Klimagase

Das Wichtigste in Kürze

Motivation: Talsperren gelten als bedeutende Quelle für Treibhausgase in der Atmosphäre. Wie die Emissionen von CH4 und CO2 durch das Management der Talsperren beeinflusst werden, ist aber nur unzureichend untersucht.

Novum: Saisonal und zeitlich hochaufgelöste Messungen von Treibhausgasen und Blasenflüssen werden mit Messungen abiotischer Faktoren kombiniert, um Auswirkungen des Talsperren-Managements auf die Emissionen zu erfassen.

Strategie: Kontinuierliche in-situ Messungen über Monate und prozessorientierte Feldkampagnen an Talsperren.

Methoden: Einsatz autonom-messender Instrumente (Blasenflusstrichter, CO2, CH4, O2 und T Sensoren), räumlich aufgelöste Feldmessungen, Wasserprobenanalysen, Porenwasseranalysen.

Zielsetzung: Quantifizierung der Treibhausgasemission (CH4 und CO2) aus Talsperren unter Berücksichtigung des Talsperren-Managements und –Managementstrategien.

 

  

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(A) Motivation. Talsperren speichern möglicherweise einen substantiellen Anteil des in aquatische Systeme eingetragenen terrestrischen Kohlenstoffs. Außerdem sind Talsperren eine bedeutende Quelle im globalen Budget von Treibhausgasen in der Atmosphäre. Die tatsächliche Menge der Emissionen und die Hauptfreisetzungspfade aus Talsperren in mittleren Breiten werden aktuell kontrovers diskutiert. Die Auswirkungen des Talsperren Managements auf Treibhausgasemissionen sind noch nicht abschließend untersucht und verstanden.

(B) Ziele. WP4 möchte die Emissionen von CH4 und CO2 aus Talsperren quantifizieren und in Bezug zu Emissionen aus natürlichen Flussabschnitten setzen. Dabei ist eine zentrale Fragestellung, wie sich das Management der Talsperre und die Umweltbedingungen in der Talsperre (e.g. Schichtung, saisonale Veränderungen von Temperatur und gelöstem Sauerstoff, Windantrieb und trophische Bedingungen) auf die CH4 und CO2 Emissionen und den Kohlenstoffhaushalt von Talsperren in mittleren Breiten auswirken. In Kooperation mit WP1 soll außerdem versucht werden, die Freisetzung von Methan während Spülungen einer Talsperre abzuschätzen. In Hinblick auf CO2 soll untersucht werden (1) Wie sich im Jahresmittel CO2 Emissionen aus den Zuflüssen von der CO2-Freisetzung aus der zugehörigen Talsperre unterscheiden (2) Während welcher Jahreszeiten Talsperren Nettoquellen bzw. Nettosenken für CO2 darstellen (3) Wieviel anorganischer Kohlenstoff durch Primärproduktion fixiert wird.

(C) Methoden. Kontinuierliche Messungen mit verankerten Instrumenten, u.a. auch mit autonom-messenden Blasenflusstrichtern, und regelmäßige Wasserprobenahme und Erhebung von Vertikalprofilen mit Sensoren in der Talsperre und in den Zu- und Abflüssen. Diese Messungen liefern saisonale Daten über die Verteilung von CH4 Konzentrationen, Gasblasenflüsse, anorganischem und organischem Kohlenstoff, Chlorophyll-a, der wichtigsten Phytoplanktongruppen und verschiedener abiotischer Faktoren (O2, T, Trübe, Licht). Spezifische Feldkampagnen werden durchgeführt, um die Freisetzung von CH4 während der Herbstmischung zu untersuchen, und um die räumliche Verteilung von CH4 Konzentrationen in Relation zum Resuspensionspotential der Sedimente (WP1) setzen zu können. Die Freisetzung von CH4 während der Spülung einer Talsperre soll abgeschätzt werden, indem die Vorhersage der Menge des während einer Spülung erodierten Sediments (WP1) mit Ergebnissen aus Messungen der CH4 Konzentration im Porenwasser der Sedimente kombiniert werden. Diese Abschätzungen sollen durch Messungen von Methan im benthischen Wasserstrom des EROMOB (WP1) unterstützt werden.

(D) Zu erwartende Ergebnisse. Die Arbeiten in WP4 sollen helfen, die Abschätzung der Emissionen und das Verständnis der Emissionspfade von Treibhausgasen aus Talsperren mittlerer Breiten zu verbessern. Ein zentrales Ziel ist eine Quantifizierung der Freisetzung der beiden wichtigsten Treibhausgase CH4 und CO2 unter Berücksichtigung der biotischen und abiotischen Bedingungen und insbesondere des Managements der Talsperre. Außerdem sollen der Kohlenstoffhaushalt und die Rolle der Kohlenstofffixierung in einer Talsperre untersucht werden. Die Ergebnisse können zur Bewertung der Vor- und Nachteile von Talsperren beitragen und möglicherweise Entscheidungen im Hinblick auf das Management von Talsperren und deren Einzugsgebiet, sowie bei Talsperrenneubauten, unterstützen.