REWET - Vorhersage, Herkunft und Validierung von Tau, Raureif, Nebel und die Adsorption von Wasserdampf im Boden in landwirtschaftlichen Ökosystemen mithilfe eines Energiebilanzmodells, stabilen Isotopen des Wassers und Lysimeterdaten

• Antragsteller: Dr. Jannis Groh
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 460817082

Tau, Raureif, Nebel, und die Adsorption von Wasserdampf im Boden sind die am wenigsten untersuchten sowie charakterisierten Komponenten und Prozesse des terrestrischen Wasserkreislaufs. Im Rahmen des Projektes REWET werden diese Komponenten und Prozesse für unterschiedliche Agrarökosysteme in humiden Gebieten umfassend quantifiziert und wichtige Beiträge zum Prozessverständnis erarbeitet. Die Komponenten wurden in den meisten Studien, die sich mit der Simulation von Ökosystemprozessen befassen, nicht berücksichtigt, da ihre Messung aufwendig ist und Methoden zur Vorhersage nur begrenzt anwendbar sind. In REWET sollen die Häufigkeit und Dauer des Auftretens dieser Komponenten sowie deren Mengen beispielhaft für acht verschiedene Agrarökosystem bestimmt werden. Die Quantifizierung erfolgt auf Basis von Daten hochpräziser wägbarer Lysimeter sowie zusätzlichen Blattfeuchte- und meteorologischen Messungen. Im ersten Schritt des Projektes sollen die treibenden abiotischen und biotischen Faktoren identifiziert werden, die die Bildung von Tau, Raureif, Nebel, und die Adsorption von Wasserdampf im Boden des jeweiligen Agrarökosystems steuern. Dabei wird erwartet, dass neben den atmosphärischen Bedingungen, die Oberflächentemperatur und die Struktur des Pflanzenbestandes eine entscheidende Rolle bei der Bildung der Komponenten spielt. Die identifizierten Schlüsselfaktoren und Messdaten werden anschließend dazu verwendet, um die Bildungsmechanismen mit dem Two-Source Energy Balance Model TSEB vorherzusagen und zu validieren. Hierbei soll die Implementierung der Oberflächentemperatur und Kalibrierung der Parameter der Landoberflächeneigenschaften (z.B. aerodynamische Wiederstand) helfen, die Prozesse im Model abzubilden. Das Model TSEB verwendet standardmäßig verfügbare meteorologische Parameter und soll zukünftig ermöglichen diese Komponenten auf der Landschaftsebene besser abschätzen zu können. Das Tau- und Nebelwasser wird über ein Jahr lang beprobt, um die Quellen der Tau- und Nebelfraktionen zu identifizieren. Die Isotopenzusammensetzung des Wassers und ihrer Lage zur local meteoric water line unterscheidet sich je nach Herkunft und Bildungsmechanismus der Komponente (z.B. Meer, Verdunstung). Die Kenntnisse zur Herkunftsquelle können dazu beitragen, mögliche Auswirkungen des Klimawandels auf die Bildung von Tau und Nebel abzuschätzen. Um die Bedeutung von Tau, Nebel oder Wasserdampfadsorption als zusätzliche Komponenten des Wasserhaushaltes für das Pflanzenwachstum zu bestimmen, werden die stabilen Isotope im Pflanzenwasser sowie deren Wasserpotentiale während einer Trockenperiode täglich gemessen. Aufgrund unterschiedlicher Fraktionierungsprozesse kann das Wasser in der Pflanze anhand der Steigung δ17O-δ18O dem Tau, Nebel oder Bodenwasser zugeordnet werden. Dies kann klären, ob die Pflanzen Wasser direkt über das Blatt aufnehmen und sich damit der Wasserstress in Pflanzen während Trockenperioden vermindert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich, USA
• Kooperationspartner: Dr. Daniel Beysens; Dr. Paul D. Colaizzi; Dr. Steve Evett