Problemstellung

Die Klimaelastizität des Abflusses quantifiziert die Auswirkungen einer Veränderung in einer Antriebsvariable (z.B. 1% Anstieg von Niederschlag oder Temperatur) auf den Abfluss. Sie dient als zusammenfassendes Maß dafür, wie ein Einzugsgebiet auf veränderte Bedingungen reagiert. Dies ist von entscheidender Bedeutung für die Einschätzung der Auswirkungen des Klimawandels auf Wasserressourcen.

Werte für die Klimaelastizität lassen sich durch die Analyse von Messdaten abschätzen, beispielsweise durch die Verwendung von jährlichen Werten für Niederschlag und Abfluss. Diese Werte können sowohl direkt für datenbasierte Analysen genutzt werden oder um zu testen, ob Modelle diese Veränderungen realistisch wiedergeben. Da die Klimaelastizität für unterschiedliche Einzugsgebiete variieren kann, ist es wichtig, die Ursachen dieser Unterschiede zu erforschen. Dies ermöglicht es Aussagen über Einzugsgebiete ohne Messdaten zu treffen.

In dieser Arbeit soll die Klimaelastizität für verschiedene Einzugsgebiete berechnet werden und anschließend untersucht werden, welche Einzugsgebietseigenschaften Unterschiede in der Klimaelastizität erklären können.

Daten und Methoden

Es gibt verschiedene Datensätze, die Einzugsgebietsdaten gesammelt zur Verfügung stellen (z.B. CAMELS, LamaH). Diese Datensätze bestehen aus Zeitreihen von meteorologischen Variablen und Abflussdaten sowie statischen Einzugsgebietseigenschaften (z.B. Topographie, Geologie).

Nach Auswahl der Einzugsgebiete soll anhand der Daten die Klimaelastizität (bzgl. Niederschlag, Temperatur und potentieller Verdunstung) berechnet werden. Im Anschluss soll untersucht werden, welche Einzugsgebietseigenschaften Unterschiede in den berechneten Klimaelastizitäten erklären, beispielsweise anhand einer Korrelationsanalyse.

Herausforderungen

Das Projekt konzentriert sich vornehmlich auf das Zusammenstellen, Aufbereiten und Analysieren von Daten. Interessierte Studierende sollten demnach Programmierkenntnisse (beispielsweise in R oder Python) mitbringen. Zudem wird ein grundlegendes Verständnis der hydrologischen Prozesse in Einzugsgebieten erwartet.

Betreuung

Sebastian Gnann (Universität Freiburg)

Kontakt

Sebastian Gnann

sebastian.gnann@hydrologie.uni-freiburg.de

Tel. +49 (0)761 / 203-9283

Sprache

Deutsch (oder Englisch)

Quellen

Sankarasubramanian, A., Vogel, R. M., & Limbrunner, J. F. (2001). Climate elasticity of streamflow in the United States. Water Resources Research, 37(6), 1771-1781.

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Klingler, C., Schulz, K., & Herrnegger, M. (2021). LamaH-CE: LArge-SaMple DAta for hydrology and environmental sciences for central Europe. Earth System Science Data, 13(9), 4529-4565.

Addor, N., Newman, A. J., Mizukami, N., & Clark, M. P. (2017). The CAMELS data set: catchment attributes and meteorology for large-sample studies. Hydrology and Earth System Sciences, 21(10), 5293-5313.