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Untersuchungen in einem der Teileinzugsgebiete (Studibach) erweitern das Verständnis hinsichtlich der Abflussbildung (d.h. wie Regen und Schneeschmelze zu Bachabfluss werden) in steilen voralpinen Einzugsgebieten mit gering durchlässigen Böden. Nach umfangreichen Studien zu Grundwasserständen und Grundwasserchemie konzentrieren sich die aktuellen Arbeiten auf die oberflächennahen Abflusswege: Oberflächenabfluss und unterirdischer Abfluss durch die organisch reiche Oberbodenschicht. Diese Arbeit (2021-2024) umfasst die Erstellung von Abfluss-Plots, Abflussmessungen in kleinen Bächen, Tracer-Experimente und Beregnungs-Experimente.
Kontakt: Anna Leuteritz, Victor Gauthier, Dr. Ilja van Meerveld (Uni Zurich)
Zahlreiche kleine Seitenbäche und Drainagegräben im Alptal sind nur temporär wasserführend. Diese bilden einen wesentlichen Teil des gesamten Fließgewässernetzes. Sie werden in hydrologischen Studien häufig vernachlässigt. Daher ist nur wenig über die hydrologische Reaktion temporärer Fließgewässer und die Faktoren bekannt, die das Auftreten von Abfluss in temporären Fließgewässern steuern. Ebenso wenig weiss man, wie das zeitweilige Auftreten des Abflusses in diesen Bächen den Abfluss und die Wasserqualität der unterliegenden Fliessgewässer beeinflusst.
Zwei Projekte im Alptal untersuchen, wie und wann die Verbindung zwischen temporär wasserführenden Bach-Abschnitten hergestellt wird, welche räumlichen und zeitlichen Faktoren das Auftreten und die Ausbreitung des temporären Fließgewässernetzes kontrollieren, und wie dies den Abfluss und die Wasserqualität in den unterliegenden Bächen beeinflusst. Dies geschieht durch ein detailliertes Feldmonitoring.
Untersuchungen der Bachbett-Struktur tragen zu einem besseren Verständnis der Sedimenttransportprozesse bei. Auf einem mehrere 100 m langen Gerinneabschnitt des Erlenbachs werden photogrammetrische Methoden (Structure-from-Motion; Photo Sieving) angewendet, um (i) die Bachbett-Topographie und (ii) die Korngrößenverteilung der Oberflächenschicht des Bachbetts nach einzelnen Hochwasserereignissen sehr genau zu bestimmen. Es werden zwei verschiedene Methoden zur Aufnahme von Fotos getestet, nämlich mit einer Drohnenkamera und mit einer Kamera an der Spitze einer Aluminiumstange. Im Rahmen einer Masterarbeit im 2020 wurde die Machbarkeit der Methoden getestet und ihre Genauigkeit untersucht. Weiterführende Arbeiten sind geplant.
Kontakt: Dieter Rickenmann (WSL)
Eine Erhöhung des natürlichen Stickstoffeintrags kann in einem voralpinen Wald das Gleichgewicht zwischen Pflanzennährstoffen beeinträchtigen und die botanische Zusammensetzung der Krautschicht verändern. Zu viel Stickstoff kann auch zu Nitratauswaschung in die Fliessgewässer führen. In einem Langzeitexperiment (seit 30 Jahren) werden sehr kleine Einzugsgebiete (~1500 m2) durch künstliche Beregnung mit Ammoniumnitrat angereichert. Wir untersuchen die Deposition, resp. Auswaschung dieses zusätzlichen Stickstoffs und seine Auswirkungen auf den Boden (einschließlich des Austauschs von Treibhausgasen), Pflanzen und Wasser. Bisherige Ergebnisse zeigen eine Anreicherung von Stickstoff im Boden, jedoch mit relativ geringen Auswirkungen auf die Pflanzen im Allgemeinen und einer leichten Verbesserung des Baumwachstums im Besonderen. Die Nitratauswaschung aus dem behandelten Einzugsgebiet erhöhte sich im Vergleich zu einem Kontroll-Einzugsgebiet. Dies war besonders ausgeprägt, nachdem ein Teil der Bäume gefällt worden war, weil dann die Boden-Mineralisierung plus der Stickstoffeintrag aus der Luft den Stickstoff-Bedarf der Pflanzen deutlich überstieg.
Kontakt: Patrick Schleppi (WSL)
Zeitweilige Trockenlegung oder sehr geringe Wasserführung kann in Fließgewässern zu erheblichen Auswirkungen auf die Biodiversität und die Nahrungsnetze von Makroinvertebraten führen. In dieser Studie werden die trophischen (Nahrungs-) Beziehungen von Makroinvertebraten entlang des Erlenbachs und Studibachs untersucht. Beide Systeme weisen einen gewissen Grad an Fließunterbrechung entlang des Bachnetzes auf. Die Makroinvertebraten werden an verschiedenen Stellen über die Jahreszeiten hinweg gesammelt, um die Biodiversität (Verteilung und Abundanz) und die trophische Struktur mit Hilfe von stabilen Kohlenstoff- und Stickstoffisotopen zu bestimmen. Die gesammelten Daten werden schließlich hochskaliert, um räumlich-zeitliche Muster entlang beider Fließgewässernetze aufzuzeigen und aus einer funktionalen Perspektive zu interpretieren.
Im Rahmen eines DFG-Projekts wird die zeitliche und räumliche Variabilität der Schneehöhe und des Schneewasseräquivalents innerhalb verschiedener Waldtypen und -strukturen untersucht. Dazu wird ein neuartiges LiDAR-System (Multi-Wellenlänge) entwickelt, das auf einer Drohne montiert ist. Mit diesen Messungen werden über die gesamte Saison hinweg differenzielle Schneehöhenkarten erstellt. Die Ergebnisse werden mit Daten von 40 in-situ Schneestationen kombiniert, die stündlich meteorologische Parameter und Schneehöhen erfassen. Die Daten werden für eine Modellvergleichsstudie sowie für die Ableitung von Waldstrukturindizes verwendet, die eine Hochskalierung auf Einzugsgebietsskalen ermöglichen.
Kontakt: Joschka Geissler und Markus Weiler (Uni Freiburg i.Br.)