MuDak-WRM

Ziel des Projektes

Stauseen versorgen in vielen Teilen der Erde die Menschen mit Trinkwasser. Doch die Wasserreservoire sind auch Sammelbecken für Sedimente, Dünger und Schadstoffe, die die Wasserqualität beeinträchtigen. Ziel des deutsch-brasilianischen Forschungsprojekts MuDak-WRM ist es, ein einfaches Modell zu entwickeln, das die Wasserqualität von Stauseen vorausschauend über Jahre darstellt und sich ohne hohen Aufwand weltweit anwenden lässt.

Die Qualität des Wassers in Stauseen hängt wesentlich von ihrem Einzugsgebiet ab. Um die Prozesse in Stauseen besser in einem Modell abbilden zu können, ist die Einbeziehung des Flusseinzugsgebiets unerlässlich. Wenn durch intensive Land- und Forstwirtschaft oder starke Besiedelung große Mengen an Nährstoffen in das Staubecken gelangen, kann dies zur Überdüngung - Eutrophierung - des Sees führen, die das Wachstum von Algen und häufig auch sogenannten „Cyanobakterien" verstärkt. Wird das Gewässer langfristig überdüngt, eignet es sich nicht mehr zur Gewinnung von Trinkwasser.

Ziel ist die Entwicklung eines möglichst einfachen Modells, mit dem sich die mittel- bis langfristig zu erwartende Veränderung der Wasserqualität in Stauseen vorhersagen lässt. Zentraler Aspekt des Forschungsvorhabens ist es, die Komplexität der zugrunde gelegten wissenschaftlichen Ansätze und benötigten Daten für das künftige Modell zu verringern, damit es ohne hohen Aufwand unter anderem auch in Entwicklungsländern anwendbar ist.

Das künftige Modell soll es Betreibern von Talsperren ermöglichen, die Wasserqualität über Jahre vorausschauend zu managen. Es könnte politischen Akteuren und Behörden Entscheidungsgrundlagen bieten und für die Information von Farmern und Industriebetrieben genutzt werden. Ein Beispiel für nachhaltige Vorsorge ist z. B. Aufforstung, die verhindert, dass aus brachliegendem Boden bei Starkregen große Mengen Feinpartikel in den Fluss geschwemmt werden und in den Stausee gelangen.

Es geht darum, das dynamische Zusammenspiel zwischen Einzugsgebiet und Wasserkörper tiefergehend zu untersuchen. Dafür werden unter anderem innovative fernerkundliche Techniken genutzt: Mit Drohnen fliegende Hyperspektral-Kameras zeichnen detaillierte Spektren des vom Gewässer zurückgestreuten Lichts auf und ergänzen so multispektrale Satellitenaufnahmen der europäischen Weltraumagentur ESA. Über ein Echtzeit-Datennetzwerk (Sensor Web) haben die Partner des Forschungsverbunds jederzeit Einblick in den Projektverlauf und können die erhobenen Messungen und Ergebnisse unmittelbar nutzen.
Das Projekt nutzt Satellitendaten des europäischen Programms zur Erdbeobachtung Copernicus des ESA, vor allem die Radardaten der Sentinel 1 Satellitenmission zur Detektion der Bodenfeuchteschwankungen sowie die optischen multispektralen Daten von Sentinel 2 zur Erkennung von Landnutzungsänderungen.

http://www.mudak-wrm.kit.edu/