FORSCHUNG — 173 Aerationszonen, das „Unterirdisch-Innere“ topografischer Erhebungen, sind Schlüsselkompartimente im Wasserkreislauf und für Öko- und Geosystemleistungen wie Klimaregulation und Stoffrückhalt. Trotz beträchtlicher Ausmaße sowie Vulnerabilität gegenüber klimawandel-/landnutzungsbedingter Einwirkungen, wissen wir noch erstaunlich wenig über ihre vielfältigen Lebens- und Reaktionsräume. Mit Vorarbeiten im SFB AquaDiva haben wir die wissenschaftliche Untersuchung dieses „vernachlässigten Kompartiments“, trotz der herausfordernden, schwierigen Zugangsmöglichkeiten, zu einem zentralen Forschungsschwerpunkt entwickelt. Unsere Explorations-Innovationen ermöglichten zu zeigen, dass Aerationszonen eine überraschend hohe Geodiversität [4] aufweisen. Langzeituntersuchungen zum mobilen Gesamtinventar belegen, dass die suspendierte organomineralische Fraktion [5] wesentlich für die Kohlenstoff- und Informationskreisläufe sind. Zeitreihen zur Metabolom-Variation im Grundwasser weisen auf multidirektionale Fließdynamiken [6, 7] und mikrobiell-vermittelte biogeochemische Reaktionen in der Aerationszone hin. Unsere Daten verdeutlichen, dass es sich bei der Aerationszone um ein komplexes System handelt, dessen Stoff- und Fluidflussdynamiken, die zur Grundwasserbeschaffenheit beitragen, DFG-SFB 1076 AquaDiva: Die Aerationszone — das vergessene Kompartiment deterministischem Chaos unterliegen und ausgeklügelte Monitoringtechniken erfordern. [4] Lehmann, R., and Totsche, K.U. (2020). Multi-directional flow dynamics shape groundwater quality in sloping bedrock strata. J Hydrol 580, 124291. doi:10.1016/j.jhydrol.2019.124291. [5] Lehmann, K., Lehmann, R., Totsche, K. U. (2021) Event-driven dynamics of the total mobile inventory in undisturbed soil account for significant fluxes of particulate organic carbon. Sci. Total Environ. 756, 143774, doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.143774. [6] Zerfaß, C., Lehmann, R., Ueberschaar, N., Sanchez-Arcos, C., Totsche, K. U. and Pohnert G. (2022). Groundwater metabolome responds to recharge in fractured sedimentary strata. Water Research 223: 118998. doi:10.1016/j.watres.2022.118998. [7] Zerfaß, C., Lehmann, R., Ueberschaar, N., Totsche, K. U., & Pohnert, G. (2024). Current-use and legacy contaminants evidence dissolved organic matter transfer and dynamics across a fractured-rock groundwater recharge area. bioRxiv, 2024-06. http://dx.doi.org/10.1101/2024.06.03.596186 Abb. 2. Aerationszone gebildet aus senkrecht aufgerichteten Kalk-Mergel-Wechsellagerungen, St. Julien du Verdon, Frankreich. Foto: Kai U. Totsche Nahezu 70% des Trinkwassers in Deutschland stammt aus dem Grundwasser. Die hohe Qualität des Grundwassers resultiert aus dem Zusammenwirken physikalischer, geochemischer und (mikro-)biologischer Prozesse, durch die eine „natürliche Reinigung“ erfolgt. Dieses Selbstreinigungsvermögen ist eine der vielen Funktionen für die für uns so überlebenswichtigen Ökosystemleistungen: Sauberes Wasser, Bodenfruchtbarkeit, Kohlenstoffspeicherung, u.v.a.m. Die Anpassung an die unvermeidbaren Folgen des Klimawandels begründen unmittelbaren Handlungsbedarf auf vielerlei Ebenen, um Ökosystemleistungen zu schützen und eine nachhaltige Nutzung sicherzustellen. Die damit verbundenen Herausforderungen sind, anders verstanden, aber auch Chancen durch die Entwicklung innovativer Strategien und begründen ein relevantes und wachsendes Lehr- und Forschungsfeld an der Professur für Hydrogeologie. Lehr– und Forschungsfeld Klimawandelanpassung: Entwicklung Innovativer Strategien Abb. 3. Beobachteter Klimawandel in Thüringen am Beispiel „heiße Tage“ (Tages Tmax>30°C). Vergleich der Perioden 1961-1990 mit 1994-2023. Anzahl hat sich mehr als verdoppelt. Bild nach K. Pfannschidt (TLUBN)
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