheidungsfindung für eine nachhaltige Stadtentwicklung zu unterstützen. Weiterhin bedienen wir uns weltweit - durch internationale Kollaborationen und dem Vergleich zwischen Einzugsgebieten – des lokalen Prozessverständnisses aus unterschiedlichen geografischen Gebieten und erzielen somit ein ganzheitlicheres Verständnis hydrologischer und ökologischer Funktionen von Landschaften.
Somit liefert unsere Forschung ein neues wissenschaftliches Verständnis darüber, wie unterschiedliche Landnutzungen die Aufteilung zwischen "grünen" und "blauen" Wasserflüssen beeinflussen. Dies bildet eine wichtige wissenschaftliche Grundlage, um zu verstehen, wie Wasserspeicherung und Gewässerdynamiken durch Landnutzungsstrategien beeinflusst werden können. Mit diesem Wissen schaffen wir widerstandsfähige Ökosysteme und Wasserresourcen im Rahmen zukünftiger Klimaänderungen.
Innerhalb Abteilung 1, Ökohydrologie & Biogeochemie, deckt unser Team die drei Schwerpunktthemen der Abteilung ab: Landschafts-Wasser Interaktionen; Ökohydrologie und Biogeochemie urbaner und gestörter Systeme; sowie abiotische und biotische Vernetzungen.
