Die Arbeitsgruppen und ihre Aufgaben

Innerhalb des IP beschäftigen sich vier eng miteinander verknüpfte Arbeitsgruppen mit den oben beschriebenen Herausforderungen. Sie verbinden systematisch datengestützte top-down-Analysen zu integralen Einzugsgebietsreaktionen mit der Prozessforschung in relevanten funktionalen Bereichen sowie anschließender bottom-up-Modellierung (Abb. 1). Die integralen Beobachtungen auf Einzugsgebietsskala werden analysiert, um diejenigen Muster und Dynamiken zu identifizieren, die zielsubstanzspezifisch auf dominierende Mobilisierungs-, Transport- und Umwandlungsprozesse sowie Einzugsgebietsbereiche hinweisen. Die Prozessforschung in den identifizierten funktionalen Bereichen ihrerseits schafft ein mechanistisches Verständnis, das der Entwicklung stabiler prozessbasierter Bottom-Up-Modelle zur Wiedergabe des beobachteten als auch der Vorhersage zukünftigen Verhaltens auf Einzugsgebietsebene dient. Wenn das Bottom-Up-Modell das beobachtete Verhalten nicht korrekt wiedergibt, ist dies ein eindeutiges Indiz dafür, dass das Monitoring auf Einzugsgebietsebene angepasst, die vorherrschenden Prozesse und Funktionszonen neu evaluiert und zum Schluss die Modellierungskonzepte angepasst werden müssen. Das heißt, dass gegebenenfalls die beschriebene Abfolge von Analysevorgängen solange durchlaufen werden muss, bis die optimalen Modellierungs- und Monitoringkonzepte je nach Zielsubstanz und Fragestellung gefunden sind.

Die Arbeit im IP baut auf einer etablierten Infrastruktur von Langzeitobservatorien (z. B. TERENO) auf. Diese liefern hochwertige Beobachtungen als Grundlage für die Erforschung von Beziehungen zwischen Struktur und Funktion in verschachtelten Skalen und die Ableitung passender Monitoring- und Modellierungsstrategien. Auf Grundlage der hierbei gewonnenen Erkenntnisse wird die Monitoringinfrastruktur ggf. angepasst, verfeinert und ausgebaut, um letztendlich eine ausreichend komplexe und mit dem entwickelten Modellierungskonzept übereinstimmende Datenbasis zu erhalten. Darüber hinaus werden verbesserte Regionalisierungsmodelle für Boden- und Flusssysteme (z. B. Erd- und Bodenmodellierung) entwickelt, mit denen systematische Modellparametrisierung über verschiedenen Skalen und deren Übertragung auf andere Gebiete möglich ist.

Der Fokus liegt auf ausgewählten Schlüsselsubstanzen (z. B. gelöster organischer Kohlenstoff, Nitrat), doch ist die vorgeschlagene Prozedur allgemeingültig und kann auf andere Gruppen von Substanzen (z. B. Pestizide, neu auftauchende Schadstoffe etc.) übertragen werden. Dies wird im Laufe der Arbeit am IP geschehen. Zuerst werden Modellierungskonzepte, die für verschiedene Substanzgruppen entwickelt wurden (Modell-Toolbox), in ausgewählten Einzugsgebieten getestet und validiert. In einem zweiten Schritt werden sie auf andere Regionen mit unterschiedlichen Randbedingungen (z. B. Klima, Vegetation, Landnutzung) und unterschiedlicher Datenverfügbarkeit übertragen, um die Tragfähigkeit der Modellierungskonzepte zu bewerten. Schließlich wird mit Hilfe von Modellierungsexperimenten und Simulationen von Szenarien ein allgemeingültiges Klassifizierungskonzept für Einzugsgebiete mit Blick auf deren jeweilige Stoffdynamiken (z. B. Nährstoffe, Schadstoffe etc.) erstellt, das einen stabilen Rahmen für Wasserqualitätsmanagement darstellt.

Schema IP T31 WP1 WP2 WP3 WP4

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Bitte beachten Sie, dass die weiterführenden Informationen zu den einzelnen Arbeitsgruppen derzeit nur in englischer Sprache vorliegen.