Bettstrukturen, z.B. Rippel und Dünen, entstehen und setzen sich in Bewegung bei erhöhten Fließgeschwindigkeiten. Das Foto zeigt das untersuchte Flussbett am Zuckerberg Institute for Water Research, Israel. Das blaugefärbte Wasser nahe der Sedimentobergrenze resultiert von blaugefärbtem Porenwasser, welches durch Grundwasserzustrom in das Oberflächenwasser gelangt ist. Für diese Aufnahme stagniert das Oberflächenwasser. | Foto: Hanna Schulz
Als Teil meiner Doktorarbeit habe ich neun Monate an der Ben-Gurion University of the Negev in Israel geforscht. Die Arbeitsgruppe des Hydrologen Shai Arnon am Zuckerberg Institute for Water Research befindet sich in einer atemberaubenden Umgebung inmitten der Wüste Negev umgeben von Nationalparks.
Für meine Forschung konnte ich eine der weltweit einzigartigen Fließrinnen der Arbeitsgruppe nutzen. Dieses Modell ermöglicht die Simulation von Abflussdynamiken, bewegten Flussbetten sowie Grundwasserzu- und -abstrom. Grund für meine Untersuchungen ist, dass Flusssysteme zunehmend durch Wasserkraftanlagen und Kläranlagen reguliert werden. Dadurch verändern sich die Abflussschwankungen, die Rippel und die mikrobielle Atmung im Flussbett. Die mikrobielle Atmung an der Sediment-Wasser-Grenze wurde mit planaren Optoden – nicht-invasiven Sensorfolien – untersucht. Die Optoden lieferten hochaufgelöste Bilder der Sauerstoff- und Kohlendioxidverteilung. Ziel war es, die Einflüsse typischer Abflussregime auf die mikrobielle Atmung des Flusssediments zu quantifizieren. Erste Ergebnisse zeigen große Unterschiede der Sauerstoff- und Kohlenstoffdioxidverteilungen zwischen bewegten und stationären Sedimentstrukturen. Im stationären Flussbett sammelt sich CO2 an und gelangt mit dem Porenwasser ins Oberflächengewässer. In bewegten Flusssedimenten wird produziertes CO2 durch die ständigen Sedimentbewegungen sehr viel schneller an das Oberflächenwasser und die Atmosphäre abgegeben.
Trotz der zunehmenden Einschränkungen durch Covid-19 konnte ich meine Experimente beenden. Dieser Forschungsaufenthalt war für mich beruflich und privat ein einzigartiges Erlebnis, das ich so schnell nicht vergessen werde. Und es ist noch nicht vorbei: In den nächsten Monaten habe ich mit der Auswertung der umfangreichen Daten und der Veröffentlichung der Ergebnisse gut zu tun.
Experimente mit nicht-reaktiven Markierungsstoffen, z.B. Farbtracer, geben Aufschluss über Fließwege von Oberflächenwasser in Flussbetten unter verschiedenen Fließgeschwindigkeiten. Dieses Bild zeigt Doktorandin Hanna Schulz im Fließrinnenlabor von Shai Arnon am Zuckerberg Institute for Water Research, Israel. | Foto: Silvia Gobrecht
Das Zuckerberg Institute for Water Research als Teil der Ben-Gurion University of the Negev befindet sich im Dorf Midreshet Ben-Gurion mitten in der Wüste Negev umgeben von atemberaubender Natur. | Foto: Hanna Schulz
Das bewegte Sediment und die mikrobielle Atmung wurden mit bildgebenden Methoden untersucht. Die Sauerstoff- und Kohlenstoffdioxidverteilung sowie der pH-Wert wurden mit planaren Optoden gemessen und die Bewegung des Sediments mit einer Infrarotkamera in Zeitraffer. | Foto: Hanna Schulz
