Ökohydrologie ist die interdisziplinäre Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen der Hydro- und Biosphäre der Erde. Dazu gehören beispielsweise die Beeinflussung des Wasserkreislaufs durch die Transpiration, die Wassernutzung durch Pflanzen, der Einfluss von Flora und Fauna auf den Oberflächenabfluss sowie durch Wasser verursachte Störungen in Ökosystemen wie der Transport von Krankheitserregern, Trockenheit und Überschwemmungen.
Wir verwenden theoretische Methoden, um ökohydrologische Prozesse in terrestrischen Ökosystemen, einschließlich urbanisierter Gebiete, zu verstehen. Unsere Forschungsschwerpunkte sind Konzeptentwicklung, modellbasierte Hypothesenprüfung und Entwicklung von Methoden.
Forschungsgebiete
Neuskalierung von Flüssen in ökohydrologischen Systemen
Die Flussneuskalierung beschreibt die Erscheinung kleinräumiger hydrodynamischer Prozesse (unterhalb der Meterskala) als beobachtbares Verhalten auf Hang- und Einzugsgebietsebene während der Abflussbildung. Es handelt sich dabei um eine emergente Eigenschaft des Einzugsgebietssystems, die aus vielfältigen Wechselwirkungen zwischen Abfluss, Topographie, Boden und Vegetation resultiert. Mithilfe integrierter hydrologischer Modellierung führen wir explorative numerische Simulationen idealisierter ökohydrologischer Systeme durch, um die Hierarchie der Kontrollmechanismen für diesen Prozess der Flussneuskalierung zu verstehen.
Urbane Ökohydrologie
Die urbane Ökohydrologie befasst sich mit den ökohydrologischen Prozessen in städtischen Gebieten. Kennzeichnend für städtische Gebiete ist der hohe Grad der Oberflächenversiegelung, der zu einer erheblichen ökologischen und hydrologischen Entkopplung führt. Wir untersuchen die Auswirkungen der Urbanisierung auf ökohydrologische Prozesse mit theoretischen Instrumenten wie Computermodellen und datengesteuerten Ansätzen. Zu den Anwendungsmöglichkeiten gehört die Bewertung des Potenzials grüner Infrastrukturen zur Wiederherstellung des Wasserhaushalts und zur Kühlung von Städten.
Hochleistungsrechnen für ökohydrologische Anwendungen
Entwicklungen in der Computertechnologie haben die Rechenkapazitäten stark verbessert. Die jüngste Entwicklung heterogener Computerarchitekturen in der aktuellen Generation von Supercomputing-Clustern stellt jedoch eine Herausforderung dar, da es nicht trivial ist, parallelisierten Code zu schreiben, der auf all diesen verschiedenen Architekturen ähnlich gut funktioniert. Unsere Gruppe ist Teil des SERGHEI-Entwicklerteams, das einen Open-Source-Hochleistungscode für ökohydrologische Simulationen entwickelt und zu wartet. SERGHEI kann mit ähnlicher Leistung auf einer Bandbreite von Computerarchitekturen eingesetzt werden — von persönlichen Rechnern bis hin zu Multi-GPU-Supercomputing-Clustern.
Kollaborationspartner