
Aquatische Ökosysteme sind von Natur aus komplex. In ihnen laufen beständig miteinander vernetze, oft nicht lineare Prozesse auf verschiedenen räumlichen und zeitlichen Ebenen ab. Zu nicht linearen Reaktionen kann es beispielsweise durch Störungen kommen, die einen sogenannten Regimewechsel auslösen, etwa langanhaltende Trockenheit. Wichtige Bestimmungsfaktoren komplexer aquatischer Ökosysteme sind die Landschaftsstruktur, in der sich die Gewässer befinden, und die Konnektivität, also die Verbindung der Gewässer untereinander auf verschiedenen Ebenen.
Im Programmbereich „Dimensionen der Komplexität aquatischer Systeme“ analysieren wir diese Netzwerke, um Dynamik und Verhalten aquatischer Ökosysteme und ihres terrestrischen Umfelds besser zu verstehen. Konkret geht es dabei um Flüsse von Wasser, Energie, Informationen, Nähr- und Schadstoffen sowie um den Beitrag externer Faktoren wie Landnutzung und Klimawandel. Wir nutzen Felduntersuchungen und Monitoring, Data Mining, Experimente und Modellierung. Das Langzeitmonitoring des IGB ist eine Schlüsselkomponente unseres Programmbereichs. Im Fokus unserer Forschung stehen die Schnittstellen und Wechselwirkungen zwischen terrestrischen und aquatischen Lebensräumen, zwischen Sediment und Wassersäule, zwischen Wasser und Luft sowie zwischen und innerhalb von Organismen.
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Ausgewählte Publikationen
DREAM(LoAX): Simultaneous Calibration and Diagnosis for Tracer-Aided Ecohydrological Models Under the Equifinality Thesis
Die Autor*innen haben einen neuen Algorithmus DREAM(LoAX) als effektives Konditionierungswerkzeug entwickelt, um epistemische Unsicherheit in prozessbasierten Modellen zu berücksichtigen. Er liefert Echtzeit-Diagnoseinformationen zu Modellfehlern.
Übersetzt mit DeepL.com (kostenlose Version)
Electrical Conductivity as a Tracer for Seasonal Reverse Flow and Transport of Trace Organic Contaminants in River Spree
Die Studie untersuchte, ob die elektrische Leitfähigkeit als hydrologischer Tracer für die Intensität und Dauer von saisonalen Rückströmungen in der Spree dienen kann. Außerdem wurde untersucht, wie sich diese Rückströmungen auf die chemische Wasserqualität (Konzentrationen von Spurenstoffen) flussaufwärts auswirkten.

Role of Suspended Particulate Matter for the Transport and Risks of Organic Micropollutant Mixtures in Rivers: A Comparison between Baseflow and High Discharge Conditions
Die Verteilungsdynamik von organischen Mikroverunreinigungen zwischen Wasser und Schwebstoffen in Flussökosystemen unterscheidet sich zwischen trockenem und nassem Wetter. Die chemischen Konzentrationen und Mischungseffekte in Extrakten aus Flüssen werden bei Regen von Schwebstoffen dominiert, während bei trockenem Wetter die gelöste Phase überwiegt.
Seasonal and Inter-Annual Dynamics in Water Quality and Stream Metabolism in a Beaver-Impacted Drought-Sensitive Lowland Catchment
Die Autor*innen überwachten drei Jahre lang Wasserqualitätsparameter in einem intermittierenden Fließgewässernetz im eutrophen Demnitzer Mühlenfließ-Einzugsgebiet. Sie konzentrierten sich auf die Auswirkungen von Feuchtgebieten mit Biberdämmen auf die tageszeitlichen, saisonalen und zwischenjährlichen Schwankungen der Wasserqualitätsdynamik und modellierten den Stoffwechsel der Fließgewässer.
Revising Common Approaches for Calibration: Insights From a 1-D Tracer-Aided Hydrological Model With High-Dimensional Parameters and Objectives
In dieser Studie haben die Autor*innen die Grenzen hochdimensionaler Kalibrierungsansätze, die Rolle der Datenunsicherheit und die Unzulänglichkeiten in der Modellstruktur prozessbasierter ökohydrologischer Modelle aufgezeigt, um die Darstellung von Änderungen der Wasserspeicherung zu verbessern, die aus der Tracermischung abgeleitet werden.