(Abt. 1) Ökohydrologie und Biogeochemie
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.
Forschungsgruppen
Abteilungsmitglieder
Ausgewählte Publikationen
Xylem water in riparian Willow trees (Salix alba) reveals shallow sources of root water uptake by in-situ monitoring of stable water isotopes
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.
Geochemical focusing and burial of sedimentary iron, manganese, and phosphorus during lake eutrophication
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.
Spatial variability of radon production rates in an alluvial aquifer affects travel time estimates of groundwater originating from a losing stream
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.
Estimates of water partitioning in complex urban landscapes with isotope-aided ecohydrological modelling
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.
Functional multi-scale integration of agricultural nitrogen-budgets into catchment water quality modeling
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.