(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.
Landschafts-Ökohydrologie, Forschungsgruppe von Dörthe Tetzlaff, Grafik: Dörthe Tetzlaff / IGB
Grundwasser-Oberflächenwasser Interaktionen, Forschungsgruppe von Jörg Lewandowski, Grafik: Jörg Lewandowski / IGB
Physikalische Limnologie, Forschungsgruppe von Georgiy Kirillin, Grafik: Georgiy Kirillin / IGB
Organische Schadstoffe, Forschungsgruppe von Stephanie Spahr, Grafik: Stephanie Spahr / IGB
Ökohydraulik, Forschungsgruppe von Alexander Sukhodolov, Grafik: Alexander Sukhodolov / IGB
Nährstoffkreisläufe und chemische Analytik, Forschungsgruppe von Tobias Goldhammer, Grafik: Tobias Goldhammer / IGB
Flussgebietsmodellierung, Forschungsgruppe von Markus Venohr, Grapfik: Markus Venohr / IGB
Biogeochemische Prozesse in Sedimenten und Seenrestaurierung, Forschungsgruppe von Michael Hupfer, Grafik: Michael Hupfer / IGB
Forschungsgruppen
Abteilungsmitglieder
Ausgewählte Publikationen
Effects of temporary streamflow interruption on hyporheic oxygen dynamics
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.
Enhancement of Hyporheic Flow and Solute Transport by Random Burrow- and Mound-Induced Bioturbation
Die Studie kombiniert Laborversuche, Geostatistik und 2D-Modelle, um zu untersuchen, wie Bioturbation Sedimentstruktur, Oberflächenrauheit und damit hyporheischen Austausch und biogeochemische Prozesse verändert. Unregelmäßige Röhrensysteme begünstigen ein tiefes, heterogenes Eindringen von gelösten Stoffen.
A Novel In Situ Experimental Setup for Studying the Impact of Bedform Celerity on 2D Oxygen Distribution in the Hyporheic Zone of Streams
Die Autor*innen untersuchten den Einfluss dynamischer hyporheischer Zonen. Sie entwickelten ein neues Feldmesssystem, das die gleichzeitige Beobachtung der Sauerstoffdynamik und der Migration von Sohlformen in einem Fluss ermöglichte. Im Gegensatz zu den Ergebnissen anderer Studien beobachteten sie bei der höchsten Strömungsgeschwindigkeit stärker mit Sauerstoff angereicherte Sohlformen.
Enhancing process interpretation with isotopes: potential discharge-isotope trade-offs in ecohydrological modelling of heavily managed lowland catchments
Die Autor*innen entwickelten ein tracergestütztes hydrologisches Modell weiter, um Schätzungen der ökohydrologischen Aufteilung und des Wasserhaushalts im Mittelspree-Einzugsgebiet besser einzugrenzen. Trotz der Komplexität der heterogenen Landnutzung, der umfangreichen Wasserinfrastruktur und der Tradition intensiver Bewirtschaftung gelang es ihnen, die ökohydrologischen Abläufe zu entflechten.
Dense stands of aquatic plants retain water in lowland rivers and in adjacent floodplain aquifers
Die Autor*innen fanden mithilfe von Langzeitdaten der Spree heraus, dass Wasserpflanzen sinkende Wasserstände von Tieflandflüssen in einem trockeneren Klima kompensieren können. In den letzten Sommern führten die Wasserpflanzen im unteren Teil der Spree zu einem Wasseranstieg von rund 50 bis 60 cm im Vergleich zur Situation ohne Wasserpflanzen und glichen damit die sinkende Abflussmenge aus.
