DFG-Projekt „Integrated modelling of the response of aquatic ecosystems to land use and climate change in the Poyang lake region, China”

Einzugsgebietseigenschaften, Prozesse im Fließgewässer und ihre Auswirkung auf aquatische Organismen sind eng gekoppelt, aber die Interaktion zwischen den treibenden Schlüsselkräften, den Prozessen und den möglichen Rückkopplungsmechanismen wird bisher noch nicht verstanden. Das Ziel unseres Projektes ist folglich die Entwicklung einer integrierten Modellmethode zur Bewertung der Auswirkung von schnellen Umweltänderungen auf aquatische Ökosysteme am Beispiel-Einzugsgebiet des Changjiang im Poyang Seenbereich (China). Gemeinsame Mess- und Probenahmekampagnen sind die Basis für die Integrierung von drei verschiedenen Modellen: Wir planen, ein dynamisches DPSI (R)-System zu modellieren und dazu zum ersten Mal die Modelle SWAT (Einzugsgebietsprozesse), HEC-RAS (Prozesse im Fließgewässer) und BIOMOD (biologische Reaktionen) zu koppeln. Wichtige Einflussfaktoren (Klima, Flächennutzung, Gerinneveränderungen) sind Modell-Eingangsdaten, während die Hauptbelastung auf das Ökosystem (Wasserhaushalt, Nährstoffe, Sedimentation) in den Modellalgorithmen von SWAT und HEC-RAS definiert und dargestellt wird. Basierend auf mehrfachen Belastungen, planen wir, die Änderungen des Zustandes der Habitatparameter (z.B. Abfluss, Tiefe, Substrat) in der Modellausgabe dynamisch zu bewerten. Schließlich wird die Auswirkung des Zustandes auf die aquatischen Ökosysteme ausgewertet, indem die Verschiebung der Verbreitungsgebiete, die durch BIOMOD modelliert werden, sowie Änderungen in der Biodiversität oder den Ecosystem Health-Indikatoren von benthischen Invertebraten, einer wichtigen Gruppe in den Süßwasser-Ökosystemen, analysiert werden. Gemeinsame Szenarienläufe unter Berücksichtigung von Klima- oder Flächennutzungsänderungen verbessern besonders das Verständnis (1) wie Landschaftsprozesse und Nährstoffzyklen mit den ökohydrologischen und aquatischen Eigenschaften zusammenwirken und (2) wie die Auswirkung von Flächennutzungs-, Klima- und hydromorphologischen Änderungen auf aquatische Ökosystemeigenschaften bewertet werden können.

 

 

 

Antragsteller:

  • Prof. Dr. Nicola Fohrer, Institut für Natur- und Ressourcenschutz, Abt. Hydrologie und Wasserwirtschaft, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

  • Dr. Sonja Jähnig, Abteilung Limnologie und Naturschutzforschung, Senckenberg, Forschungsinstitut und Naturmuseum

 

 

Bearbeiter:

  • Dr. Britta Schmalz, Institut für Natur- und Ressourcenschutz, Abt. Hydrologie und Wasserwirtschaft, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

  • Mathias Kuemmerlen, Abteilung Limnologie und Naturschutzforschung, Senckenberg, Forschungsinstitut und Naturmuseum

 

 

Chinesische Kooperationspartner:

  • Prof. Dr. Qinghua CAI, Research Group on Systems Ecology and Watershed Ecology, Institute of Hydrobiology, Chinese Academy of Sciences, Wuhan, China

 

 

Publikationen:

  • KUEMMERLEN, M., DOMISCH, S., SCHMALZ, B., CAI, Q., FOHRER, N., JÄHNIG, S.C. (2012): Integrierte Modellierung von aquatischen Ökosystemen in China: Arealbestimmung von Makrozoobenthos auf Einzugsgebietsebene. Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 56(4): 185-192.

  • KUEMMERLEN, M., SCHMALZ, B., GUSE, B., CAI, Q., FOHRER, N. & JÄHNIG, S.C. (2014): Integrating catchment properties in small scale species distribution models of stream macroinvertebrates. Ecological Modelling 277: 77-86.
  • KUEMMERLEN, M., SCHMALZ, B., CAI, Q., HAASE, P., FOHRER, N. & JÄHNIG, S.C. (2015): An attack on two fronts: predicting how changes in land use and climate affect the distribution of stream macroinvertebrates. Freshwater Biology, doi:10.1111/fwb.12580.
  • SCHMALZ, B., KUEMMERLEN, M., STREHMEL, A., SONG, S., CAI, Q., JÄHNIG, S. & FOHRER, N. (2012): Integrierte Modellierung von aquatischen Ökosystemen in China: Ökohydrologie und Hydraulik. Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 56(4): 169-184.

  • SCHMALZ, B., KUEMMERLEN, M., JÄHNIG, S.C. & FOHRER, N. (2014): Integrierte ökohydrologische Modellierung von aquatischen Ökosystemen in China mittels Abschätzung des Wasser- und Sedimenthaushaltes unter derzeitiger und künftiger Landnutzung. Forum für Hydrologie und Wasserbewirtschaftung der FgHW Heft 34.14: 231-236. ISBN: 978-3-944328-61-4.
  • SCHMALZ, B., KUEMMERLEN, M., KIESEL, J., CAI, Q., JÄHNIG, S.C. & FOHRER, N. (2015): Impacts of land use changes on hydrological components and macroinvertebrate distributions in the Poyang lake area. Ecohydrology 8(6): 1119-1136. DOI: 10.1002/eco.1569.
  • SCHMALZ, B., ZHANG, Q., KUEMMERLEN, M., CAI, Q., JÄHNIG, S.C. & FOHRER, N. (2015): Modelling spatial distribution of surface runoff and sediment yield in a Chinese river basin without continuous sediment monitoring. Hydrological Sciences Journal 60(5): 801-824. DOI: 10.1080/02626667.2014.967245.
  • SONG, S., SCHMALZ, B., HÖRMANN, G. & FOHRER, N. (2012): Accuracy, reproducibility and sensitivity of acoustic Doppler technology for velocity and discharge measurements in medium-sized rivers. Hydrological Sciences Journal 57(8): 1626–1641.

 

Projektlaufzeit

  • Mai 2010 - April 2013