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
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.
Demystifying the art of isotope-enabled hydrological and climate modelling
Stabile Wasserisotope sind bekannte Indikatoren für den Wasserkreislauf, die für die Klimawissenschaft entscheidend sind, aber in einflussreichen Klimaberichten (z. B. IPCC) nicht explizit berücksichtigt werden, außer bei Paläoklima-Rekonstruktionen. Isotope und isotopengestützte Modellierung sollte in die gängigen hydroklimatischen Vorhersagen einbezogen werden, um Klimaprognosen zu verbessern.
A desiccating saline lake bed is a significant source of anthropogenic greenhouse gas emissions
Austrocknende Salzseen sind eine bisher unterschätzte Quelle von Treibhausgasen. Das zeigt diese Studie am austrocknenden Seebett des Great Salt Lake in Utah, USA: Im Jahr 2020 wurden dort 4,1 Millionen Tonnen Kohlendioxid und andere Treibhausgase freigesetzt.
Hydrological connectivity drives intra- and inter-annual variation in water quality in an intermittent stream network in a mixed land use catchment under drought
Die Autor*innen analysierten die räumlich-zeitliche Variation der hydrologischen Vernetzung u. der damit verbundenen Wasserqualität in einem gemischt genutzten Tieflandeinzugsgebiet in Nordostdeutschland. In den letzten Jahren waren die Abflüsse intermittierender, was die Wasserqualität verschlechterte. Die räumliche Variation der Wasserqualität hängt mit Böden u. Landnutzung zusammen.
Attributing Urban Evapotranspiration From Eddy‐Covariance to Surface Cover: Bottom‐Up Versus Top‐Down
Die Evapotranspiration (ET) ist ein wichtiger Prozess im Wasserkreislauf, der dazu beitragen kann, die Hitzebelastung in Städten zu verringern. Sie hängt jedoch von der Bodenbedeckung ab. Die Studie liefert Erkenntnisse, die Gestaltungsentscheidungen in urbanen Landschaften und im Wassermanagement unterstützen können - auch, um die Lebensbedingungen der Stadtbewohner*innen zu verbessern.