Vattenregimen i ett landskap pendlar mer och mer mellan de extrema torka eller översvämningar. Typen av vegetation och markanvändning spelar en viktig roll för vattenretention och avrinning. Tillsammans med forskare från Storbritannien och USA, forskare från Leibniz-Institute of Freshwater Ecology and Inland Fisheries (IGB) har utvecklat en matematisk modell som kan spegla det komplexa samspelet mellan vegetation, jord- och vattenregimer. De visar, till exempel, att i bokskogar växer vatten alltmer mellan mark och vegetation för att öka avdunstningen till atmosfären, medan grästäcket främjar grundvattentillförseln.

Med den utvecklade modellen EcH2o-iso kan forskarna kvantifiera var, hur och hur länge vatten lagras och släpps ut i landskapet. Modellen hjälper till att bättre förutsäga effekterna av förändringar i markanvändningen på vattenbalansen under förändrade klimatförhållanden. I synnerhet i torkutsatta områden, denna kunskap kan bidra till att utveckla markanvändningsstrategier som ökar landskapets motståndskraft mot klimatförändringar och skyddar vattenresurserna. "Än så länge, vegetationstypen har övervägts i första hand i syfte att förhindra jorderosion. Med tanke på mer frekventa extrema väderhändelser som torka och översvämningar, dock, det är alltmer en fråga om vilka växter som kan odlas för att kontrollera kvarhållandet eller förlusten av vatten i landskapet, "säger professor Dörthe Tetzlaff, chef för studien, ledare för forskargruppen "Landscape Ecohydrology" vid IGB och professor i ekohydrologi vid Humboldt Universität zu Berlin.

Tidigare prognosmodeller fångar ofta vegetation som ett statiskt element. Således, de komplexa interaktionerna mellan evapotranspiration – växternas avdunstning av vatten och av jord- och vattenytor – och växternas fysiologiska processer kunde endast otillräckligt förstås. I den här studien, dock, långtidsdata om direkta vegetationsåtgärder användes också (t.ex. produktion av biomassa och transpiration). Detta förbättrar modellernas tillförlitlighet och deras överförbarhet. På fältet, modellerna testades med så kallade konservativa spårämnen. Detta är markörer som kan användas för att bestämma vattnets ålder och ursprung. Detta är en ny metod för att bedöma effekterna av klimatförändringar på vattenbalansen.

I en region runt sjön Stechlin i norra Tyskland, forskarna validerade modellen med hjälp av fältstudier. De jämförde landområden med lövskog och grästäcke. Resultaten av fältstudien visar att gräsmarksanvändning leder till mer grundvattenpåfyllning och att i bokskogar återförs mer vatten till atmosfären genom evapotranspiration. Dock, effekterna är platsspecifika och beror på respektive hydroklimat, biogeografi och landskapsekologi. Med hjälp av EcH2o-iso-modellen, dock, dessa skillnader kan beaktas i framtiden och lokala såväl som stora prognosmodeller kan skapas.