Økohydrologisk modellering til at kvantificere skov- og græsarealseffekter på vandfordeling og fluxalder

Vandregimet i et landskab pendler mere og mere mellem ekstremerne tørke eller oversvømmelser. Typen af ​​vegetation og arealanvendelse spiller en vigtig rolle for vandretention og afstrømning. Sammen med forskere fra Storbritannien og USA, forskere fra Leibniz-Instituttet for Freshwater Ecology and Inland Fisheries (IGB) har udviklet en matematisk model, der kan afspejle det komplekse samspil mellem vegetation, jord- og vandregimer. De viser, for eksempel, at vandet i bøgeskove i stigende grad cirkulerer mellem jord og vegetation for at øge fordampningen til atmosfæren, mens græsdække fremmer genopladning af grundvand.

Med den udviklede model EcH2o-iso kan forskerne kvantificere hvor, hvordan og hvor længe vand lagres og frigives i landskabet. Modellen hjælper til bedre at forudsige virkningerne af ændringer i arealanvendelsen på vandbalancen under skiftende klimatiske forhold. Især i tørkeudsatte områder, denne viden kan være med til at udvikle arealanvendelsesstrategier, der øger landskabets modstandsdygtighed over for klimaændringer og beskytter vandressourcerne. "Indtil nu, vegetationstypen er overvejet primært med henblik på at forhindre jorderosion. I lyset af hyppigere ekstreme vejrbegivenheder som tørke og oversvømmelser, imidlertid, det er i stigende grad et spørgsmål om, hvilke planter der kan dyrkes for at kontrollere tilbageholdelse eller tab af vand i landskabet, " siger prof. Dörthe Tetzlaff, leder af studiet, leder af forskningsgruppen "Landscape Ecohydrology" ved IGB og professor i Ecohydrology ved Humboldt Universität zu Berlin.

Tidligere prognosemodeller fanger ofte vegetation som et statisk element. Dermed, de komplekse vekselvirkninger mellem evapotranspiration – planternes fordampning af vand og af jord- og vandoverflader – og planters fysiologiske processer kunne kun utilstrækkeligt forstås. I dette studie, imidlertid, Langtidsdata om direkte vegetationsforanstaltninger blev også brugt (f.eks. biomasseproduktion og transpiration). Dette forbedrer modellernes pålidelighed og deres overførbarhed. I marken, modellerne blev testet med såkaldte konservative sporstoffer. Det er markører, som kan bruges til at bestemme vandets alder og oprindelse. Dette er en ny tilgang til at vurdere virkningerne af klimaændringer på vandbalancen.

I en region omkring Stechlin-søen i det nordlige Tyskland, forskerne validerede modellen ved hjælp af feltstudier. De sammenlignede landområder med løvskov og græsdække. Resultaterne af feltundersøgelsen viser, at brug af græsarealer fører til mere grundvandsgendannelse, og at der i bøgeskove returneres mere vand til atmosfæren ved evapotranspiration. Imidlertid, virkningerne er stedspecifikke og afhænger af det respektive hydroklima, biogeografi og landskabsøkologi. Ved hjælp af EcH2o-iso-modellen, imidlertid, disse forskelle kan tages i betragtning i fremtiden, og der kan skabes lokale såvel som store prognosemodeller.