(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.

Abteilungsmitglieder

Ausgewählte Publikationen

Juli 2025
Water Resources Research. - 61(2025)7, Art. e2025WR040525

Hydrological Connectivity Dominates NO3-N Cycling in Complex Landscapes – Insights From Integration of Isotopes and Water Quality Modeling

Songjun Wu; Doerthe Tetzlaff; Xiaoqiang Yang; Tobias Sauter; Chris Soulsby

Die Autor*innen integrierten isotopenunterstützte N-Modellierung, um die (Nicht-)Verbindung von Fließwegen und damit verbundene biogeochemische Umwandlungen zu quantifizieren, was wichtig für die Land- und Wasserbewirtschaftung ist. Die hydrologische Konnektivität steuert die N-Umwandlungen, indem sie die Bodenfeuchte und den verfügbaren NO3-N für die Verarbeitung aus den Zuflüssen reguliert. 

Juni 2025
Hydrology and Earth System Sciences. - 29(2025)12, 2707–2725

Understanding ecohydrology and biodiversity in aquatic nature-based solutions in urban streams and ponds through an integrative multi-tracer approach

Maria Magdalena Warter; Dörthe Tetzlaff; Chris Soulsby; Tobias Goldhammer; Daniel Gebler; Kati Vierikko; Michael T. Monaghan

Die Autor*innen verwendeten stabile Wasserisotope, Hydrochemie und eDNA in einem neuartigen, integrierten Tracer-Ansatz, um zu zeigen, wie ökohydrologische Interaktionen und Biodiversität in städtischen naturbasierten Lösungen durch städtische Wasserquellen und Konnektivität beeinflusst werden. 

Juni 2025
Water Research. - 284(2025), Art. 123921

Persulfate activation by biochar for trace organic contaminant removal from urban stormwater

Yiling Zhuang; Stefan B. Haderlein; Holger V. Lutze; Chen Sun; Friedrich Fink; Andrea Paul; Stephanie Spahr

Wir zeigen, dass Biokohle Peroxodisulfat aktivieren kann, um weit verbreitete persistente und mobile organische Schadstoffe aus städtischem Niederschlagswasser zu entfernen. Unsere laborgestützte Untersuchung bildet die Grundlage für künftige Studien zur praktischen Anwendung von Biokohle und Peroxodisulfat für die Niederschlagswasserbehandlung.

Mai 2025
Hydrological Processes. - 39(2025)5, Art. e70141

Storage Dynamics and Groundwater–Surface Water Interactions in a Drought Sensitive Lowland Catchment: Process-Based Modelling as a Learning Tool

Zhengtao Ying; Doerthe Tetzlaff; Jean-Christophe Comte; Songjun Wu; Chris Soulsby

Die Autor*innen simulierten saisonale und langfristige Veränderungen in den räumlich-zeitlichen Mustern der Wasserspeicherdynamik und der Grundwasser-Oberflächenwasser-Interaktionen in einem Tieflandzufluss des Spreeeinzugsgebiets. Nach mehreren großen Dürreperioden sind die Grundwasserspeicher erschöpft und die Fließgeschwindigkeiten intermittierend. 

April 2025
WIREs Water. - 12(2025)2, Art. e70018

The Unexploited Treasures of Hydrological Observations Beyond Streamflow for Catchment Modeling

Paul D. Wagner; Doris Duethmann; Jens Kiesel; Sandra Pool; Markus Hrachowitz; Serena Ceola; Anna Herzog; Tobias Houska; Ralf Loritz; Diana Spieler; Maria Staudinger; Larisa Tarasova; Stephan Thober; Nicola Fohrer; Doerthe Tetzlaff; Thorsten Wagener; Björn Guse

Andere hydrologische Daten als der Abfluss haben das Potenzial, die Prozesskonsistenz bei der hydrologischen Modellierung und folglich die Vorhersagen bei Veränderungen zu verbessern. Hier wird untersucht, wie Speicher- und Flussvariablen für die Modellbewertung und -kalibrierung verwendet werden, um die Prozessdarstellung zu verbessern.