Die Auswirkungen klimatischer Variabilität und von Landnutzungsänderungen auf die Verbindung im Boden-Pflanze-Atmosphäre-Kontinuum (SPAC) sowie auf die ökohydrologische Wasserbilanzen und -verteilung sind nur unzureichend verstanden. Dieses begrenzte Verständnis resultiert aus den Herausforderungen, die mit den erforderlichen Messungen und unzureichenden Modellierungstechniken verbunden sind. Ein solches Verständnis ist insbesondere in den komplexen Klima- und Landschaftsverhältnissen von Costa Rica oder ähnlichen tropischen Entwicklungsländern, die unter den dringenden Auswirkungen des globalen Wandels stehen, besonders schwach ausgeprägt.

Wir werden diese Wissenslücke schließen, indem wir ein Modellierungssystem entwickeln, das atmosphärische Ökohydrologie mit Tracern kombiniert. Damit können wir untersuchen, wie sich veränderte klimatische Bedingungen, Feuchtigkeitsquellen und Landnutzungsänderungen auf die hydrologische Reaktion auswirken, insbesondere in Bezug auf Verdunstung, Transpiration, Abfluss und Grundwasserneubildung. Dies wird in einem großen, strategisch wichtigen Einzugsgebiet in Costa Rica geschehen, das multiskalige Untersuchungen ermöglicht. Das Ziel dieses Projekts ist es zu verstehen, wie klimatische Variabilität und Landnutzungsänderungen die ökohydrologische Wasserverteilung im SPAC beeinflussen und wie lokale Prozesse größere Skalen in tropischen Regionen beeinflussen können.

Das vorgeschlagene neuartige gekoppelte Modellsystem wird es ermöglichen, großflächige, historische Landnutzungsänderungen und deren Einfluss auf die Wasserverteilung in einem tropischen Testeinzugsgebiet zu quantifizieren, das über einen reichen Bestand an bereits vorhandenen hydrometeorologischen und Isotopen-Daten verfügt. Konkret werden wir folgende zwei Forschungsfragen angehen, die direkt auf zwei Arbeitspakete abzielen:

Können wir die ökohydrologische Wasserverteilung und Rückkopplungen in einem großen (>1000 km²) feuchten tropischen Einzugsgebiet besser charakterisieren und quantifizieren, indem wir Isotopenverfolgung innerhalb eines gekoppelten, prozessorientierten Modells für Ökohydrologie und regionale Klimamodellierung einsetzen?
Wie wird sich die Landnutzungsänderung (z. B. von Tieflandwald zu Ananass Monokultur) auf die ökohydrologische Wasserverteilung auswirken, und wie wird dies Rückkopplungen in Niederschlagsmustern, Temperaturen, transportiertem Wasser und Wasserverfügbarkeit in den feuchten Tropen erzeugen?

Dieses Projekt, das von einem international renommierten Team gemeinsam geleitet wird, hat das Potenzial, unser Verständnis darüber zu erweitern, wie das SPAC auf Situationen hydrologischer Extreme in den feuchten Tropen Zentralamerikas reagiert, um die Resilienz und Erholung von Wasserressourcensystemen auf Stressfaktoren wie Dürre zu bewerten.