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Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften

Lehrstuhl für Hydrologie - Prof. Dr. Stefan Peiffer

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Fleckenstein, JH: Muster und Dynamik von Grundwasser-Oberflächenwasserinteraktionen - neue Herausforderungen an Charakterisierung und Simulation (Keynote)
Vortrag (eingeladen), FH-DGG Tagung 2010, Tübingen: 12.05.2010 - 16.05.2010

Abstract:

Die Austauschprozesse zwischen Grundwasser (GW) und Oberflächenwasser (OW) sind von großer Bedeutung für eine Vielzahl hydrologischer, wasserwirtschaftlicher und ökologischer Fragestellungen. Neben den klassischen Fragen der Wassermengenwirtschaft haben Fragen der Wasserqualität und der biogeochemischen Stoffkreisläufe in Zusammenhang mit GW-OW-Interaktionen zunehmend an Bedeutung gewonnen (FLECKENSTEIN UND SCHMIDT 2009). Die Übergangszone zwischen Grundwasser und Oberflächenwasser (z.B. die Hyporheische Zone von Fließgewässern) ist in der Regel durch einen sehr dynamischen Austausch von Wasser, Energie und Stoffen zwischen den angrenzenden GW- und OW-Kompartimenten geprägt (KRAUSE ET AL. 2009). Daraus ergeben sich sehr spezifische hydraulische, thermische und biogeochmische Bedingungen in der Übergangszone, die Nährstoffkreisläufe, den Rückhalt und Abbau von Schadstoffen sowie Habitatmuster für bestimmte Spezies maßgeblich beinflussen. Die typische geologische Heterogenität alluvialer Ablagerungen in Fluss-Grundwassersystemen sowie die hohe Dynamik der hydraulischen Prozesse im offenene Gerinne bewirken darüber hinaus eine hohe räumiche und zeitliche Variabilität der Interaktionen.

GW-SW Interaktionen


Abb. 1: Ökohydrologische und biogeochemische Funktion der Hyporheischen Zone als Mischungs- und Übergangszone zwischen GW und OW (nach Fleckenstein et al. 2008)

Zur Beantwortung dringender Fragen zu Wasserqualitätstrends und zum Stoffaustrag aus aquatischen Systemen und Einzugsgebieten ist ein besseres Verständnis dieser Prozesse und auch die Möglichkeit der Quantifiezirung auf verschiedenen Skalenebenen essentiell wichtig. Daraus ergeben sich neue Herausforderungen an die Charakterisierung und Simulation der Austauschflüsse und die sich daraus ergebenden biogeochemischen Prozessmuster. Anhand verschiedener Beispiele von Feld- und Simulations¬studien in GW-Fluss-, GW-See und GW-Feuchtgebietssystemen werden diese Herausforderungen näher erläutert und neue Forschungsrichtungen aufgezeigt.

Literatur

FLECKENSTEIN, J.H. & SCHMIDT, C. (2009) Editorial: Grundwasser-Oberflächenwasser Interaktionen, Grundwasser, 14(3), 161-162, Sonderheft – Grundwasser-Oberflächenwasser Interaktionen.

KRAUSE, S., HANNAH, D.M. & FLECKENSTEIN, J.H (2009) Hyporheic hydrology: interactions at the groundwater-surface water interface, Hydrologic Processes, 23(15), 2103-2107.

FLECKENSTEIN J.H., FREI S & NISWONGER R.G. (2008) Simulating river aquifer exchange: the missing scale. British Hydrological Society National Meeting on Hyporheic Hydrology, December 2008, Birmingham.

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