Hidden water and landscape erosion

• Antragsteller: Dr. Michael Dietze; Professor Dr. Niels Hovius
• Fachliche Zuordnung: Physische Geographie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 530094161

Katastrophale Hochwässer und langanhaltende Dürren werden laut dem IPCC-Bericht (2018) zunehmen. Es ist unklar, wie sich dieser Wandel der hydrologischen Extreme auf die Abflusswege und den Sedimenttransport von Einzugsgebieten großer Flüsse auswirken wird. Ein entscheidendes Element für die Abflusspfade und deren erosive Auswirkungen auf die Landschaft ist die unterirdische Speicherung von Wasser und seine Fließpfade innerhalb der Critical Zone. Das Wasser im Untergrund trägt zwar nicht direkt zur lokalen Erosion bei, führt aber zu einer raschen hydraulischen Reaktion im Hauptentwässerungsnetz, mit entsprechenden Folgen für Hangerosion, Ufererosion und erhöhte Transportkapazität. Die Herausforderung besteht in der Beobachtung und Vorhersage von Veränderungen der unterirdischen Wassermengen und -fließpfade. Wir werden dieses wichtiges verborgene Wasserkompartiment von zwei komplementären Seiten aus erforschen: durch flächenhafte Messungen (Überwindung der Beschränkungen derzeitiger punktueller Messungen) und durch landschaftsweite Modellierung (Überwindung der zu starken Vereinfachungen derzeitiger Modelle). Aufbauend auf der bestehenden Infrastruktur in der Eifel, Deutschland, wollen wir uns auf ein Einzugsgebiet im oberen Ahrtal konzentrieren, um zu verstehen, wie die Wasserspeicherung und -abgabe in der Critical Zone den Abfluss und den Sedimenttransport beeinflusst. Wir werden gemeinsam die Grundwasser- und Flussdynamik mit Hilfe von passiver Seismik und Wasserchemie untersuchen, um die unterirdischen Fließwege und -mengen zu quantifizieren. Parallel dazu werden wir Methoden zur effizienten numerischen Modellierung, sowohl der Hydrologie als auch der Sedimentfracht, des Systems entwickeln. Dieses Forschungsprojekt wird dazu beitragen, die Vorhersage von Hochwässern zu verbessern, Einblicke in hydraulische Bruchstellen (Entstehung von Oberflächenabfluss und Erosion) zu gewinnen und die künftigen Reaktionen in der Critical Zone aufgrund des Klimawandels zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartner: Professor Dr. Christoff Andermann; Dr. John J. Armitage