WaBiStoder: Wasserbilanz im Almökosystem Stoderzinken: Analyse der Einflussfaktoren und deren Auswirkungen auf Boden, Wasser und Pflanze
Projektleitung
Markus Herndl
Forschungseinrichtung
HBLFA Raumberg-Gumpenstein
Projektnummer
101434Projektlaufzeit
-
Finanzierungspartner
Bundesministerium für Nachhaltigkeit und Tourismus| Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus
Allgemeine Projektinformationen
Schlagwörter (deutsch)
Schnee, Niederschlag, Verdunstung, Sickerwasser, Ertrag, Vegetation
Titel (englisch)
Water balance in the alpine ecosystem Stoderzinken: Analysis of the influencing factors and their effects on soil, water and plants
Abstract (englisch)
The project builds on the already completed projects (No. 100566, 100810) on the subject of groundwater recharge dynamics and its influencing factors in the ecosystem Stoderzinken. The main objective of the research project is to extend the already collected fundamentals and to supplement the following questions concerning the water balance: i) influence of snow cover on the water balance, ii) behaviour of water balance components in extreme years / periods, iii) comparison of the results with a valley site iv) effects of the water balance on yield and vegetation dynamics. The results are intended to quantify substantial insights into the effects of water balance variables on the yield and vegetation dynamics in the ecosystem. In addition, the retention or the contribution from the snowmelt and its temporal changes can be quantified and thereby the area-distributed modelling of the water balance components can be improved in the future.
Projektziele
Aufbauend auf die abgeschlossenen Projekte (Nr. 100566, 100810) sollen die bereits erhobenen Grundlagen an der Forschungsstation Stoderzinken erweitert werden, sowie die folgenden Fragestellungen hinsichtlich der Wasserbilanz an dem Gebirgsstandort ergänzt werden:
- Einfluss der Schneebedeckung auf die Wasserbilanz
Durch einen kombinierten Ansatz aus Messung und Modellierung soll die Rolle der Schneedecke als Teil der Wasserbilanz für den Standort Stoderzinken besser charakterisiert werden. Hierfür werden auch die Isotopenverhältnisse (18O/16O und 2H/1H) in der Schneedecke und im Sickerwasser des Lysimeters gemessen. Dadurch lässt sich sowohl der Anteil der Schneeschmelze im Sickerwasser bestimmen als auch die mittlere Verweilzeit der Schneeschmelze in der ungesättigten Zone berechnen. Die Messungen dienen dazu das Schneedeckenmodell zu kalibrieren und zu validieren. Mittels des Schneedeckenmodells kann der Rückhalt bzw. der Beitrag aus der Schneeschmelze sowie deren zeitliche Veränderungen quantifiziert werden. Mittels wiederholter Aufnahmen der räumlichen Verteilung der Schneehöhe soll auch die Unsicherheit der Schneemessungen durch die räumliche Variabilität berücksichtigt werden.
- Verhalten von Wasserbilanzkomponenten in Extremjahren/-perioden
Aus den vorliegenden Zeitreihen der Messungen der Wasserbilanzkomponenten können deren Jahr-zu-Jahr Schwankungen und Extremwerte quantifiziert werden. Dazu ist zuerst eine sorgfältige Qualitätskontrolle der Messdaten notwendig. Danach können die Zeitreihen analysiert werden und mittels des Modells auf Plausibilität überprüft werden.
- Vergleich der Ergebnisse mit einem Talstandort
Durch die Verwendung eines zusätzlichen Talstandortes (Gumpenstein) werden die Höhenabhängigkeiten der einzelnen Komponenten der Wasserbilanz bestimmt. Damit ist zu erwarten, dass in Zukunft die flächenverteilte Modellierung der Wasserhaushaltskomponenten verbessert werden kann. Derartige Daten sind über das Untersuchungsgebiet hinaus, als Grundlage für Modellsimulationen, von großem Interesse.
- Auswirkungen der Wasserbilanz auf Ertrag und Vegetationsdynamik
Da es bereits seit 2005 Erhebungen zu Biomassedaten am Lysimeter gibt, kann ein langjähriger Zusammenhang zwischen Wasserbilanzparametern und Ertragsdynamik analysiert und interpretiert werden.
- Einfluss der Schneebedeckung auf die Wasserbilanz
Durch einen kombinierten Ansatz aus Messung und Modellierung soll die Rolle der Schneedecke als Teil der Wasserbilanz für den Standort Stoderzinken besser charakterisiert werden. Hierfür werden auch die Isotopenverhältnisse (18O/16O und 2H/1H) in der Schneedecke und im Sickerwasser des Lysimeters gemessen. Dadurch lässt sich sowohl der Anteil der Schneeschmelze im Sickerwasser bestimmen als auch die mittlere Verweilzeit der Schneeschmelze in der ungesättigten Zone berechnen. Die Messungen dienen dazu das Schneedeckenmodell zu kalibrieren und zu validieren. Mittels des Schneedeckenmodells kann der Rückhalt bzw. der Beitrag aus der Schneeschmelze sowie deren zeitliche Veränderungen quantifiziert werden. Mittels wiederholter Aufnahmen der räumlichen Verteilung der Schneehöhe soll auch die Unsicherheit der Schneemessungen durch die räumliche Variabilität berücksichtigt werden.
- Verhalten von Wasserbilanzkomponenten in Extremjahren/-perioden
Aus den vorliegenden Zeitreihen der Messungen der Wasserbilanzkomponenten können deren Jahr-zu-Jahr Schwankungen und Extremwerte quantifiziert werden. Dazu ist zuerst eine sorgfältige Qualitätskontrolle der Messdaten notwendig. Danach können die Zeitreihen analysiert werden und mittels des Modells auf Plausibilität überprüft werden.
- Vergleich der Ergebnisse mit einem Talstandort
Durch die Verwendung eines zusätzlichen Talstandortes (Gumpenstein) werden die Höhenabhängigkeiten der einzelnen Komponenten der Wasserbilanz bestimmt. Damit ist zu erwarten, dass in Zukunft die flächenverteilte Modellierung der Wasserhaushaltskomponenten verbessert werden kann. Derartige Daten sind über das Untersuchungsgebiet hinaus, als Grundlage für Modellsimulationen, von großem Interesse.
- Auswirkungen der Wasserbilanz auf Ertrag und Vegetationsdynamik
Da es bereits seit 2005 Erhebungen zu Biomassedaten am Lysimeter gibt, kann ein langjähriger Zusammenhang zwischen Wasserbilanzparametern und Ertragsdynamik analysiert und interpretiert werden.
Praxisrelevanz
Die Auswirkungen von Wasserbilanzhaushaltsgrößen wie Niederschlag, Verdunstung und Sickerwasser auf die Ertrags- und Vegetationsdynamik im Almökosystem zu quantifizieren ist gerade im Hinblick auf die immer extremeren Witterungsereignisse wertvoll und wichtig. Auf Grund der vorliegenden langjährigen Datenreihen, können Jahr-zu-Jahr Schwankungen und Extremwerte analysiert und daraus Empfehlungen erarbeitet werden.
Zusätzlich können der Rückhalt bzw. der Beitrag aus der Schneeschmelze sowie deren zeitliche Veränderungen quantifiziert werden. Dadurch kann in Zukunft auch die flächenverteilte Modellierung der Wasserhaushaltskomponenten verbessert werden. Derartige Daten sind über das Untersuchungsgebiet hinaus, als Grundlage für Modellsimulationen, von großem Interesse.
Zusätzlich können der Rückhalt bzw. der Beitrag aus der Schneeschmelze sowie deren zeitliche Veränderungen quantifiziert werden. Dadurch kann in Zukunft auch die flächenverteilte Modellierung der Wasserhaushaltskomponenten verbessert werden. Derartige Daten sind über das Untersuchungsgebiet hinaus, als Grundlage für Modellsimulationen, von großem Interesse.
Berichte
Kurzfassung
Um Wasser- und Stoffbilanzen im einem Almökosystem quantifizieren und analysieren zu können, wurde im Jahr 2005 eine Forschungsstation am Stoderzinken errichtet. Aufbauend auf abgeschlossene Projekte, sollen die bereits erhobenen Grundlagen zu Wasserbilanzkomponenten erweitert werden, sowie eine Analyse der Einflussfaktoren und deren Auswirkungen auf Boden, Wasser und Pflanze erfolgen. Die Verdunstung und das Sickerwasser wurden aus den Messdaten des Lysimeters an der Forschungsstation für die Vegetationsperioden der Jahre 2015, 2016, 2018 und 2019 ermittelt. Die Auswirkungen der ermittelten Bodenwasserhaushaltsgrößen auf die Ertragsdynamik wurden über die Analyse des Zusammenhangs von errechneter (ETR) und potenzieller Verdunstung (ETP) und über die Effizienz der Wassernutzung geprüft. Sowohl die Analyse von potenziellen Trockenperioden (v.a. im Jahr 2018 und 2019) über das ETR/ETP-Verhältnis als auch die Untersuchung der Effizienz der Wassernutzung ergab keinen signifikanten Einfluss von erhöhter Verdunstung auf den Trockenmasseertrag. Ein weiteres wichtiges Ziel des Projektes war, den Einfluss der Schneebedeckung auf die Wasserbilanz mittels Modellierung und Isotopenhydrologie zu quantifizieren. Als Schneedeckenmodell kam ein einfaches empirisches Modell mit Gradtags-Ansatz (Degreeday-Model) zum Einsatz. Für die Berechnungen des Anteils der Schneeschmelze im Sickerwasser 2018/2019 wurde eine Zwei-Komponentenmischung benutzt unter der Annahme, dass sich das monatliche Sickerwasser aus den beiden Komponenten Schneeschmelze und Regen des jeweiligen Monats zusammensetzt. Die Ergebnisse der Modellierung und Messungen zeigen eine deutliche Jahr-zu-Jahr Schwankung der maximalen Schneehöhe (zwischen ca. 80 und 180 cm) und des maximalen Schneewasserwertes (zwischen ca. 200 und 600 mm), wobei sich ganz klar die Sonderstellung des schneereichen Winters 2018/19 zeigt. Für diese Winterperiode wurde durch die Isotopenhydrologie 1900 mm Schneeschmelzwasser im Lysimeter eruiert wobei die Modellierung 665 mm für den Standort auswies. Diese Diskrepanz kann hauptsächlich durch zusätzliche Akkumulation von Schnee durch Schneeverwehungen aufgrund der Senkenlage des Lysimeterstandortes erklärt werden, wie auch schon in einem Vorgängerprojekt untersucht wurde.