GeoPUB - Aerogeophysics (i.e. Airborne Passive L-Band-Radiometer Measurements) and ground measurements to investigate and validate the spatial soil moisture distribution (HÖ-30)

Projektleitung: Dr. Wolfgang KOLLMANN, Geologische Bundesanstalt
Dauer: 3 Jahre (ab 2005)


Kurzfassung

GeoPUB - Untersuchung und Validierung der räumlichen Bodenfeuchte-Verteilung mittels Aerogeophysik und Bodenmessungen

Das Projekt ist mit innovativen Methoden des Remote-sensing unter Anwendung spezieller Hubschraubergeophysik begonnen worden. Insbesondere die Methoden passive L-Band-Antenne und Oberflächentemperatur (Infrarot) werden gekoppelt. Mit herkömmlichen Messgeräten, wie Elektromagnetik, Radiometrie, etc) kann für den Befliegungszeitraum eine flächenmäßige Darstellung der Bodenfeuchte erstellt werden (GIS-Layer). Das Ziel dabei ist ein Vergleich mit den in Phase 1 gewonnenen Erkenntnissen und eine detaillierte Validierung und Verfeinerung der Messmethodik (In- und Ex-situ Versuche, Beregnungen, Simulationen). Geplant ist die Auswertung bereits geflogener und noch zu befliegender Bereiche unter besonderer Berücksichtigung der speziellen Fragestellung der Bodenfeuchte. Im Zuge einer Geländebegehung werden die tatsächlichen geologischen und hydrogeologischen Untergrundverhältnisse erhoben. Begleitend wird die Bodenfeuchte mit einer TDR-Sonde (Time Domain Reflectometry) in situ gemessen. Die neu kartierten Bereiche werden anschließend in ein GIS eingebracht und mit den Ergebnissen der Bodenfeuchte aus der Aerogegeophysik bearbeitet. Der Vorteil dieser Methoden liegt in einer relativ schnellen, flächenhaften Informationserfassung über ein großes Gebiet. Bodenmessungen sind dagegen sehr zeitintensiv und erfassen die Variationen über ein größeres Gebiet nur begrenzt (punktuelle Information).


Kontakt:
Dr. Wolfgang Kollmann
Geologische Bundesanstalt
Neulinggasse 38, 1031 Wien
T +43 1 7125674-330
F +43 1 7125674-57
kolwal@cc.geolba.ac.at

Dynamik der Bodenfeuchte in unbeobachteten Einzugsgebieten (HÖ-31)

Projektleitung: Prof. Dr. Günter BLÖSCHL, Institut für Hydraulik, Gewässerkunde und Wasserwirtschaft der Technischen Universität Wien
Dauer: 3 Jahre (ab 2004)


Kurzfassung

Ziel dieses Projektes ist es, die methodischen Grundlagen zur Erfassung der raum-zeitlichen Variabilität der hydrologisch relevanten Bodenfeuchte in Österreich zu erarbeiten, wobei besonders Gebiete ohne Abflussmessungen im Blickpunkt stehen. Die Grundidee besteht darin, dass durch die Kombination von zwei jeweils unsicheren Informationsquellen (Hydrologische Modelle und Scatterometer Satellitendaten) die Gesamtunschärfe bei der Bestimmung der Bodenfeuchte reduziert werden kann. Ausgehend von dieser Kombination werden Methoden zur Übertragung von Informationen aus beobachteten Einzugsgebieten (mit Abflussdaten) auf unbeobachtete Einzugsgebiete (ohne Abflussdaten) entwickelt und an Hand österreichischer Gebiete getestet. Die Unschärfe in den Modellen und Daten wird parallel zu den beiden vorhergehenden Arbeitsschritten analysiert.


Kontakt:
Prof. Dr. Günter Blöschl
Institut für Hydraulik, Gewässerkunde und Wasserwirtschaft
Technische Universität Wien
Karlsplatz 13, 1040 Wien
T +43 1 58801-22315
F +43 1 58801-22399
bloeschl@hydro.tuwien.ac.at

Abflussbildung unter geänderten Umweltbedingungen - Modellansätze und Vergleichbarkeit (Pilotstudie)

Projektleitung: Prof. DI Dr. Hubert HOLZMANN, Institut für Wasserwirtschaft, Hydrologie und Konstruktiven Wasserbau, Universität für Bodenkultur
Dauer: 1 Jahr (ab 2008)


Kurzfassung

Extreme Ereignisse hydrologischer Prozesse (Hochwasser, Dürre) werden oft als Reaktion auf geänderte Klima- und Umweltbedingungen interpretiert. Aufgrund der Komplexität des hydrologischen Kreislaufes sind jedoch die direkten Einflüsse der Umweltbedingungen auf das Abflussgeschehen nicht eindeutig quantifizierbar. Dies liegt zum einen an der Unschärfe prognostizierter Änderungsszenarien (Klimaszenarien), zum anderen auch an der Schwierigkeit, historische Referenzabschnitte mit homogenen Zustandsbedingungen zu finden. Der Abflussbildungsprozess beinhaltet weiters verschiedene Komponenten - wie z.B. rascher versus zeitverzögerter Abfluss, Oberflächenabfluss versus unterirdischer Abfluss, die in unterschiedlicher Weise auf Systemänderungen reagieren. Im vorliegenden Projekt, das als Vorstudie für ein detailliertes Forschungsprogramm konzipiert ist, sollen der Stand des Wissens im Bereich der prozessorientierten Abflussmodellierung erhoben, innovative Konzepte wie z.B. dynamische modulare Berechnungsansätze geprüft und die Konzeptionierung eines Vollantrags durchgeführt werden.


Kontakt:
Prof. DI Dr. Hubert Holzmann
Institut für Wasserwirtschaft, Hydrologie und Konstruktiven Wasserbau
Universität für Bodenkultur
Muthgasse 18, 1190 Wien
hubert.holzmann@boku.ac.at

Predictability of runoff in a changing environment (Pilot study)

Projektleitung: Prof. DI Dr. Günter BLÖSCHL, Institut für Hydraulik, Gewässerkunde und Wasserwirtschaft, Technische Universität Wien
Dauer: 1 Jahr (ab 2008)


Kurzfassung

Vorhersagbarkeit des Abflusses unter dem Einfluss von Veränderungen

Dieses Pilotprojekt gibt einen Überblick über aktuelle Projekte zum Thema Vorhersagbarkeit des Abflusses. Als vorläufige Analyse untersucht dieses Projekt den Effekt möglicher Änderungen in den Einflussgrößen auf das Abflussregime für eine kleine Anzahl von Einzugsgebieten. Diese Untersuchungen lassen Ergebnisse in Hinblick auf die relativen Änderungen des Abflusses zu verschiedenen Jahreszeiten erwarten sowie einen Einblick in die Sensitivität des Abflusses auf Änderungen im Niederschlag und in der Lufttemperatur.


Kontakt:
Prof. DI Dr. Günter Blöschl
Institut für Hydraulik, Gewässerkunde und Wasserwirtschaft
Technische Universität Wien
Karlsplatz 13, 1040 Wien
T +43 1 58801-22315
F +43 1 58801-22399
bloeschl@hydro.tuwien.ac.at

Statistische versus Distanzinterpolation in der operationellen Niederschlagsanalyse bei kurzen Dauerstufen (Pilotstudie)

Projektleitung: Dr. Thomas HAIDEN, Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
Dauer: 1 Jahr (ab 2008)


Kurzfassung

Meteorologischer Input für die operationelle Hochwasserprognose in Österreich wird von der ZAMG in Form hochauflösender (1 km) Analysen und Prognosen des INCA Systems (Integrated Nowcasting through Comprehensive Analysis) zur Verfügung gestellt. Analysen der Niederschlagsverteilung werden im 15 Minuten Intervall als Kombination aus Stationsinterpolation und Radardaten berechnet. Bei der Stationsinterpolation wird derzeit eine geometrische Distanzgewichtung verwendet. Arbeiten am IMG haben jedoch gezeigt, dass es in topographisch gegliedertem Gelände von Vorteil sein kann, eine statistische Gewichtung anstelle der geometrischen Distanzgewichtung zu verwenden. Ziel des beantragten Pilotprojekts ist eine Untersuchung des Zugewinns an Analysegüte, der durch Verwendung einer am IMG entwickelten, statistisch optimierten Gewichtung bei kurzen Dauerstufen (15 min, 1 h) erzielt werden kann. Dabei werden sowohl TAWES- und SYNOP-Daten der ZAMG als auch Daten des österreichischen hydrologischen Messnetzes berücksichtigt. Es werden Tests mit variabler Anzahl von Stützpunkten und variablen Exponenten bei der statistischen Gewichtung durchgeführt. Die Ergebnisse werden mittels Kreuzvalidierung verifiziert.


Kontakt:
Dr. Thomas Haiden
Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
Hohe Warte 38, 1190 Wien
T +43 1 36026-2322
F +43 1 36026-2320
thomas.haiden@zamg.ac.at

Future streamflow scenario for snow- and ice dominated regions and its uncertainty originating from temporal transformation of index-based snow- and ice melt algorithms (Pilot study)

Projektleitung: Dr. Wolfgang SCHÖNER, Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
Dauer: 1 Jahr (ab 2008)


Kontakt:
Dr. Wolfgang Schöner
Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
Hohe Warte 38, 1190 Wien
T +43 1 36026-2280
F +43 1 36026-72
wolfgang.schoener@zamg.ac.at

INTERFLOW - Contributions of shallow interflow in continous rain to runoff in a small alpine mikro-catchment (Pilot study)

Projektleitung: Gerhard MARKART, Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft (BFW), Institut für Naturgefahren und Waldgrenzregionen
Dauer: 1 Jahr (ab 2008)


Kurzfassung

Beitrag des oberflächennahen Zwischenabflusses zum Gesamtabfluss in einem alpinen Kleinsteinzugsgebiet bei Dauerregen

Im Rahmen der Pilotstudie sollen Bandbreiten von Fließgeschwindigkeiten für den oberflächennahen Zwischenabfluss eines Sedimentkomplexes in einem alpinen Kleinsteinzugsgebiet ermittelt werden (Truppenübungsplatz Lizum/Walchen, Tirol). Zu diesem Zweck werden über eine Dauerberegnung auf einem Testhang hohe Niederschlagsmengen in der Größenordnung von mindestens ca. 300 mm in mehreren Tagen aufgebracht. Änderungen der Bodenfeuchte werden über TDR-Sonden - angeordnet in verschiedenen Bodentiefen und in mehren Profilen - beobachtet. Die räumliche Ausdehnung der Feuchtefront wird zudem über wiederholte geoelektrische Messungen (vor und während der Beregnung, in Beregnungspausen und nach dem Experiment) dokumentiert. Simultanabflussmessungen (Messung von Wassertemperatur und -Leitfähigkeit) am Vorfluter bei verschiedenen Systemzuständen (Trockenwetter, Feuchtwetter, etc.) runden das Messprogramm ab. Auf dieser Datengrundlage sollte die Ableitung von Bandbreiten von Fließgeschwindigkeiten des oberflächennahen Zwischenabflusses für das Kleinsteinzugsgebiet möglich sein.


Kontakt:
Gerhard Markart
Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft (BFW)
Institut für Naturgefahren und Waldgrenzregionen
Rennweg 1, 6020 Innsbruck
T +43 512 573933
F +43 512 573933-5250
gerhard.markart@uibk.ac.at

Hydrogeological Characterisation and Modelling of Spring Catchments in a Changing Environment (Pilot study)

Projektleitung: Prof. Dr. Steffen BIRK, Institut für Erdwissenschaften, Universität Graz
Dauer: 1 Jahr (ab 2008)


Kurzfassung

Hydrogeologische Charakterisierung und Modellierung von Quelleinzugsgebieten unter sich ändernden Umweltbedingungen

Dieses Projekt zielt darauf ab, eine Übersicht und Diskussion der derzeit verfügbaren Ansätze zur Modellierung und Charakterisierung zu liefern, die potenziell zur Simulation von unterirdischen Fließ- und Transportprozessen im Maßstab des Einzugsgebietes eingesetzt werden können. Zu diesem Zweck werden Methoden, Ergebnisse und Schlussfolgerungen aus früheren und aktuellen Forschungsarbeiten zusammengestellt. Dabei sollen insbesondere die Prognosefähigkeit der verschiedenen Ansätze unter sich ändernden Umweltbedingungen sowie Techniken zur Quantifizierung der Unsicherheiten berücksichtigt werden. Basierend auf dieser Zusammenstellung soll weiterer Forschungsbedarf aufgezeigt werden. Dies kann sowohl Modellansätze, die an die typischerweise geringe Datenverfügbarkeit in Quelleinzugsgebieten angepasst sind, als auch Charakterisierungsmethoden, die geeignet sind Informationen für Prognosemodelle im Maßstab des Einzugsgebietes zu liefern, betreffen. Abschließend werden Empfehlungen gegeben, wie diese Aspekte in folgenden Forschungsarbeiten angemessen berücksichtigt werden können.


Kontakt:
Prof. Dr. Steffen Birk
Institut für Erdwissenschaften
Universität Graz
Heinrichstr. 26, 8010 Graz
T +43 316 380-5583
F +43 316 380-9870
steffen.birk@uni-graz.at

Integrated Modelling of the Hydrological Cycle in a Changing Climate

Projektleitung: Mag. Dr. Andreas GOBIET, Wegener Center für Klima und Globalen Wandel, Universität Graz
Dauer: 1 Jahr (ab 2008)


Kurzfassung

Integrierte Modellierung des Hydrologischen Kreislaufs im Klimawandel (IMHC-Pilot)

Hydrologische Modelle sind stark von der Qualität ihrer meteorologischen Randbedingungen abhängig. Diese Randbedingungen werden oft durch direkte Messungen zur Verfügung gestellt und weisen besonders bei regionalen und lokalen Anwendungen meist nicht die gewünschte Datendichte auf. Weiters können durch Beobachtungen angetriebene hydrologische Modelle nicht zur Erstellung von Zukunftsszenarien eingesetzt werden und sind nicht in der Lage Rückkopplungseffekte in die Atmosphäre zu beschreiben. Das Hauptanliegen des Projekts IMHC ist der Aufbau eines gekoppelten Modellsystems, welches einerseits ein mit bisherigen Anwendungen verbessertes Atmosphäre-Hydrosphäre Interface besitzt, und andererseits geeignet ist Zukunftsszenarien der regionalen und lokalen hydrologischen Auswirkungen des globalen Klimawandels zu erstellen. In der Pilotphase (IMHC-Pilot) werden die Grundlagen für die Einweg-Kopplung eines atmosphärischen Modells mit einem integrierten hydrologischen Modell und einem Gletschermodell erarbeitet. In Anlehnung an die Ideen der globalen Erdsystemmodellierung wird das regionale integrierte Modellsystem aber flexibel gestaltet und erlaubt Rückkopplungen zwischen den Modellkomponenten und eine spätere Implementierung weitere Komponenten.


Kontakt:
Mag. Dr. Andreas Gobiet
Wegener Center für Klima und Globalen Wandel
Universität Graz
Leechgasse 25, 8010 Graz
T +43 316 380-8448
F +43 316 380-9830
andreas.gobiet@uni-graz.at
www.wegcenter.at