Stickstofftransport durch Grundwasser ins Meer: eine Modellstudie zu räumlicher und zeitlicher Verteilung auf globaler Skala

Nils Moosdorf1, Christoph Merz2, Jörg Steidl2, Christoph Müller3, Klaus Müller2
1 Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT)
2 Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF)
3 Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK)

O 9.9 in Grundwasser-Oberflächenwasser Interaktionen: Prozesse und Methoden

22.03.2018, 14:45-15:00, 1

Grundwasser fließt entlang der Küstenlinien submarin dem Meer zu. Die dabei mitgeführten Nährstoffe (insbesondere Stickstoff) können die marinen Küstenökosysteme schädigen. Da die Transitzeiten im Grundwasser teils sehr lang sind, können noch nach 2025, wenn die „United Nations Sustainable Development Goals“ uns dazu verpflichten den Nährstoffeintrag in die Ozeane zu senken, die Stickstoffeinträge steigen.

Die hier vorgestellte modellbasierte Studie nutzt global verfügbare Daten, um weltweit sensitive Regionen zu identifizieren, in denen ein Anstieg des Stickstoffstoffeintrags durch submarinen Grundwasserabfluss potenziell zu erwarten ist. Für 40.000 Küsteneinzugsgebiete, die als Fläche zwischen zwei Flusseinzugsgebieten definiert sind, repräsentieren diese Daten und Modellergebnisse 1) den Stickstoffeintrag ins Grundwasser, 2) die Transitzeit des in das Grundwasser eingetragenen Stickstoffs bis ins Meer, 3) den Nitratabbau während des Grundwassertransits durch biogeochemische Prozesse, 4) die Reaktionen im subterrestrischen Estuar, und 5) die globale Verteilung des submarinen Grundwasserabflusses sowie 6) der sensitive Küstenökosysteme. Geodaten (Landnutzung, Lithologie, Grundwasserdruckhöhe, globale Verteilung des Grundwasserabflusses, Vorkommen sensitiver Küstenökosysteme) mit globaler Ausdehnung werden mit Daten aus Literaturanalysen (zu Denitrifizierung, Reaktionen im subterrestrischen Estuar) gekoppelt. Der Aufbau der Studie kann auf andere Parameter (z.B. anthropogene Schadstoffe wie Pflanzenschutzmittel) angepasst werden, wenn die entsprechenden Daten zur Verfügung stehen.

Dank der umfassenden Modellanalyse können, selbstverständlich im Rahmen der Unsicherheiten, die mit globalen Modellansätzen assoziiert sind, Regionen identifiziert werden, in denen ein Anstieg der Nährstofffracht im submarinen Grundwasserabfluss bevorsteht. Insbesondere in Regionen mit jetzt niedrigen Nährstofffrachten und sensitiven Ökosystemen, z.B. Korallenriffen, können zukünftige Änderungen der Nährstofffracht ein Risiko für das Ökosystem darstellen. Mit Hilfe der Studie können regionsbezogen höher aufgelöste Analysen vorgenommen werden, um ggf. rechtzeitige Managementmaßnahmen einzuleiten.



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