Ingenieurhydrologie Starkregenereignisse verschlechtern die Wasserqualität von Flüssen
Umweltingenieur Ammanuel Bekele Tilahun verwendet prozessbasierte und maschinelle Lernmodelle, um Szenarien für die Wasserqualität der Möhne bis ins Jahr 2100 zu entwickeln.
Steigt die Phosphorkonzentration in Gewässern wie Seen und Flüssen, können sie im schlimmsten Fall kippen. Welche Rolle dabei extreme Niederschläge spielen, erforscht Ammanuel Bekele Tilahun vom Lehrstuhl für Ingenieurhydrologie und Wasserwirtschaft an der Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwissenschaften der Ruhr-Universität Bochum. Als Doktorand ist er Teil des EU-weiten Ausbildungsnetzwerks „inventWater“. 15 Nachwuchswissenschaftler*innen forschen in diesem Projekt zur Entwicklung von Vorhersageinstrumenten für die Wasserqualität von Flüssen, Seen und Stauseen.
Phosphor bewirkt Algenblüte
Ammanuel Bekele Tilahun untersucht vor allem den Einfluss von Extremwetterereignissen auf die Wasserqualität von Flüssen. „Aufgrund des Klimawandels erwarten wir solche Extreme häufiger. Sie werden auch intensiver sein. Wir müssen uns also bereits jetzt darauf vorbereiten, und uns anschauen, welche Auswirkungen sie haben“, so der Forscher. Besonders interessiert ihn, welchen Effekt die Extremwetter auf die Phosphorkonzentration in Gewässern haben. „Phosphor ist im Wasser ein limitierender Nährstoff. Ist die Konzentration zu hoch, gibt es eine Algenblüte.“ Eine weitreichende Folge: Flüsse oder Seen kippen im schlimmsten Fall um. Ihnen geht der Sauerstoff aus. „Das würde ein Fischsterben, auch eine Gefährdung weiterer Lebewesen und eine dramatische Verschlechterung der Wasserqualität bedeuten“, so Bekele.
Heftige Niederschläge spielen für die Phosphorkonzentration von Gewässern eine entscheidende Rolle. „Im Fluss Möhne konnte ich feststellen, dass die Konzentration nach Starkregen stetig stieg. Die Wasserqualität verschlimmerte sich sogar noch, wenn diese extremen Ereignisse nach einer Trockenperiode eintraten“, fasst Bekele erste Forschungsergebnisse zusammen.
Wasserqualität vorhersagen
Einen zweiten Schwerpunkt von Bekeles Arbeit bildet das Wasserqualitätsmodellierungswerkzeug „WorldQual“. Er nutzt das Modell in Kombination mit einem maschinellen Lernmodell, um Klima- und Wasserüberwachungsdaten zu beobachten. „Das Ziel ist, Szenarien zur langfristigen Entwicklung der Wasserqualität der Möhne bis ins Jahr 2100 zu entwickeln“, sagt Bekele. „Dabei gehen wir von mindestens zwei Szenarien aus, einem ohne und einem mit Klimaschutzmaßnahmen.“ Neben Klima- und Wasserdaten fließen auch Faktoren wie Bevölkerung, Viehbestand und sozioökonomische Daten in das Modell mit ein. „Die Forschung zeigt uns globale Trends, die ich mit unseren Daten aus der Möhne überprüfen möchte“, so der Forscher.
