(Abt. 1) Ökohydrologie und Biogeochemie

Kernthemen Department 1

Die Wechselwirkungen innerhalb und zwischen grünem Wasser (in terrestrischen Systemen) und blauem Wasser (Seen, Flüsse und Grundwasserleiter) beeinflussen in komplexer Weise die Lebensräume für Organismen und den reaktiven Transport von abiotischen Komponenten. Aquatische und terrestrische Systeme sind auf mehreren räumlich-zeitlichen Skalen gekoppelt. Das übergeordnete Ziel der Abteilung Ökohydrologie und Biogeochemie ist es, die ökohydrologischen und biogeochemischen Prozesse von vernetzten Landschaften und Gewässern in natürlichen, ländlichen und städtischen Gebieten zu verstehen. Unsere Forschungsprojekte behandeln daher die folgenden Kernthemen:

  • Interaktionen von Landschafts-und Binnengewässer-Ökosystemen 
  • Physikalische und biogeochemische Rahmenbedingungen unter globalem Wandel
  • Wassersicherheit in gestörten und urbanen Systemen

In unserer Forschung integrieren wir prozessbasierte und statistische Modellierung mit empirischen Daten, die in Freilandstudien, in großmaßstäbigen Manipulationsstudien, durch Langzeit-Monitoring und in Laborversuchen erhoben werden. Wir untersuchen ökohydrologische und biogeochemische Prozesse mit verschiedenen Tracer-Techniken, insbesondere stabilen Isotopen, sowie durch die Messung natürlich gelöster Stoffe, konservativer geogener Ionen, organischer Spurenstoffe und von Nährstoffen. Dabei verbinden wir Grundlagenforschung mit Anwendungsaspekten und wollen Auswirkungen von Klima- und Landnutzungsänderungen erfassen und vorhersagen. Mit der Laborinfrastruktur und Kompetenz auf den Gebieten der anorganischen und organischen Analytik sowie der Isotopenmessung nimmt die Abteilung eine zentrale Funktion für das gesamte Institut wahr. Um unserem Forschungsziel gerecht zu werden, kombinieren wir unsere fachliche Expertise aus den Forschungsdisziplinen Hydrologie, Geochemie, Gewässerphysik, Ökologie, Umwelttechnik und Geographie.

Ansprechpersonen

Abteilungsmitglieder

Ausgewählte Publikationen

April 2022
Hydrology and Earth System Sciences. - 26(2022)9, 2073–2092

Xylem water in riparian Willow trees (Salix alba) reveals shallow sources of root water uptake by in-situ monitoring of stable water isotopes

Jessica Landgraf; Dörthe Tetzlaff; Maren Dubbert; David Dubbert; Aaron Smith; Chris Soulsby

Die Autor*innen analysierten stabile Isotope in-situ mit hoher Auflösung in Boden u. Pflanzenwasser einer städtischen Grünfläche, um die ökohydrologische Funktionsweise der kritischen Zone zu verstehen, die sich von den Baumkronen bis zum Grundwasser erstreckt. Am Ende der Vegetationsperiode wurde für die Wasseraufnahme der Pflanzen mehr Wasser aus der Tiefe als aus dem oberen Boden verwendet.

 

April 2022
Limnology and Oceanography. - 67(2022)4, 768-783

Geochemical focusing and burial of sedimentary iron, manganese, and phosphorus during lake eutrophication

Grzegorz Scholtysik; Tobias Goldhammer; Helge W. Arz; Matthias Moros; Ralf Littke; Michael Hupfer

Anhand der Verteilung von Mangan, Eisen u. Phosphor in Sedimentkernen aus 11 Wassertiefen des Arendsees konnten Veränderungen des trophischen Zustands u. des Sauerstoffs rekonstruiert werden. Die redoxgesteuerte geochemische Fokussierung führte vor etwa 100 J. zur Bildung von authigenem Vivianit unter oligo-mesotrophen Bedingungen, was lokal zu einer erhöhten Phosphorablagerung im See führte.

April 2022
Water Resources Research. - 58(2022)4, Art. e2021WR030635

Spatial variability of radon production rates in an alluvial aquifer affects travel time estimates of groundwater originating from a losing stream

Jonas L. Schaper; Christiane Zarfl; Karin Meinikmann; Eddie W. Banks; Sandra Baron; Olaf A. Cirpka; Joerg Lewandowski

Radon wird als Tracer im Oberflächenwasser zur Quantifizierung des Grundwasserzustroms verwendet. Die Studie verfolgte den umgekehrten Ansatz u. nutzte Radon zur Abschätzung der Fließzeiten von infiltriertem Oberflächenwasser im Aquifer. Die räumliche Heterogenität der Radonproduktion erschwert dies, konnte aber durch Berücksichtigung von Temperatur u. hydraulischem Gradienten überwunden werden.

März 2022
Hydrological Processes. - 36(2022)3, Art. e14532

Estimates of water partitioning in complex urban landscapes with isotope-aided ecohydrological modelling

Mikael Gillefalk; Doerthe Tetzlaff; Christian Marx; Aaron Smith; Fred Meier; Reinhard Hinkelmann; Chris Soulsby

Die Autor*innen verwendeten Isotope in einem ökohydrologischen Modell, um die Evapotranspiration (ET) in Berlin zu schätzen. Sie quantifizierten die Transpiration, die Bodenverdunstung u. die Verdunstung durch Vegetation. Die Transpiration von baumbestandenen Flächen dominiert, wobei ~80% der ET für die städtische Kühlung von bewaldeten Grünflächen stammen, die ~25% des Stadtgebiets abdecken.

Februar 2022
Geophysical Research Letters. - 49(2022)4, Art. e2021GL096833

Functional multi-scale integration of agricultural nitrogen-budgets into catchment water quality modeling

Xiaoqiang Yang; Michael Rode; Seifeddine Jomaa; Ines Merbach; Doerthe Tetzlaff; Chris Soulsby; Dietrich Borchardt

Anhand von Feldversuchsdaten wurden die Reaktionen von Pflanzen auf die Stickstoffaufnahme in Abhängigkeit vom Düngemittelmanagement auf einfache Weise konzeptualisiert und in ein Diffusions-N-Modell für das Einzugsgebiet integriert.

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