Unterirdischer Zwischenabfluss

Am Institut für Naturgefahren widmet man sich innerhalb des großen Kooperationsprojekts SSF-Forcing der Erforschung von Einflussfaktoren von Oberflächen- und Zwischenabfluss.

Wie entstehen Hochwässer und auf welchem Weg gelangt der Abfluss ins Gerinne? In vielen Naturlandschaften spielen – neben den Abflüssen an der Oberfläche – auch eine schnelle Abflusskomponente im Untergrund (Zwischenabfluss; Subsurface Stormflow – SSF) eine wichtige Rolle. Dieser Beitrag zum Gesamtabfluss ist nur schwer quantifizierbar und vermutlich größer als bisher angenommen. Messung hierzu sind aus unterschiedlichen Gründen sehr schwierig: Die Unzugänglichkeit des Untergrundes, die große räumliche Variabilität und Heterogenität, die variablen Quellen und die Tatsache, dass es sich um einen schwellengesteuerten Prozess handelt, der nur bei bestimmten Ereignissen stattfindet. Das vom FWF geförderte Projekt SSF-FORCING widmet sich dieser Problemstellung als Teil der DFG/FWF Forschungsgruppe „Fast and Invisible: Conquering Subsurface Stormflow through an Interdisciplinary Multi-Site Approach“.

Schwerpunkt auf experimentelle Arbeiten

Diese Forschungsgruppe wird für vier Jahre von der Deutschen Forschungsgemeinschaft DFG (FOR 5288/1) und dem Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung FWF (I 5960-N) gefördert und setzt sich aus sieben Einzelprojekten mit zwölf beteiligten Wissenschaftler*innen aus Deutschland, Österreich und der Schweiz zusammen. Die Forschungsgruppe widmet sich dabei in verschiedenen Testregionen, wo Zwischenabfluss (SSF) einen dominanten Abflussprozess darstellt, seiner systematischen skalenübergreifenden Untersuchung. Um die Funktionsprinzipien des SSF zu erforschen wird ein starker Schwerpunkt auf experimentelle Arbeiten gesetzt, in vier unterschiedlichen Testgebieten, ergänzt durch Modellierungen auf verschiedenen Skalen.

Forschungsdesign

Das österreichische Teilprojekt A – SSF-FORCING, verortet am Arbeitsbereich für Wasserbau der Universität Innsbruck und am Bundesforschungszentrum für Wald (BFW) Innsbruck, konzentriert sich dabei auf die experimentelle und numerische Erforschung und Bewertung treibender Einflussfaktoren des Oberflächen- und Zwischenabflusses. Die Experimentierfläche (5x10m und 10x40m) wird dabei als kleinster gemeinsamer Nenner gesehen, um den SSF auf größerem Maßstab (Hang- und Einzugsgebietsebene) zu beurteilen. Es werden unterschiedliche Anfangs- und Randbedingungen sowie Boden- und Landnutzungseigenschaften untersucht, welche die Entstehung und die zeitliche Dynamik von SSF beeinflussen. Ziel ist es, Schwellenwerte und damit mögliche Parametrisierungen zur Beschreibung der Prozessdynamik abzuleiten. Dieses Ziel wird durch neue, innovative Beregnungsexperimente verfolgt. Die gewonnenen Daten werden dabei auch mit bestehenden Beregnungssimulationsdaten ergänzt und in Kombination mit diesen analysiert. Die geplanten Untersuchungen umfassen damit quantitative Messungen in Kombination mit qualitativen Bewertungen von Flüssen und Zuständen.