TERENO
Hydrologische Forschung in TERENO Nordost
Vor dem Hintergrund auffällig und signifikant fallender Seewasserstände für einige Seen in Brandenburg und Mecklenburg-Vorpommern ist es dringend notwendig diese grundwasserdominierten Seesysteme mit Blick auf die Interaktionen zwischen Hydro-, Atmo- und Geosphäre besser zu verstehen. Mögliche Gründe für die sinkenden Seespiegel können Klimaänderungen, Landnutzungsänderungen oder Managementmaßnahmen wie Drainage von Feuchtgebieten sein.
Zur Abschätzung zukünftiger Entwicklungen inklusive ihrer Auswirkungen auf das Ökosystem müssen wir einerseits die Dynamik der Seespiegelschwankungen und ihre Ursachen erforschen als auch mögliche Feedbacks auf die Wasserqualität. Hierfür sind eine Reihe von Fragen von besonderem Interesse: a) wie hoch ist die Konnektivität zwischen See und Grundwassersystem? b) wie variabel sind Grundwasserzuströme über Zeit und Raum? c) werden die Reaktionen der Seen durch das großräumige Grundwassersystem oder kleinskalige Heterogenitäten dominiert? welche Rolle spielt die Geologie und Morphologie des Einzugsgebietes in glazialen Sedimentationsräumen? d) wie sehen Dynamik und Trends der Grundwasserneubildung aus? e) spielen schnellere Fließprozesse in der ungesättigten Zone oder Oberflächenabfluss eine Rolle? f) wie wirken sich Landnutzungs- und Klimaänderungen auf den Wasserzustrom, seine Fließwege und Dynamik und die Wasserqualität aus?
Ein wichtiger Bestandteil der Bestimmung der Fließprozesse in der ungesättigten Zone ist die Erfassung der Bodenfeuchtedynamik. Insbesondere bei der Erfassung der Bodenfeuchte mit innovativen Messmethoden, wie zum Beispiel die Nutzung von GPS oder Cosmic ray neutron probes besteht noch großer Forschungsbedarf. Diese Methoden haben das Potenzial, den Sprung von der Punktskala hin zur Transekte, Plot oder Feldskala zu ermöglichen und damit letztendlich auch die Verknüpfung der bodengestützten Zeitreihen der Bodenfeuchte mit den großräumigen Momentaufnahmen der Satellitendaten zu schaffen. Durch die bestehende Expertise im Bereich der GPS Reflektometrie, der Fernerkundung und der Hydrologie besteht am GFZ eine einzigartige und erfolgversprechende Konstellation und somit das Potenzial, die Forschung auf diesem Gebiet in außergewöhnlicher Weise voranzutreiben. Derartige Datensätze der Bodenfeuchte wären auch im Bereich der hydrologischen Modellierung von großem Nutzen, da hier bisher im besten Fall auf interpolierte Punktdaten zurückgegriffen werden kann. Ein besonders interessanter Datensatz ist in diesem Zusammenhang auch die Erfassung gravimetrischer Zeitreihen mit Hilfe eines Supraleitgravimeters. Hierbei werden nicht nur die Bodenfeuchte der oberen Bodenschichten, sondern die Gesamtspeicheränderungen erfasst, eine Größe, die zwar häufig in konzeptionellen hydrologischen Modellen berechnet wird, die aber bisher in der Realität nicht messbar war.
