Hydrologie &
Wasserstandskarten
Das Teilprojekt umfasst Messung und prozessbasierte Modellierung von Moorwasserständen an ausgewählten Pilotstandorten als Grundlage für eine Schätzung für alle bayerischen Moore.
Ziel ist letztendlich, eine bayernweite Karte saisonaler Moorwasserstände zu erarbeiten, da die Treibhausgasemissionen aus Moorstandorten maßgeblich vom Wasserstand abhängen.
Messung von Moorwasserständen und Klimagrößen
Eine hydrologische Fachtagung war einmal mit „M³“ überschrieben: Messen – Modellieren – Managen".
In der Tat fangen hydrologische Betrachtungen damit an, dass wir beobachten, was in der Natur geschieht:
Unter welchen klimatischen Randbedingungen (Niederschlag, Temperatur, direkte und indirekte Sonneneinstrahlung, Wind, Luftfeuchte etc.) ergeben sich welche Moorwasserstände?
Daher wurden an vier Pilotstandorten Klimastationen und Wasserstandmessstellen eingerichtet, die das Geschehen im Gebiet kontinuierlich messen und registrieren. Darüber hinaus übernahm der Lehrstuhl für Hydrologie und Flussgebietsmanagement der TUM die Betreuung von ca. 10 weiteren Messstandorten in ganz Bayern, die im Rahmen früherer Projekte eingerichtet wurden. Im Hinblick auf natürliche Schwankungen im Klimageschehen (Feucht- und Trockenperioden) sind die Messdaten umso wertvoller, je länger die Beobachtungszeiträume sind.
Links:
Intensiv-Messgebiete in KliMoBay Stand März 2021
Rechts:
KliMoBay-Wetterstation
im Freisinger Moos (Foto: Friedrich)
Links:
Moorbodenkarte und
Messstationen in
Benediktbeuren
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Unten:
Flurabstandszeitreihe auf
Grundlage beobachteter
Moorwasserstände in
Benediktbeuern
Konzeptmodelle zur anschaulichen Darstellung der Vorgänge im Untersuchungsgebiet
Welche Messgrößen sind entscheidend und wieviel Wasser fließt wo lang?
So genannte Konzeptmodelle, die die Wasserflüsse im Gebiet schematisch darstellen, machen auch komplexe Systeme verständlich. Sie bilden die Grundlage für die Planung und Einrichtung der Messstationen und für die spätere Nachbildung in Computermodellen.
Konzeptmodell Weidfilz (Friedrich, 2019)
Modellierung des Wasserkreislaufs
Mit Computermodellen, die die wesentlichen Prozesse im Gebiet mathematisch beschreiben, berechnen wir die beobachteten Wasserstände. Je mehr wir über den Aufbau der Geologie und den Torfkörper wissen, desto besser stimmen gemessene und berechnete Wasserstände überein. Mit zuverlässigen Modellen können wir dann Prognosen darüber anstellen, welche Wasserstände sich bei Aufstau, Entwässerung, Landnutzungs- oder Klimaänderungen ergeben.
Oben: berechneter Wasserspiegel für das Hochmoor Weidfilz
Unten: Schnitt durch das Hochmoor Weidfil mit unterschiedlichen Torf- und Gesteinsschichten
Regionale Übertragung und bayernweite Wasserstandskarten
Messungen und Computermodelle haben wir nur an ausgewählten Standorten. Um die wasserstandabhängigen Treibhausgasemissionen flächendeckend abschätzen zu können, brauchen wir jedoch auch bayernweite Schätzungen der Moorwasserstände. Daher analysieren wir die Zusammenhänge zwischen Geländeform (Relief), Standortklima und anderen Einflussgrößen und den daraus resultierenden Moorwasserständen an den beobachteten Standorten. Mit Methoden der künstlichen Intelligenz können wir dann an anderen Moor-standorten in Bayern von den dortigen Einflussgrößen auf die Wasserstände schließen. Im Endergebnis sollen Ende 2022 saisonale Wassertiefenkarten für alle Moorstandorte Bayerns bereitstehen.
Zusammenhangsanalyse mittels künstlicher Intelligenz und Wasserstandstiefenkarte (Protoyp)
Team
Team des Projekts 2
Technische Universität München (TUM), Ingenieurfakultät Bau Geo Umwelt,
Lehrstuhl für Hydrologie und Flussgebietsmanagement
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Prof. Dr.-Ing. Markus Disse (Teilprojektleitung)
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Prof. Dr. Gabriele Chiogna (stellv. Projektleitung)
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Dr. Alexander Gerner (Projektkoordination)
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Sebastian Friedrich (Doktorand)
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Lucas Alcamo (Wissenschaftlicher Mitarbeiter)
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Michael Tarantik (Techniker)
