Treibhausgasemissionen aus Talsperren: Mechanismen und Quantifizierung (TregaTa)

• Antragsteller: Dr. Matthias Koschorreck; Dr. Uwe Spank
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung ; Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 288267759

Die von Binnengewässern freigesetzten Emissionen von Kohlenstoffdioxid (CO2) und Methan (CH4) sind eine wichtige Komponente in der globalen Treibhausgas- (engl. green house gas, GHG) Bilanz. Talspeeren sind dabei besondere Hot Spots der GHG-Freisetzung. Die GHG-Emissionen sind dabei zeitlich und räumlich äußerst variabel. Gewärtig weiß man jedoch recht wenig über die tatsächlichen Flussraten von Talsperren in der gemäßigten Klimazone, und die ablaufenden Prozesse werden nur unvollständig verstanden. In diesem Projekt wollen wir die GHG-Emissionen von zwei deutschen Talsperren quantifizieren. Zentraler Forschungsschwerpunkt ist dabei der Aufbau eines Grundverständnisses über die Steuerungsmechanismen der CO2- und CH4-Freisetzung und im Besonderen das Verstehen von Einflüssen durch Wasserstandsänderungen, Trophie und meteorologischen Größen. Wir möchten drei Haupthypothesen testen:(1) Zeitlich kurze Ereignisse tragen entscheidend zur Gesamtbilanz bei.(2) Die zeitlichen Muster der CO2- und CH4-Freisetzung werden durch den Trophiegrad der Talsperre bestimmt und sind komplex überlagert durch atmosphärische Einflüsse.(3) Die räumliche Verteilung der Flüsse von CO2 und CH4 hängt in unterschiedlicher Weise von gewässerinternen (z.B. hydrochemische Bedingungen und Wassertiefe) und externen (z.B. Wind, Luftdruck, Strahlungs- und Energiebilanz) Faktoren ab.Das vorgeschlagene Projekt platziert sich in die Schnittstelle zwischen Limnologie, Hydrologie und Grenzschichtmeteorologie. Wir werden zwei unterschiedliche Talsperren -- die oligotrophe Rappbode-Talsperre im Harz und die eutrophe Talsperre Bautzen in der Lausitz -- untersuchen. Die zeitlichen Muster der CO2- und CH4-Emissionen werden durch eine Kombination aus mikrometeorologischen und im Wasserkörper installierter Messsysteme quantifiziert. Hauptkomponente bildet dabei ein schwimmendes Eddy-Kovarianz- (engl. eddy covariance, EC) Messsystem. Die Zusammenführung von EC-Flussmessungen, Konzentrationsmessungen im Wasserkörper und meteorologischen Basisdaten ermöglicht die Bestimmung des physikalischen Gastransferkoeffizienten. Die räumliche Variabilität der GHG-Emissionen wird mittels schwimmender Kammer- und Ebullition-Funnel- Messungen analysiert. Die Messungen der Emissionsraten werden vervollständigt durch Sediment- und hydrochemische Analysen (z.B. Messungen von pH-Wert sowie O2-, CO2- und CH4- Konzentrationen) sowie kontinuierliche Messungen der Energie- und Strahlungsbilanz und klassischer meteorologischer Größen. Ergänzend werden geeignete Modellansätze zur Generalisierung und Regionalisierung der Mess- und Projektergebnisse eingesetzt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Dr. Christian Bernhofer; Privatdozent Dr. Bertram Boehrer; Dr. Thomas Grünwald; Markus Hehn; Professor Dr. Andreas Lorke; Dr. Uta Moderow; Dr. Thomas Petzoldt; Dr. Ronald Queck; Dr. Corinna Rebmann