Das Projekt „MEDIWA“

Meteorological Drivers of Mass and Energy Exchange between Inland Waters and the Atmosphere (MEDIWA)

Die genaue Quantifizierung des Stoff- und Energieaustausches zwischen Binnengewässern und der bodennahen Luftschicht ist von großer wissenschaftlicher und praktischer Bedeutung. So sind zum Beispiel genaue Abschätzungen der auftretenden Verdunstungsraten essentiell für die Steuerung und Betriebsführung von Talsperren und Stauseen sowie für eine erfolgreiche Realisierung von Flutungsvorhaben in Bergbaufolgelandschaften. In gleicherweise sind Kenntnisse des Wärmewärmehaushalts bzw. des Wärmeaustauschs eines Gewässers mit der Atmosphäre sowie ein exaktes Wissen über den an der Wasseroberfläche stattfindenden Gasaustauschs wichtig, um die wasserwirtschaftlichen Steuermöglichkeiten effizient zur Optimierung und Verbesserung der Wassergüte in Gewässern einsetzen zu können.

Exakte, direkte Messungen des an der Wasseroberfläche stattfindenden Stoff- und Energieaustauschs sind möglich, aber sehr teuer und technisch extrem aufwendig. Daher werden Stoff- und Energieflüsse (z.B. Verdunstungsraten) meist mit Hilfe von verschiedenen numerischen Modellen aus einfacher zu messenden limnologischen und meteorologischen Variablen abgeschätzt. Die Genauigkeit derartig bestimmter Austauschraten ist jedoch sehr stark abhängig von (i) der Komplexität des eingesetzten Modells, (ii) der Parametrisierung der Modellgleichungen und (iii) der Repräsentativität und Genauigkeit der zur Verfügung stehenden Eingangsdaten. In der Praxis treten dadurch oftmals Konfliktsituationen auf, da die für den Einsatz genauer, komplexer Modelle notwendigen Umweltmessdaten in vielen Anwendungsfällen nicht oder nicht in ausreichender Qualität bereitstehen. Dieser Sachverhalt führt in Konsequenz dazu, dass der Stoff- und Energieaustausch eines Gewässers meist nur sehr überschlägig quantifiziert werden kann. Ergänzend ist festzuhalten, dass auch komplexe Modelle nach wie vor erhebliche Defizite und Schwächen in der Nachbildung der in Gewässern ablaufenden Prozesse haben. Insgesamt sind die Möglichkeiten zur Modellierung des Stoff- und Energiehaushalts von Gewässern somit stark verbesserungsbedürftig.

Mit dem Ziel Stoff- und Energieflüsse von Binnengewässern auf Grundlage allgemein verfügbarer Umweltgrößen genauer modellieren und prognostizieren zu können, sollen in dem Projekt -MEDIWA- die an der Wasseroberfläche stattfindenden Austauschprozesse intensiv messtechnisch untersucht werden. Auf Grundlage der gewonnenen Messdaten sollen Methoden entwickelt werden, um die Verlässlichkeit von Modellabschätzungen zu verbessern. Komplexe Zusammenhänge und Prozessketten sollen aufgelöst und durch mathematische Gleichungen beschreibbar gemacht werden. Im besonderem Fokus steht dabei die Analyse und quantitative Beschreibung, wie die zeitliche und räumliche Variabilität meteorologischer Steuergrößen den Stoff und Energiehaushalt eines Gewässers beeinflusst. In unserem Tagungsbeitrag wollen wir das Projekt vorstellen und erste Ergebnisse der gegenwärtig noch laufenden Messungen präsentieren. Insbesondere wollen wir die Aspekte der räumlichen Heterogenität meteorologischer Steuergrößen auf den Stoff- und Energiehaushalt eines Gewässers diskutieren und im Hinblick auf die Zielvorhaben des Projektes erörtern.