Terrestrische Ökohydrologie Prof. Dr. Anke Hildebrandt Gemeinsame Berufung mit dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) Forschungsschwerpunkte • Austausch zwischen Boden und Atmosphäre: Wie wirkt sich Vegetation auf Verdunstung, Tiefenversickerung und Stoffeinträge in den tieferen Untergrund aus? • Musterbildung: Wie beeinflussen strukturierende vegetationsgetriebene Prozesse, z. B. wiederkehrende Infiltrationshotspots oder veränderte hydraulische Bodeneigenschaften, die Vernetzung von unterirdischen Fließpfaden? • Einfluss biotischer Anpassung: Inwieweit begrenzen abiotischen Faktoren die Anpassungsfähigkeit von Ökosystemen und wie wirkt sich dies auf die Abpufferung atmosphärischer Schwankungen aus? • Hypothesengetriebene ökohydrologische Forschung: Wir arbeiten in Freilandlaboratorien und untersuchen Prozesse entlang von natürlichen Gradienten. Dies ermöglicht hypothesengetriebene Prozessforschung und Minimierung von Artefakten. Abb. 1. Bestimmung der bodenhydraulischen Eigenschaften im Labor anhand der Verdunstungsmethode. Foto: Anke Hildebrandt In Mitteldeutschland werden als Folge des Klimawandels neben einer jahreszeitlichen Verschiebung der Niederschläge vor allem längere Trockenperioden mit nachfolgenden intensiveren Niederschlägen erwartet. Bereits heute ist eine Zunahme der niederschlagsfreien Tage bei gleichem Jahresniederschlag zu beobachten. Sowohl trockene Böden als auch Veränderungen der Ökosystemstruktur durch Trockenschäden können zu Veränderungen des Infiltrationsverhaltens und der Bodenwasserdynamik führen. Eine wichtige Fragestellung unserer Gruppe im Rahmen des Sonderforschungsbereichs (SFB) AquaDiva (Laufzeit 2013-2025) ist daher, wie sich Wetterereignisse und Vegetationsänderungen auf die Sickerwasserbildung unterhalb der Hauptwurzelzone auswirken. Dazu liefert unsere Gruppe vor allem ErKlimawandel und präferentielle Fließpfade kenntnisse über den Beitrag präferenzieller Flüsse. Dies geschieht durch hochauflösende Messungen von Bodenwassergehalt, Bestandesniederschlag, Bodenwasserflüssen und hydraulischen Bodeneigenschaften an zwei Observatorien des SFB AquaDiva: dem Hainich CZ Observatorium (Hainich CZO) und dem Saale-Orla-Sandsteinplatten Observatorium (SESO). Unsere detaillierte Analyse der räumlichen Muster von Niederschlag und Bodenfeuchte zeigt konsistent für alle beobachteten Ökosysteme und Geologien, dass präferentielle Flüsse in sommertrockenen Oberböden eher die Regel als die Ausnahme sind. Dieses Ergebnis wird auch durch eine unabhängige Studie des AquaDiva-Teams bestätigt, die zeigt, dass in den letzten zehn Jahren immer mehr Stoffe aus dem Oberboden in das Grundwasser gelangen, was auf extrem kurze Transitzeiten hindeutet. Zusammengenommen deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass der Klimawandel nicht nur die Quantität, sondern auch die Qualität des Grundwassers beeinflusst, was auf eine erhöhte Anfälligkeit der Trinkwasserressourcen hindeutet. [1] Demir, G., Michalzik, B., Filipzik, J., Metzger, J. C., Hildebrandt, A. (2022). Spatial variation of grassland canopy affects soil wetting patterns and preferential flow. Hydrological Processes, https://doi.org/10.1002/hyp.14760. [2] Fischer-Bedtke, C., Metzger, J. C., Demir, G., Wutzler, T., & Hildebrandt, A. (2023). Throughfall spatial patterns translate into spatial patterns of soil moisture dynamics – empirical evidence. Hydrology and Earth System Sciences, https://doi.org/10.5194/hess-27-2899-2023. [3] Schroeter, S. A., Orme, A. M., Lehmann, K., Lehmann, R., Chaudhari, N. M., Küsel, K., Wang, H., Hildebrandt, A., Totsche, K. U., Trumbore, S., & Gleixner, G. (2025). Hydroclimatic extremes threaten groundwater quality and stability. Nature Communications, https://doi.org/10.1038/s41467-025-55890-2. 162 — FORSCHUNG
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