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Zweite Förderperiode für hydrologische Forschungsgruppe mit über 5 Millionen Euro für Forschung in Mittel- und Hochgebirgsregionen
Unsichtbar, rasant und bislang unterschätzt: Unter unseren Füßen können sich bei Starkregen schnelle Fließwege für den Niederschlag bilden, die Hochwasser entscheidend mitverursachen. Genau diesen schnellen unterirdischen Abflussprozess – den sogenannten Subsurface Stormflow (SSF) – nimmt die Forschungsgruppe FOR 5288 in den kommenden vier Jahren weiter unter die Lupe. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert das interdisziplinäre Vorhaben mit mehr als 5 Millionen Euro, kofinanziert durch den Schweizerischen Nationalfonds (SNF) und den Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF, Österreich). Unter der gemeinsamen Sprecherschaft von Prof. Dr. Peter Chifflard (Philipps-Universität Marburg) und Dr. Theresa Blume (GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung) untersuchen die Forschenden die Rolle des SSF für Grundwasser, Fließgewässer und Hochwasserentstehung in Mittel- und Hochgebirgsregionen. Die Philipps-Universität Marburg koordiniert die Forschungsgruppe gemeinsam mit dem GFZ und verantwortet das Teilprojekt ‚Novel Tracers‘; für beides erhält sie Fördermittel in Höhe von insgesamt 1,6 Millionen Euro.
„Die erneute Förderung der Forschungsgruppe ist ein starkes Signal für die wissenschaftliche Expertise und internationale Sichtbarkeit der Marburger Hydrologie. Das Projekt verbindet grundlegende Prozessforschung mit hoher gesellschaftlicher Relevanz – von Hochwasserschutz über Trinkwassersicherheit bis hin zu Klimafragen. Besonders freut mich, dass die Philipps-Universität Marburg hier eine koordinierende Rolle übernimmt und innovative Methoden mit interdisziplinärer Nachwuchsförderung verknüpft“, sagt Prof. Dr. Gert Bange, Vizepräsident für Forschung der Philipps-Universität Marburg.
Prozesse beeinflussen Trinkwasser und Schadstofftransport
Unterirdische Wasserbewegungen spielen eine zentrale Rolle für Hochwasser, Grundwasser und Gewässerqualität. Dabei fließt Wasser in bestimmten Bodenschichten hangabwärts Richtung Bach oder Fluss. Subsurface Stormflow entsteht vor allem in Böden mit vertikaler Schichtung, wie sie für Berghänge in Mittel- und Hochgebirge typisch sind, wo wasserdurchlässige Schichten auf weniger durchlässigem Untergrund liegen. Bei Starkregen kann das Wasser dort schnell in Bäche und Flüsse gelangen. Diese Prozesse beeinflussen Trinkwasserressourcen, transportieren Nähr- und Schadstoffe und können Rutschungen sowie Hochwasser verstärken. Trotz jahrzehntelanger Forschung ist SSF schwer erfassbar, da dieser Prozess unsichtbar und nur zeitlich begrenzt auftritt.
Vier Untersuchungsgebiete
Die weitere Finanzierung für die Jahre 2026 bis 2030 ermöglicht es der interdisziplinären Forschungsgruppe (mit Forschenden der Disziplinen Bodenkunde, Hydrologie, Biologie, Geographie und Geophysik) den Prozess integrativ zu betrachten und Wissenslücken zu schließen. In der ersten Projektphase von 2021 bis 2026 wurden vier Forschungsgebiete in Deutschland und Österreich mit Messtechnik ausgestattet, um Subsurface Stormflow zu untersuchen. Das sind das Erzgebirge, der Schwarzwald, das Sauerland und die Tuxer Alpen. Die umfangreiche Instrumentierung mit 753 Grundwasserbeobachtungsrohren und 116 Pegelstationen entlang der Bäche sowie der 12 sehr speziellen Trenches (das sind Hangeinschnitte mit jeweils drei Metern Tiefe und 15 Metern Breite) zur Erfassung des unterirdischen Abflusses (SSF) ist weltweit einzigartig.
Neue Markierstoffe, um Fließwege zu verfolgen
Mithilfe innovativer Geräte sowie moderner Mess- und Analysemethoden – darunter eine automatisierte Entnahme von Wasserproben und kontaminationsfreie Gewinnung von Bodenmaterial – konnten über 7.000 Boden- und mehr als 6.000 Wasserproben erfasst und ausgewertet werden. Der Einsatz neuer Tracer wie Umwelt-DNA (eDNA) und organischer Kohlenstoff ermöglicht es, unterirdische Fließwege und Verweilzeiten von Wasser erstmals detailliert zu erfassen. Gleichzeitig liefern diese Methoden neue Erkenntnisse zu Prozessen der Mobilisierung und Speicherung von Kohlenstoff im Boden. Peter Chifflard, der in Marburg das Fachgebiet Bodengeographie lehrt, erklärt: „Böden sind zentrale Kohlenstoffspeicher im globalen Kreislauf. Unsere hydrologischen Ergebnisse liefern daher nicht nur neue Einblicke in unterirdische Abflussprozesse, sondern auch wertvolle Informationen für das Verständnis klimarelevanter Prozesse und der Auswirkungen des Klimawandels.“
Erkenntnisse für Hochwassergefahren und Grundwassermanagement
Die Ergebnisse aus der ersten Phase gehen bereits in nationale Hochwasserstrategien und in das Grundwassermanagement der Bundesländer und Kommunen ein, zum Beispiel in Baden-Württemberg zur Erstellung der Sturzflutengefahrenkarte oder in das Grundwassermanagement der Stadt Düsseldorf.
Da Subsurface Storm Flow im Untergrund verborgen ist, kann er nur punktuell untersucht werden. In der zweiten Projektphase wird es über methodische Entwicklungen möglich sein, flächenhafte Aussagen zur Verbreitung und zu Fließwegen von SSF machen zu können, unter anderem durch die Entwicklung neuer Modellierungsstrategien, die einen Fokus auf SSF setzen und innovative multiple Proxies zur Kalibrierung sowie zur Validierung verwenden. Um die Modellkonzepte übertragbar zu machen, fließen in die Entwicklung globale Daten zu SSF ein, die aus den unterschiedlichsten Naturräumen, z.B. aus Neuseeland, Italien, USA oder Schweden, stammen.
Internationaler Forschungsverbund
In dem Forschungsverbund arbeiten Wissenschaftler*innen zahlreicher nationaler und internationaler Einrichtungen zusammen. Beteiligt sind unter anderem die Universitäten Innsbruck, Freiburg, Bayreuth, Duisburg-Essen, Berlin, Dresden und Zürich sowie das GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung, das Forschungszentrum Jülich und das Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft (BFW). Die breite institutionelle Aufstellung unterstreicht den stark internationalen und interdisziplinären Charakter des Forschungsverbundes.
Neue Projektleiterinnen und Kooperationspartner in der zweiten Phase der Forschungsgruppe
Mit Dr. Ilja van Meerveld (Universität Zürich), Anja Klotzsche (Forschungszentrum Jülich) und Yvonne Schadewell (Universität Duisburg-Essen) erweitert die Forschungsgruppe gezielt ihre Expertise in der SSF-Forschung für Mittel- und Hochgebirgsregionen Mitteleuropas, der Hydrogeophysik und aquatischer und molekularer Ökologie. Zusätzliche internationale Impulse liefern Prof. Dr. Kamini Singha (Colorado School of Mines, USA) als Mercator Fellow sowie Prof. Enrico Bertuzzo (University of Venice) und Prof. Dr. Christian von Sperber (McGill University, Kanada) als enge Kooperationspartner.
„Die internationale Vernetzung ist ein zentrales Element unserer Forschungsgruppe. Sie schafft nicht nur wissenschaftliche Exzellenz, sondern bietet insbesondere dem wissenschaftlichen Nachwuchs ein inspirierendes, internationales Ausbildungsumfeld,“ betont Dr. Theresa Blume vom Sprecherteam der Forschungsgruppe.
In der zweiten Förderphase werden insgesamt 12 Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftler in einem internationalen Forschungsumfeld ausgebildet. Die Förderung von Wissenschaftlerinnen auf allen Karrierestufen wird auch in den kommenden vier Jahren konsequent fortgeführt - unter anderem mithilfe der DFG-Chancengleichheitspauschale.
Bildtext: Die Forschenden untersuchen an solchen Hangeinschnitten die Fließdynamik. Der Einschnitt ist rund 15 Meter lang und 3 Meter tief. Foto: Theresa Blume
Bild zum Download: https://www.uni-marburg.de/de/aktuelles/news/2026/trench
Prof. Dr. Peter Chifflard
Bodengeographie & Hydrogeographie
Fachbereich Geographie
Philipps-Universität Marburg
Tel.: 06421 28-24155
E-Mail: peter.chifflard@geo.uni-marburg.de
https://Das Projekt in der DFG-Forschungsdatenbank Gepris
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/453746323?language=de
Criteria of this press release:
Journalists
Environment / ecology, Geosciences
transregional, national
Contests / awards, Research projects
German
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