Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät

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Leitung: Prof. Dr. Ruland; J. Sassmannshausen

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Leitung: M. Schneider

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Leitung: Dr.-Ing. habil. Natasa Zivic

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Leitung: Prof. Dr. Ruland

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Dieses Forschungsprojekt ist am Lehrstuhl für wasserwirtschaftliche Risikobewertung und Klimafolgenforschung angesiedelt. Vor dem Hintergrund bereits spürbarer Klimaänderungen wird es immer wichtiger, sich mit den Folgen des Klimawandels und den daraus folgenden Extremen des hydrologischen Kreislaufes auseinander-zusetzen. Diese Entwicklung hat sowohl Auswirkungen auf die Intensität von einzelnen Niederschlagsereignissen und entsprechenden Niederschlagsmengen, als auch auf die Häufung von Extremereignisse, wie Überschwemmungen durch Flusshochwasser oder Sturzfluten einerseits und Niedrigwasser (Dürre) andererseits. Extremereignisse können mit hohen Schäden einhergehen, je nachdem wo, in welcher Form und Intensität sie auftreten und ob bspw. wirksame Schutzmaßnahmen bestehen. Diese Ereignisse werden durch die mit der Urbanisierung einhergehenden Versiegelung von natürlichen Räumen und einem unangemessenen Flussgebietsmanagement begünstigt und haben in den letzten Jahren vermehrt Schäden an Infrastruktur und Bevölkerung hervorgerufen. Überdies haben Flusshochwasser und Sturzfluten durch mitgeführte Schadstofffrachten Auswirkungen auf die Umwelt bzw. Wasserqualität. Besonders die Auswirkungen und Quervernetzungen von Niedrigwasser sind vielschichtig. Niedrigwasser bedeutet nicht nur niedrigere Pegelstände in stehenden oder fließenden Gewässern. Vielmehr berührt es auch die Menge des im Boden gespeicherten Wassers, die Grundwasserneubildung und somit den Grundwasserstand. Darüber hinaus ändern sich Eigenschaften innerhalb des Wasserkörpers im Fließgewässer. So zieht eine geringere Wassermenge auch eine geänderte Gewässerqualität nach sich, die sich z.B. in Form erhöhter Stoffkonzentrationen äußert. Der Landnutzungswandel erhöht in diesem Zusammenhang zusätzlich den Handlungsdruck, auf kommunaler Ebene vorausschauende Anpassungsstrategien, mehr Systemflexibilität und ein integrales Risikomanagement im Wassersektor, der Landwirtschaft sowie in der Infrastrukturplanung durchzuführen und daraus zielorientierte Vorsorgemaßnahmen zu ergreifen.

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Dieses Forschungsprojekt ist am Lehrstuhl für wasserwirtschaftliche Risikobewertung und Klimafolgenforschung angesiedelt. Die Bundesanstalt für Gewässerkunde (BAFG) befasst sich im Rahmen des EUMETSAT Projektes „Satellite Application Facility and Water Management on Support to Operational Hydrology“ (H-SAF) mit der Validierung von satellitenbasierten Niederschlags-, Schnee-, und Bodenfeuchtedaten auf der Basis von Beobachtungen in Kombination mit hydrologischen Modellen. Die Aufgabe des Projektes HSAF besteht darin, das Potenzial der satellitenbasierten Produkte für operative hydrologische Aufgaben aufzuzeigen. Die Methoden zur Datenassimilation und die Durchführung und Analyse von Vorhersageexperimenten soll großflächig ausgerollt, verfeinert, verglichen und ergänzt sowie für operationelle Anwendungen verfügbar gemacht werden. Zur Erfüllung dieser Aufgaben ist der Einsatz von so genannten Datenassimilationsverfahren erforderlich. Hierbei handelt es sich um statistische und numerische Verfahren der Datenanalyse, die es erlauben, in geeigneter Weise direkt oder indirekt erhobene Beobachtungsdaten unter Berücksichtigung ihrer Unsicherheiten in die hydrologische Modellierung nachzuführen. Eine wesentliche Grundlage ist die geeignete Integration der Antriebsdaten der hydrologischen Modelle, der hydrologischen Systemzustände oder die im hydrologischen System wirksamen Wasserflüsse in operationelle Assimilationsverfahren und Optimierungsprozessen einzubeziehen. Hier soll eine Auswahl von Assimilierungsverfahren in Verbindung mit den H SAF-Satelliten-Produkten und weiterer Datenquellen auf einer großen räumlichen Skala erprobt und verglichen werden. Im Rahmen der Modellerstellung werden für die Einzugsgebiete der Flüsse Main und Lahn hydrologische Modelle erstellt und in Kombination mit den oben skizzierten Assimilierungsverfahren verwendet. Dabei soll sowohl die Modellstruktur, die räumliche Auflösung als auch die Modellparametrisierung variiert werden, mit dem Ziel, die BFG und andere Organisationen zu befähigen, verbesserte operationelle hydrologische Vorhersagen im Flussgebieten zu erzeugen und zu veröffentlichen.

Leitung: Prof. P. Reggiani

Laufzeit: Das Forschungsprojekt läuft bis zum 31.12.2021. 

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