Abteilung Systemanalyse, Integrated Assessment und Modellierung

Entwicklung verteilter Modelle im Einzugsgebiet der Thur

Es wird erwartet, dass die Wasserversorgung und der Hochwasserschutz in naher Zukunft weltweit zu einer enormen Herausforderung werden. Die durch den Klimawandel bedingten Veränderungen der Niederschlagsmengen und -zeiten (Regen und Schnee) sowie die erhöhten Temperaturen verändern den Wasserkreislauf und führen zu schwereren Überschwemmungen und Dürren. Daher wird es für die Bewirtschaftung der Wasserressourcen von entscheidendem Vorteil sein, das künftige Verhalten des Systems zu verstehen und vorherzusagen.

Im Rahmen des vom SNF finanzierten Projekts "Wasserverteilung" soll untersucht werden, wie sich Flussrenaturierungen und der Bau von Retentionsräumen auf das Grundwassersystem im Einzugsgebiet der Thur auswirken und zur Minderung von Überschwemmungen und Dürren beitragen können. Um dieses Ziel zu erreichen, werden Überwachung und Modellierung miteinander verbunden, um das Verhalten des Systems besser zu verstehen. Ziel ist es, ein anpassungsfähiges Echtzeit-Überwachungssystem aufzubauen, das durch das Modell ausgelöst wird und Daten in das Modell einspeist.

Im Rahmen des Projekts "Wasserverteilung" konzentriert sich dieses Doktoratsprogramm explizit auf die Entwicklung eines semi-verteilten hydrologischen Modells im Einzugsgebiet der Thur. Die Modellentwicklung folgt einem "flexiblen" Ansatz, bei dem verschiedene Modellstrukturen getestet und verglichen werden. Darüber hinaus verbinden sich Modellierung und Experimentieren zu einem Lernprozess, der darauf abzielt, die vorherrschenden hydrologischen Prozesse zu verstehen und den Wasserfluss und Stofftransport im Fluss vorherzusagen.

Das Einzugsgebiet der Thur (~ 1700 km2) liegt im Nordosten der Schweiz und ist Teil des Rheineinzugsgebiets. Der starke klimatische Gradient und die komplexe Geologie führen zu einer starken Variabilität der hydrologischen Reaktionen. Dieses Projekt wird die Beziehungen zwischen Landschaftseigenschaften, Klima und hydrologischen Signaturen aufklären und Strategien entwickeln, um diese Beziehungen für wichtige Modellentscheidungen zu nutzen.

Publikationen

Jansen, K. F., Teuling, A. J., Craig, J. R., Dal Molin, M., Knoben, W. J. M., Parajka, J., … Melsen, L. A. (2021). Mimicry of a conceptual hydrological model (HBV): what's in a name?. Water Resources Research, 57(5), e2020WR029143 (31 pp.). doi:10.1029/2020WR029143, Institutional Repository
Lee, J., Ju, F., Maile-Moskowitz, A., Beck, K., Maccagnan, A., McArdell, C. S., … Bürgmann, H. (2021). Unraveling the riverine antibiotic resistome: the downstream fate of anthropogenic inputs. Water Research, 197, 117050 (12 pp.). doi:10.1016/j.watres.2021.117050, Institutional Repository
Dal Molin, M., Schirmer, M., Zappa, M., & Fenicia, F. (2020). Understanding dominant controls on streamflow spatial variability to set up a semi-distributed hydrological model: the case study of the Thur catchment. Hydrology and Earth System Sciences, 24(3), 1319-1345. doi:10.5194/hess-24-1319-2020, Institutional Repository