Forschung

Digitale Daten und Werkzeuge sind in zunehmenden Ausmaß Bestandteil der landwirtschaftlichen Praxis und Wasserwirtschaft in Österreich. Entscheidungshilfesysteme können eingesetzt werden, um Bewässerungen digital und den agrometeorologischen Rahmenbedingungen angepasst zu steuern. Apps und webbasierte Dienste (z.B. ada.boku.ac.at, eo4water.com) wurden entwickelt, um unter Nutzung von öffentlich zugänglichen Satelliten-, Wetter- Boden- und Landnutzungsdaten (z.B. opendatacube.org, data.gv.at) die Bewässerungsplanung zu erleichtern. Onlinesonden (z.B. ehyd.gv.at) ermöglichen die Echtzeitdarstellung von Grundwasserständen oder Abflüssen im Oberflächengewässer. Wasserentnahmen zu Bewässerungszwecken werden mit unterschiedlicher Informationsdichte über Wasserinformationssysteme erfasst (z.B. Online Wasserbücher der Bundesländer). Einige digitale Werkzeuge werden bereits genutzt, verschiedene Forschungsprojekte befassen sich mit Teilaspekten dieses Themas, Datengrundlagen liegen in unterschiedlicher Form bei einer Reihe von Institutionen auf. Es fehlt jedoch eine Zusammenschau des aktuellen Forschungsstandes, der verfügbaren Datengrundlagen und digitalen Werkzeuge, sowie der Entwicklungen und Herausforderungen in diesem Themenbereich, die zielgerichtete Weiterentwicklungen und synergetische Nutzungen vorhandener Daten ermöglichen würde. Deshalb sollen unter intensiver Einbindung der entsprechenden Stakeholder (Landwirtschaft, Wasserwirtschaft, Forschung) der aktuelle Forschungsstand, verfügbare Datengrundlagen und digitale Werkzeuge, sowie aktuelle Entwicklungen und Herausforderungen in Form von webtauglichen Themenblättern (Factsheets) zusammengeführt und dargestellt werden. Dazu werden in einem ersten Schritt in Kommunikation mit den Stakeholdern die relevanten Themenbereiche definiert, die Recherchequellen festgelegt, die Kriterien für die Berücksichtigung und Bewertung von Informationen festgelegt und eine standardisierte Form der Darstellung entworfen. Die vorhandenen Datengrundlagen und Werkzeuge werden auf ihre konkrete Umsetzbarkeit, ihr Synergiepotential und ihre Verfügbarkeit/Zugänglichkeit für verschiedene Stakeholder bewertet. Ergänzend dazu werden identifizierte Lücken dargestellt.

Ziele dieses Forschungsvorhabens sind 1) die Eigenschaften und saisonale Variabilität der wesentlichen erosionsauslösenden Niederschläge zu bestimmen, 2) die Jährlichkeit von extremen Erosionsereignissen auszuwerten, und 3) Niederschläge, simulierte Erosionsraten und Schadensmeldungen der Feuerwehren miteinander zu verlinken, um bessere Frühwarnungen zu ermöglichen. Feldmessungen der kinetischen Regenenergie werden mit Simulationsberechnungen von Bodenabträgen für die Hauptanbaugebiete Österreichs verknüpft, um den Wertebereich sowie die Häufigkeit von extremen Erosionsereignissen zu ermitteln. Die erzielten Ergebnisse werden anschließend mit Hilfe von Schadensmeldungen der Feuerwehren in Österreich validiert.

Kontext: Der Niederschlags-Abfluss-Prozess ist wegen seines direkten Einflusses auf Frischwasserressourcen von besonderer Bedeutung in der Einzugsgebiet-Hydrologie. Komplexe Interaktionen zwischen den hydrometeorologischen Variablen, die diesen Prozess beeinflussen, erschweren jedoch die Erforschung desselben. Neue Konzepte sind nötig, um diese Herausforderung zu meistern. Ziele: Die bessere Charakterisierung des Einflusses hydrometeorologischer Variablen auf den Abfluss und Wasserfließzeiten mithilfe wiederkehrender Muster hydrologischer Variablen. Methoden: Hydrologisch ähnliche Niederschläge und Einzugsgebiets-Feuchtezustände (Bodenwasser und Grundwasser) werden anhand realer Daten und Modellierung definiert. Beide sind hydrologisch ähnlich, wenn ihre Abfluss-Reaktion ähnlich sind. Außerdem werden Wasserfließzeiten (transit time distribution (TTD), fraction of young water (Fyw)) als ähnlich definiert, wenn a) die TTD zu ähnlichen Isotopen-Tracer-Signalen im Abfluss oder b) die Fyw zu ähnlichen angepassten Sinuswellen an die Isotopen-Daten führt. Danach werden die hydrologisch ähnlichen Muster in realen Daten dreier Einzugsgebiete gesucht (Wald, Grasland, Landwirtschaft), und der dabei aufgetretene Abfluss wird analysiert. Sollten die Abflüsse ähnlich sein, lässt sich der Niederschlag-Abfluss unter gleichen Bedingungen wiederholen, während unterschiedliche Abflussreaktionen ähnlicher Niederschläge mithilfe hydrometeorologischer Variablen erklärt werden. Zusätzliche hydrologische Modellierung wird zur Analyse der internen Prozesse im Einzugsgebiet genutzt werden. Innovation: Eine Wiederholung von Einzugsgebiets-Experimenten ist aufgrund finanzieller, administrativer, und technischer Hürden derzeit unmöglich. Wir umgehen dieses Problem durch die Nutzung natürlich auftretender, wiederkehrender Muster. Resultate dieses Projekts sind ein besseres Verständnis des Einflusses hydrometeorologischer Variablen auf den Niederschlags-Abfluss-Prozess. Die Methoden dieses Projekts können auf andere Einzugsgebiete übertragen werden, und haben das Potential, Wasserfließzeiten ohne lange Tracer-Zeitreihen zu bestimmen. Involvierte Personen: Dr. Michael Stockinger, Univ.-Prof. Dr. Christine Stumpp