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Dr. Jessica Keune

1. Preis des Jahres 2019

Integrated terrestrial simulations at the continental scale: Impact of groundwater dynamics and human water use on groundwater-to-atmosphere feedbacks during the European heatwave in 2003

Institut für Geowissenschaften, Abteilung Meteorologie, Universität Bonn

© Geoverbund ABC/J / Forschungszentrum Jülich GmbHDr. Jessica Keune
Copyright: Geoverbund ABC/J / Forschungszentrum Jülich GmbH

Die Bereitstellung von Wasser für Menschen, unter jetzigen aber auch zukünftigen Klimabedingungen, bleibt eine der größten sozialökonomischen Herausforderungen, für die ein verbessertes Verständnis der terrestrischen Klimasystems sowie des menschlichen Einflusses auf den Wasserkreislauf notwendig ist. Dafür sind Fortschritte in der Erdsystem-Modellierung notwendig, welche die Simulation von physikalischen Prozessen des Wasserzyklus und deren Wechselwirkung über Klimasubsysteme hinaus auf kontinentaler bis hin zur globalen Skala, erlauben.

Im Rahmen der Dissertation wurde ein neuartiges, integriertes Modellierungssystem auf der kontinentalen Skala entwickelt, welches 3-dimensionale Grundwasserdynamik sowie Wechselwirkungen vom Grundwasser bis in die Atmosphäre simuliert. Dieses Modellierungssystem bietet die einmalige Möglichkeit, den menschlichen Einfluss auf den gesamten Wasserkreislauf zu erforschen, da erstmals Grundwasserentnahme als Teil der menschlichen Wassernutzung mit simuliert werden kann.
Dr. Keune nutzte eine Synthese aus Modellierung, statistischer Analyse und Unsicherheitsabschätzung, um ein besseres Verständnis der hydro-meteorologischen Prozesse des Boden-Vegetation-Atmosphären Systems zu bekommen. Die Resultate stellen Wechselwirkungen dar, die bisher weder in Klimamodellen noch in Studien über Wasserressourcen berücksichtigt werden. Insbesondere der Einfluss von menschlicher Wassernutzung auf Evaporation und Niederschlag kann demnach den Nettoeffekt der Wassernutzung auf Wasserressourcen übersteigen. Diese Wechselwirkungen können deshalb die Austrocknung, besonders von Einzugsgebieten in Südeuropa, verstärken und die Wasserverfügbarkeit zusätzlich gefährden. Eine umfangreiche Validierung deutet zudem auf verbesserte Vorhersagen des Niederschlags hin, wenn menschliche Wassernutzung mit simuliert wird. Die Resultate der Forschungsarbeit betonen die Bedeutung von integrierten Modellierungssystemen, um das Verständnis des terrestrischen Wasserkreislaufs zu verbessern und letztendlich Wasserverfügbarkeit zu gewährleisten.


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