In Deutschland bleibt die Verschlechterung der Wasserqualit\u00e4t aufgrund \u00fcberm\u00e4\u00dfiger N\u00e4hrstoffeintr\u00e4ge ein dr\u00e4ngendes Problem, da nur 13 % der Fl\u00fcsse im Jahr 2022 als in einem guten \u00f6kologischen Zustand befindlich gelten. Diese Gew\u00e4sser haben im selben Jahr rund 16.000 Tonnen Stickstoff und rund 520 Tonnen Phosphor in die Ostsee eingeleitet, was die \u00f6kologische Vielfalt des Meeres bedroht. Diese Situation spiegelt die begrenzte Wirksamkeit der Ma\u00dfnahmen wider, die ergriffen wurden, um die N\u00e4hrstoffeintr\u00e4ge in die Gew\u00e4sser sowohl aus punktuellen als auch aus diffusen Quellen zu kontrollieren, trotz der seit langem geltenden Wasserrahmen- und Nitratrichtlinien. Die \u00fcberm\u00e4\u00dfige N\u00e4hrstoffbelastung beeintr\u00e4chtigt nicht nur den \u00f6kologischen Zustand der Flusssysteme, sondern erh\u00f6ht auch das Risiko der Eutrophierung flussabw\u00e4rts, was die empfindlichen K\u00fcstensysteme der Nord- und Ostsee bedroht. Dies unterstreicht den dringenden Bedarf an ma\u00dfgeschneiderten Wasserqualit\u00e4tsmanagementstrategien in Deutschland.<\/p>\n
F\u00fcr die Entwicklung solcher Strategien ben\u00f6tigen wir ein umfassendes Verst\u00e4ndnis der r\u00e4umlichen Kontrolle des N\u00e4hrstoffexports aus der Landschaft in die Flie\u00dfgew\u00e4sser. Die zunehmende Verf\u00fcgbarkeit gro\u00dfer Stichprobendatens\u00e4tze von hydrometeorologischen und Wasserqualit\u00e4tsbeobachtungen hat unser Verst\u00e4ndnis des Einflusses von Klima, Landschaft und Landnutzung auf die N\u00e4hrstoffexportmuster verbessert.<\/p>\n
Da jedoch in solchen gro\u00dfr\u00e4umigen Datens\u00e4tzen die Einzugsgebietseigenschaften in der Regel aggregiert werden (z. B. mittlere H\u00f6he, Fl\u00e4chenanteil einer Landnutzungsklasse im Einzugsgebiet), ist es einerseits schwierig, hieraus standortspezifische Managementempfehlungen abzuleiten. Andererseits d\u00fcrfte einer der Gr\u00fcnde f\u00fcr die begrenzte Vorhersagekraft von Einzugsgebetseigenschaften auf Austrags der N\u00e4hrstoffe an dieser Aggregation liegen, welche die r\u00e4umliche Variabilit\u00e4t der Eigenschaften innerhalb von Einzugsgebieten ignoriert.\u00a0\u00a0<\/p>\n
Daher ist das Ziel dieses Promotionsvorhabens, die Entwicklung einer Methode zur Erstellung r\u00e4umlich differenzierter Einzugsgebietseigenschaften mithilfe von topografischen Indikatoren, die die strukturelle hydrologische Konnektivit\u00e4t erfassen und dadurch die Vorhersage langj\u00e4hriger N\u00e4hrstoffaustr\u00e4ge aus deutschen Einzugsgebieten verbessern k\u00f6nnen. Die entwickelte Methode wird dazu beitragen, die vorherrschenden Faktoren f\u00fcr den N\u00e4hrstoffaustrag und \u201eHotspots\u201c zu ermitteln, wo Bewirtschaftungsma\u00dfnahmen zur Reduzierung von Eintr\u00e4gen in die Gew\u00e4sser besonders zielf\u00fchrend sind.<\/p>\n
Insbesondere, wird in dieser Arbeit untersucht, wie f\u00fcnf verschiedene topografische Indikatoren (H\u00f6he \u00fcber dem n\u00e4chstgelegenen Fluss, Entfernung zum n\u00e4chstgelegenen Fluss, Entfernung zum Gebietsauslass, Flussordnung und topografischer N\u00e4sseindex) mit Einzugsgebietseigenschaften zu Klima, Landnutzung, Boden und Geologie kombiniert werden k\u00f6nnen, um die Vorhersagbarkeit des N\u00e4hrstoffaustrags im Vergleich zu konventionellen, r\u00e4umlich aggregierten Einzugsgebietseigenschaften zu verbesserm. Dies erfolgt durch die Anwendung statistischer Methoden sowie erkl\u00e4rbarer maschineller Lernverfahren (Explainable Artificial Intelligence, XAI).<\/p>\n
Dar\u00fcber hinaus ist geplant, die abgeleiteten Einzugsgebieteigenschaften als Erweiterung der CAMELS-DE-Daten (eine Initiative f\u00fcr einen konsistenten, frei verf\u00fcgbaren Datensatz f\u00fcr hydro-meteorologische Analysen in Einzugsgebieten in Deutschland) zu ver\u00f6ffentlichen, um die Ergebnisse dieser Doktorarbeit einem breiten Nutzergruppe Publikum aus Forschung und Praxis zur Verf\u00fcgung zu stellen und einen Beitrag zu besseren N\u00e4hrstoffmanagement in deutschen Gew\u00e4ssern zu leisten.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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