Quantifizierung und Modellierung von interaktiven GRADienten in VEGetation-Hydrodynamik Systemen: Der Schlüssel zu verbesserter Vorhersage der Widerstandskraft von aquatischen Systemen gegenüber Umweltveränderungen (GRADVEG)

• Antragstellerin: Maike Paul, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme ; Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 258393347

Die Wechselwirkung von Vegetation mit Wellen und Strömung ist von wachsendem Interesse, insbesondere mit Hinblick auf den potentiellen Nutzen von Vegetation für Küsten- und Flussuferschutzmaßnahmen. Auftrieb und Steifigkeit werden als wichtige Parameter für einzelne Pflanzen erachtet, da sie die Pflanzenbewegung unter hydrodynamischer Krafteinwirkung und somit die Energiedissipation durch Vegetation beeinflussen. Für Pflanzenbestände wird derzeit Biomasse als Schlüsselparameter für Wellendämpfung diskutiert. Der Einfluss von einzelnen Pflanzenparametern auf Wellen- und Strömungsdämpfung ist jedoch noch nicht umfassend verstanden. Zudem gibt es noch keine Informationen, wie sich eine ungleichmäßige vertikale Verteilung von Pflanzenparametern auf den hydraulischen Pflanzenwiderstand auswirkt. Im Zuge des Projekts wird die natürliche Bandbreite dieser Pflanzenparameter erfasst und mit den hydrodynamischen Verhältnissen in Beziehung gesetzt, in denen die jeweilige Population wächst. Zudem wird der Einfluss von variierenden physikalischen Parametern (z. B. Salzgehalt des Wassers) und Besiedlung durch Parasiten auf die mechanischen Eigenschaften der Pflanzen evaluiert. Basierend auf den erfassten Werten und deren natürlicher Variabilität werden künstliche Pflanzen mit verschiedenen Gradienten der drei Schlüsselparameter entwickelt und für eine detaillierte Laborstudie verwendet. Während der Studie werden sowohl Versuche an der einzelnen Pflanze als auch an einem ganzen Bestand durchgeführt. Messungen werden das Strömungsfeld im Umfeld der Vegetation und die Reaktion der Pflanzen auf die hydrodynamischen Kräfte, einschließlich Schleppkräfte, beinhalten. Die physikalischen Versuche werden von einer numerischen Studie unterstützt um die relevanten Parameterbereiche zu identifizieren. Im Gegenzug werden die Labormessungen Validierungsdaten für eine Weiterentwicklung des numerischen Modells liefern. Darüber hinaus werden Fließgeschwindigkeit und Schleppkräfte auch an ausgewählten Feldstationen gemessen. Diese Naturmessungen werden dazu beitragen den Wissenstransfer von den künstlichen Pflanzen auf natürliche Pflanzen zu ermöglichen. Im Zuge dieses Projekts werden sowohl Wellen, Strömung als auch eine Kombination von beidem untersucht um die gesamte Spannbreite von natürlichen hydrodynamischen Zuständen abzudecken und somit die Forschungsergebnisse in größtmöglichem Umfang anwendbar zu machen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen