(Abt. 1) Ökohydrologie und Biogeochemie

Kernthemen Abteilung 1

Unsere Vision ist es, auf eine Welt hinzuarbeiten, in der Menschen und Ökosysteme gleichermaßen über sicheres, sauberes und reichlich vorhandenes Wasser verfügen und in der gekoppelte aquatisch-terrestrische Süßwassersysteme auch unter den Bedingungen des globalen Wandels funktionsfähig und widerstandsfähig bleiben. Die Abteilung 1 gilt international als Vorreiter beim Verständnis der Funktionsweise gekoppelter Landschaften und Gewässer im Anthropozän – von den Quellgebieten bis zu den Kontinenten, von den Grundwasserleitern bis zu den Städten.

Um dieses Ziel zu erreichen, entschlüsseln wir die ökohydrologischen und biogeochemischen Strukturen und Funktionen gekoppelter aquatischer und terrestrischer Ökosysteme – von der molekularen bis zur kontinentalen Ebene –, um die Nachhaltigkeit der Süßwasservorkommen zu sichern.

Wir wollen verstehen, wie „grünes Wasser“ und „blaues Wasser“ in natürlichen, ländlichen und städtischen Landschaften miteinander interagieren, und dieses Verständnis in Wassersicherheit umsetzen.

Dies erreichen wir durch:

  • Die Erforschung der physikalischen und biogeochemischen Einflussfaktoren, die Süßwassersysteme prägen – von der molekularen Signatur gelöster Stoffe bis hin zum Transport auf kontinentaler Ebene.
  • Die Integration von Feld- und Laborexperimenten, großräumigen Manipulationen, Langzeitbeobachtungen und Modellierungen, gestützt auf unsere Expertise im Bereich Tracer und stabiler Isotope sowie unsere institutsweite analytische Infrastruktur.
  • Die Aufrechterhaltung der Funktionsfähigkeit dieser gekoppelten Systeme, indem wir dieses Verständnis in fundierte Erkenntnisse für Bewirtschaftung, Renaturierung und Wassersicherheit umsetzen.
  • Die Vernetzung von Süßwasser-Disziplinen, Daten und Menschen, damit die wissenschaftlichen Erkenntnisse die Wassernutzer und Entscheidungsträger erreichen, die sie benötigen.

Abteilungsmitglieder

Ausgewählte Publikationen

August 2026
JGR Atmospheres. - 131(2026)16, Art. e2026JD046723

High-Resolution Regional Atmospheric Simulation of Precipitation and Isotopes in Central America

Yan Yang; Christian Birkel; Chris Soulsby; Ana M. Durán-Quesada; Ricardo Sánchez-Murillo; Germain Esquivel-Hernández; Kei Yoshimura; Dörthe Tetzlaff

Die Autor*innen nutzten ein isotopengestütztes Spektralmodell, um die Simulation des Niederschlags und seiner Isotopenzusammensetzung über Costa Rica zu verbessern und so die Eignung von Ergebnissen aus Atmosphärenmodellen als Eingabedaten für ökohydrologische Modelle zu bewerten. 

August 2026
Water Research. - XX(2026)X, Art. 126747

Tracing the occurrence and spatial drivers of organic contaminants in urban ponds along urbanization gradients

Elise Malsch-Fröhlich; Doerthe Tetzlaff; Gregory H. LeFevre; Stephanie Kramer-Schadt; Moritz Wenzler-Meya; Stephanie Spahr

Die Studie stellt einen Multi-Tracer Ansatz vor, um die Auswirkungen von Urbanisierung auf die Verschmutzung von Teichen auf Stadtebene zu untersuchen. Daten zu organischen Spurenstoffen, städtischer Hydrologie und Urbanisierungsindikatoren wurden miteinander verknüpft. In Berlin wiesen Teiche viele gelöste organische Spurenstoffe auf. Der Wasserzufluss erwies sich dabei als bedeutenderer Faktor.

Juni 2026
Hydrology and Earth System Sciences. - 30(2026)12, 3715–3739

Exploring impacts of forest management strategies on water partitioning in a drought-sensitive catchment using a tracer-aided ecohydrological framework

Cong Jiang; Doerthe Tetzlaff; Songjun Wu; Christian Birkel; Hjalmar Laudon; Chris Soulsby

Die Autor*innen entwickelten ein tracergestütztes Rahmenkonzept für die Bewirtschaftung von Wäldern unter Verwendung eines ökohydrologischen Modells. Dies sollte die vegetations- und strukturbedingten Einflussfaktoren auf die langfristige Wasserverteilung herausfiltern. Die Evapotranspiration war unter Nadelbäumen am höchsten. Die größte Grundwasserneubildung wurde in Agroforstsystemen beobachtet.

Mai 2026
Geophysical Research Letters. - 53(2026)10, Art. e2025GL120780

Prediction of Hydroclimatic Anomalies Using a New Isotope Precipitation Index

A. Watson; J. Miller; J. de Waal; H. Beckett; Y. Vystavna; E. Chikviladze; J. Cullmann; R. Sánchez-Murillo; A. María Durán-Quesada; D. Tetzlaff; C. Soulsby; K. Yoshimura; S. Kralisch; C. Birkel

Das Team nutzte stabile Wasserisotope, um die Herkunft von Niederschlägen nachzuvollziehen, und entwickelte einen isotopenbasierten Evaporation and Moisture Recycling Index (iEMI). Der iEMI kann anomale Trockenperioden identifizieren und verknüpft verdunstungsbedingte Niederschläge mit Dürre in Europa, Afrika und Australien. Er kann zu einem verbesserten Dürre- und Wassermanagement beitragen.

Mai 2026
Journal of Hydrology. - 675(2026), Art. 135627

Effects of temporary streamflow interruption on hyporheic oxygen dynamics

Alejandra Villa; Shai Arnon; Stephanie Spahr; Cara Beume; Jörg Lewandowski

Die Studie zeigt, wie wichtig es ist, kurzfristige Durchflussunterbrechungen in Flussbewirtschaftungsstrategien zu berücksichtigen: Sie führten an der Erpe zu einem Rückgang der tägl. Schwankungsamplitude des Sauerstoffgehalts im Oberflächen- und im Porenwasser. Darüber hinaus kam es nach der Wiederbefeuchtung zu einer Stoffwechselverschiebung.