SSF Transform - Besseres Verständnis der Transformation von Zwischenabfluss auf der Passage vom Hang zum Vorfluter (DFG FOR 5288)

FOR 5288/2 - TP D

Teilprojekt innerhalb der DFG-Forschungsgruppe "Fast and Invisible: Conquering Subsurface Stormflow through an Interdisciplinary Multi-Site Approach" (FOR 5288/2)

Das Projekt SSF Transform zielt darauf ab, ein tieferes Verständnis der Transformationsprozesse in der Uferzone zu erlangen, denen Zwischenabfluss (SSF), der an den Hängen entsteht und Richtung Vorfluter fließt, unterliegt. Auf der Grundlage unserer bisherigen Ergebnisse aus Phase 1 haben wir ein Verständnis für die chemischen Eigenschaften des Zwischenabflusses, die Variabilität der Grundwasserchemie in den Uferbereichen und die physikalischen Reaktionen des Zwischenabflusses und der Grundwasserspiegel in den Uferbereichen auf Niederschlagsereignisse entwickelt. Daher wollen wir nun darauf fokussieren, die Umwandlung und Abschwächung sowohl der physikalischen als auch der chemischen Signale von SSF in der Uferzone genauer zu untersuchen. In Phase 2 des Projekts Transform werden wir daher die folgenden Forschungsfragen angehen: (1) Wie entwickeln sich in den instrumentierten Einzugsgebieten langfristig die Menge, die Dynamik und der Chemismus von SSF? (2) Welche Fließwege nimmt SSF durch die Uferzone in Richtung Bach? (3) Können wir ein Überwachungssystem entwickeln, das auf Profilsonden mit Temperatur- und EC-Sensoren basiert, mit denen sich die Bewegung von SSF durch die Uferzone verfolgen lässt? (4) Wie können wir die Durchmischung und die biogeochemischen Reaktionsbedingungen in der Uferzone charakterisieren? (5) Können wir einfache Experimente und Proxy-Verfahren entwickeln, um die Signaturen der SSF und das Transformationspotenzial der Uferzone zu charakterisieren? Wir werden diese Forschungsfragen mit einem innovativen Multimethodenansatz angehen. Wir werden uns nun auf die Beprobung von Ufergrundwasser in höherer zeitlicher Auflösung während Ereignissen konzentrieren, um die kurzfristige Dynamik der Chemie des Ufergrundwassers und die Umwandlungsprozesse von SSF zu charakterisieren. Zu diesem Zweck werden wir neu entwickelte Probenehmer installieren, die eine häufigere Probenahme auf kostengünstige Weise ermöglichen. Wir werden vertikale Profile von Temperatur und elektrischer Leitfähigkeit und geophysikalische Methoden einsetzen, um Fließwege zu identifizieren und die Strukturen im Untergrund zu charakterisieren. Das Transformationspotenzial der Uferzone wird durch die Analyse der chemischen Zusammensetzung des Ufergrundwassers im Hinblick auf die Mischung und die biogeochemische Veränderung von SSF, die Erforschung vertikaler chemischer Gradienten und die Anwendung des Damköhler-Zahl-Konzepts zur Charakterisierung der Reaktionsbedingungen innerhalb der Uferzone untersucht. Wir werden verschiedene Methoden testen, die als Indikatoren für das Vorkommen, den Umfang und die Qualität von SSF dienen könnten. Auf der Grundlage der Synthese unserer Ergebnisse werden wir in der Lage sein, die räumliche Übertragbarkeit sowie die Optionen und Anforderungen für ein „pragmatisches“, aber solides Monitoring-Setup zur Abschätzung der Beiträge von SSF zur Quantität und Qualität des Fließgewässers zu bewerten.

(Projektleitung zusammen mit Dr. Theresa Blume, Geoforschungszentrum Potsdam)