Forschungsprojekt: Rhein-Transekt
Langfristige Veränderungen im Wärme- und Wasserhaushalt des nördlichen Oberrheingrabens und angrenzender Gebiete
Hintergrund und Zielsetzung
Die Intensivierung der Landwirtschaft, Veränderungen im Forstsektor und zunehmender, urbaner Flächenverbrauch in Deutschland nach dem 2. Weltkrieg haben vermutlich zu großräumigen Veränderungen im Wasser- und Wärmehaushalt von Landschaften geführt, die bislang in ihrer Dimension nicht näher betrachtet und dementsprechend nicht quantifiziert wurden. Es bestehen zahlreiche Indizien, dass Landnutzungsänderungen den Wasserhaushalt städtisch geprägter und ländlicher Räume erheblich modifiziert haben. Gleichzeitig wurde durch diese Maßnahmen die Wärmewirkung der Landschaft nachhaltig beeinflusst. Ziel des interdisziplinären Projektes Rhein-Transekt
ist, mögliche Trends in den Wasser- und Wärmehaushaltskomponenten infolge veränderter Landnutzung zu identifizieren und im Zusammenhang mit den künftigen Auswirkungen des Klimawandels zu bewerten. Es stellt sich dabei die Frage, ob mit Maßnahmen der Flächenplanung zu erwartenden Ungleichgewichten im Wasser- und Wärmehaushalt zumindest teilweise begegnet werden kann. Unsere Untersuchungen konzentrieren sich beispielhaft auf den nördlichen Oberrheingraben und die westlich bzw. östlich davon gelegenen Regionen. Dieser Teil Südwestdeutschlands zeichnet sich durch sehr unterschiedliche naturräumliche und regionalklimatische Bedingungen aus. Beispielsweise wird im nördlichen Oberrheingraben Landwirtschaft besonders intensiv betrieben, und infolge der vergleichsweise trockenen Bedingungen im Regenschatten des Pfälzer Waldes ist Ackerbau vielfach auf Bewässerung angewiesen. Auf den Höhen des Nordschwarzwaldes hingegen treten ganzjährig sehr hohe Niederschläge auf, und seit dem Mittelalter nutzt der Mensch die Grinden zur extensiven Weidewirtschaft. Die Projektregion schließt außerdem mit dem Rhein-Neckar-Raum eines der am dichtest besiedelten Gebiete Deutschlands ein.
Die Untersuchungen im Projekt Rhein-Transekt
zielen darauf ab, experimentelle Studien in unterschiedlich bewirtschafteten, land- und forstwirtschaftlich genutzten Flächen im Projektgebiet zum verbesserten Prozessverständnis zu nutzen. Anschließend fließen diese Erkenntnisse in die Weiterentwicklung bestehender Simulationsmodelle ein, die dann auf die Gesamtregion angewandt werden, um z.B. die Auswirkungen von Landnutzungsänderungen auf den Wasser- und Wärmehaushalt zu quantifizieren. Unterstützt werden diese flächenhaften Analysen durch Methoden der Fernerkundung und zelluläre Automaten zur Rekonstruktion historischer bzw. zur Darstellung zukünftiger Landnutzungsänderungen. Durch die Verzahnung von Grundlagenforschung und anwendungsorientierten Methoden ist das Projekt für die Zusammenarbeit zwischen Universitäten, Forschungsinstituten und staatlichen Behörden bzw. Einrichtungen der Länder ausgelegt. Die Laufzeit des Projektes ist langfristig angelegt um möglichst lange Zeitreihen von Umweltparametern, die den weiteren Umweltwandel dokumentieren, zu erhalten und entsprechend analysieren zu können.
Arbeitsfortschritte
Rhein-Transekt wurde 2012 aus der Taufe gehoben: Im Oktober 2012 konnte die erste Untersuchungsfläche auf dem Queckbrunner Hof bei Speyer, einem Versuchsgut des Landes Rheinland-Pfalz, eingeweiht werden (Abb. 1). Dort wurde u.a. eine sogenannte Eddy-Kovarianz-Station errichtet (Abb. 2). Mit den empfindlichen, mikrometeorologischen Messgeräten ist es möglich, hochfrequente Wasserdampf- und Kohlendioxidflüsse zu analysieren um daraus z.B. die Verdunstung der Landoberfläche oder die Reaktion der beobachteten Vegetation auf Wasserstress zu untersuchen. Unsere Station ist Teil eines weltumspannenden Netzes derartiger Messungen (FLUXNET). Weiterhin können Niederschlag, Lufttemperatur, Luftfeuchte, Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Albedo sowie kurz- und langwellige Strahlungskomponenten mit den Messgeräten der Station erfasst werden.
Abb. 1: Lage des Queckbrunner Hofs und Blick auf dessen nähere und weitere Umgebung (Klicken zum Vergrößern). Quelle: Google Earth.
Außerdem wurde am Queckbrunner Hof ein Boden-Intensivmessfeld errichtet, das z.B. zahlreiche Sonden zur Überwachung der Bodenfeuchte mit Hilfe der Time Domain Reflectometry-Technik (TDR) umfasst und die Bodenwärmeflüsse registriert. Weitere Untersuchungsflächen sind in Planung oder sollen in Kooperation mit den Projektpartnern gemeinsam genutzt werden. Am Geographischen Institut hat sich bereits eine Abschlussarbeit mit Kriterien zur Auswahl weiterer möglicher Untersuchungsstandorte angenommen.
Abb. 2: Eddy-Kovarianz-Station am Queckbrunner Hof (Sommer 2013). Auf dem rechten Foto sind die Geräte zur Gas- und zur Windfeldanalyse (Sonic-Anemometer) zu erkennen. Fotos: Matthias Stork, Geographisches Institut der Universität Heidelberg.
Auf die Berücksichtigung von Ausbildungsaspekten wird in Rhein-Transekt
ebenfalls großer Wert gelegt. So werden z.B. studentische Praktika und Abschlussarbeiten als wichtige Bestandteile des Projektes angesehen (Abb. 3).
Abb. 3: Bilder von einem studentischen Geländepraktikum am Queckbrunner Hof im Januar 2013. Fotos: Lucas Menzel, Geographisches Institut der Universität Heidelberg.
Zusammenarbeit und Finanzierung
Neben der Verwendung von Eigen- und Projektmitteln des Geographischen Instituts werden unsere Untersuchungen finanziell und logistisch durch das Bundesland Rheinland-Pfalz unterstützt, insbesondere durch die folgenden Einrichtungen:
- Landesamt für Umwelt, Wasserwirtschaft und Gewerbeaufsicht (LUWG)
- Geologisches Landesamt
- Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum (DLR)
- Kompetenzzentrum für Klimawandelfolgen
Daneben bestehen Kooperationen mit verschiedenen Einrichtungen der Universität Heidelberg, insbesondere mit dem:
- Heidelberg Center for the Environment (HCE)
- Institut für Umweltphysik
