Räumliche und zeitliche Variabilität von Wassertemperatur und Isotopen als Zeiger für hydrologische Prozesse
(2) Institute for Atmospheric and Climate Science, ETH Zurich, Universitätstrasse 16, 8092 Zürich, CH
(3) Climate Change, Extremes and Natural Hazards in Alpine Regions Research Center CERC, Flüelastrasse 11, 7260 Davos Dorf, CH
(4) Aalto University, Water and Environmental Engineering, Otakaari 1, 02150 Espoo, FI
(5) Institute of Environmental Engineering, ETH Zurich, Laura-Hezner-Weg 7, 8093 Zürich, CH
Abstract
Wassertemperatur bestimmt die Wasserqualität in Flüssen. Jedoch ist insbesondere ihre kleinräumige Variabilität bisher schlecht untersucht. Gerade in Bergregionen verändern sich die Prozesse, welche Wassertemperatur beeinflussen aufgrund des Klimawandels, z.B. der Einfluss von Seen, Grundwasser, Schnee- und Gletscherschmelze. Um die kleinräumige und zeitliche Variabilität von Wassertemperatur und die dafür relevanten Prozesse besser zu verstehen, haben wir im April 2025 entlang eines Höhengradienten von 1000 m 15 Wassertemperatursensoren im 50 km2 grossen Dischmá-Einzugsgebiet in den Bündner Alpen installiert. Diese Sensoren messen ausserdem die Abflusshöhe, und an 13 Standorten wurden zusätzlich elektronische Leitfähigkeitssensoren installiert. An drei Standorten im Einzugsgebiet werden zweimal täglich Wasserproben zur Bestimmung stabiler Wasserisotopen (18O und 2H) entnommen, um die Herkunft des Wassers bestimmen zu können. Zusätzlich werden Lufttemperatur und -druck an 6 Standorten im Einzugsgebiet gemessen. Anhand von Pegel-Abflusskurven und den Wasserdruckmessungen bestimmen wir den Abfluss kontinuierlich.
Wir nutzen diese Messungen um die räumliche und zeitliche Veränderung der Sensitivität der Wassertemperatur gegenüber der Lufttemperatur sowohl im Tagesverlauf als auch über das Jahr zu untersuchen. Wir zeigen, wie sich die Wassertemperatur als Funktion von Höhe ü.M., Abfluss und Einstrahlung, aber auch als Funktion der abflusserzeugenden Prozesse wie Grundwassereinspeisung, Schneeschmelze und Niederschlag verändert und wie Einzugsgebietscharakteristika wie Seen, Aspekt und Neigung sich auf die Wassertemperaturvariabilität auswirken. Unsere Messdaten und Analysen zeigen, dass die Lage und Ausrichtung entscheiden, wie Seen die Wassertemperaturen beeinflussen, und dass die Abflussmenge und der Anteil Schmelzwassers im Fluss die Sensitivität der Flusstemperatur auf die Lufttemperatur bestimmt.
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