Fluss Bode in Sachsen-Anhalt. Foto: André Künzelmann/UFZ

Department Hydrogeologie


Wie bewegen sich Wasser und Stoffe in der Umwelt? Wie lassen sich die Auswirkungen des globalen Wandels und menschlicher Aktivitäten auf Wasser und Stoffströme in Einzugsgebieten quantifizieren, um negativen Folgen für Wasserqualität, aquatische Ökosysteme oder Trinkwassergewinnung vorzubeugen? Wo und wann werden Schadstoffe im Wasserkreislauf mobilisiert, transportiert und zurückgehalten? Welche Rolle spielt dabei der Austausch zwischen Grundwasser und Oberflächengewässern wie Bächen, Flüssen und Seen?


Immer mehr Schadstoffe im Wasserkreislauf und sich verändernde klimatische Rahmenbedingungen bedrohen zunehmend die Qualität und Quantität unserer Wasserressourcen. Um negative Trends rechtzeitig zu erkennen und angepasste Managementmaßnahmen zu entwickeln, werden robuste Konzepte und Modelle zur quantitativen Vorhersage von Wasser- und Stoffströmen in Einzugsgebieten benötigt. Eine wesentliche Herausforderung bei der Entwicklung derartiger Prognosewerkzeuge ist es, aus einer Vielzahl hydrologischer, biogeochemischer und ökologischer Prozesse die zu identifizieren und in Modellen adäquat abzubilden, die für einen Stoff- oder Landschaftstyp jeweils dominant sind.

Im Department Hydrogeologie (HDG) verwenden wir Feldmessungen, Langzeitdaten von Behörden sowie mechanistische Prozessmodelle zur Analyse, Quantifizierung und Prognose von Wasser- und Stoffströmen in Einzugsgebieten. Dabei entwickeln wir zum einen innovative Messtechnik für eine zeitlich und räumlich hoch aufgelöste Quantifizierung von Stoffkonzentrationen und -strömen. So erhalten wir tiefere Einblicke in die Mobilisierung, den chemischen Umsatz und den Transport der Stoffe. Zum anderen werten wir mit statistischen Verfahren Datensätze aus und identifizieren und bewerten damit die wesentlichen Steuergrößen von Raum- und Zeitmustern der Wasserqualität und Quantität. Auf dieser Basis entwickeln wir neue Modelle, die einerseits beobachtete Prozesse mechanistisch abbilden können und damit prognosefähig sind. Andererseits vermeiden die Modelle durch die Reduktion auf wesentliche Steuergrößen unnötige Komplexität.

Zusammen mit Praxispartnern überführen wir diese Modelle in die Anwendung, um effiziente Maßnahmen zu entwickeln, mit denen Stoffausträge aus der Landschaft in den Wasserkreislauf vermindert werden können.