Von Ökosystem zu Ökosystem
Das Promotionsvorhaben hat das übergeordnete Ziel, die hydrologischen und biogeochemischen Austauschprozesse zwischen verschiedenen Ökosystemen modellmäßig zu beschreiben. Die Ergebnisse sollen dazu dienen, benachbarte Ökosysteme in ihrem Zusammenwirken besser beurteilen zu können und diese gegebenenfalls einer „optimierten Landnutzung“ zuzuführen. Im konkreten Fall sollen die Untersuchungen Hilfestellungen liefern, die Wirkungen von Gewässer begleitenden Uferstreifen/Grünlandgürteln in ihrer Filterwirkung besser einschätzen zu können.
Die Untersuchungen werden auf drei benachbarten Ökosystemen durchgeführt, die in die Studienlandschaft „Schwingbachtal“ eingebettet sind. Die Studienlandschaft, die in der Nähe von Gießen gelegen ist, wurde vom Institut für Landschaftsökologie und Ressourcenmanagement (ILR) eingerichtet. Hier wird der Landschaftswasser- und stoffhaushalt kontinuierlich für Lehr- und Forschungszwecke untersucht. Die gewonnenen Daten stehen für die geplante Promotion in vollem Umfang zur Verfügung.
Methodisch wird so vorgegangen, dass die Wasser- und Stofftransportprozesse über die Ökosystemgrenzen hinweg mit dem „Catchment Modelling Framework“ modelliert werden sollen. Exemplarisch soll der Transport von Stickstoff abgebildet werden. CMF ist ein hydrologischer Modellierbaukasten, der am ILR entwickelt wurde und für den ich bereits umfangreiche Erfahrungen sammeln konnte. LandscapeDNDC ist ein physikalisch-basiertes Prozessmodell zur Beschreibung der wichtigen N-Umsetzungsprozesse Mineralisation, Nitrifikation und Denitrifikation. CMF und LandscapeDNDC werden mit Hilfe der Kopplungsplattform PalmMP verbunden.
Die Modellberechnungen, deren Ergebnisse durch umfangreiche vorhandene Datensätze validiert werden sollen, werden dazu beitragen, die Filterwirkung von Gewässer begleitenden Uferstreifen/Grünlandgürteln besser beurteilen zu können. Uferstreifen sind in der Praxis bereits weit verbreitet. Ihre tatsächliche Filterleistung ist jedoch in der Literatur nur sehr unzureichend belegt. Hier wird durch die geplante Promotion ein großer Wissensfortschritt erwartet.
Die Promotion ist als eigenständige Arbeit in ein interdisziplinäres Lehr- und Forschungsprogramm eingebunden. Die geplanten Arbeiten können von der Datenzulieferung wie auch von den beteiligten Arbeitsgruppen profitieren. Ein besonders intensiver Austausch ist mit der Arbeitsgruppe von Prof. Klaus Butterbach-Bahl am Karlsruher Institute of Technology, Standort Garmisch-Partenkirchen vorgesehen.