pdf-Datei - Deutsche Hydrologische Gesellschaft eV

77Flächenintegrierte Messung der Bodenfeuchtedynamik mittels Detektionvon natürlichen NeutronenSascha Oswald, Carlos Rivera Villarreyes, Gabriele BaroniInstitut für Erd- und Umweltwissenschaften, Universität Potsdam, DeutschlandDie Bestimmung von Bodenfeuchteänderungen aus hydrologischer Sicht hat die beiden Aspekteeiner räumlichen Variabilität und einer zeitlichen Dynamik. Darüber hinaus verteilt sich die Bodenfeuchteauch über das Bodenprofil in der Vertikalen, und es kann substantielle Wasserflüsse nachoben und unten mit wechselnden Vorzeichen geben. Die neuartige Methode, mittels Neutronensondendie Fluktuationen der vom Boden ausgehenden Hintergrundstrahlung zu messen („CosmicRay Neutron Sensing“ oder auch „Ground Albedo Neutron Sensing“), kann einen Beitrag zur Bestimmungvon Bodenfeuchteänderungen auf Einzugsgebietsebene mit neuartigem Charakter liefern.Denn diese 2008 von Zreda et al. vorgestellte Methode zielt auf die zeitliche Veränderungeines “mittleren” Wassergehalts auf Größe einiger ha Fläche, und zwar bis in etwa eine Tiefe von50 cm. Eine räumliche Auflösung innerhalb dieser Fläche ist zwar nicht möglich, jedoch können mitmehreren solcher Messungen unterschiedliche Teilgebiete eines Einzugsgebiets parallel erfasstwerden. Dadurch lässt sich die hydrologische Wasserbilanz und die hydrologische Prozessmodellierungzusätzlich überprüfen und auch verbessern.Die Methode basiert auf den Neutronen, die durch natürliche Höhenstrahlung im Boden gebildetund nach oben emittiert werden. Deren Anzahl und Energie wird stark vom totalen Wassergehaltdes Bodens beeinflusst, aber auch von anderen Größen wie die Intensität der auf die Erdoberflächeeinfallende kosmische Höhenstrahlung, einer evtl. Schneedecke, die Vegetation, im Bodenvorhandenes Kristallwasser und Humusgehalt. Sofern es quantitativ gelingt, die anderen Einflussgrößendirekt oder indirekt zu berücksichtigen, so kann aus der über Zeitintervalle von einigenStunden integrierte Neutronenzahl auf die Veränderung der Bodenfeuchte im Mittelungsbereichder Messung geschlossen werden.Eigene Untersuchungen mit Neutronensonden zur Messung der Bodenfeuchte auf landwirtschaftlichgenutzten Flächen von Kleineinzugsgebieten haben gezeigt, dass der Zusammenhang zwischenNeutronenzählrate, mit einigen Korrekturen, sich in mittlere Bodenfeuchtewerte umsetzen lässt,die mit Vergleichsmessungen vor Ort übereinstimmen. Allerdings gibt es noch phasenweise Abweichungenund einen zeitlich veränderlichen Einfluss der Vegetation während der Vegetationsperiode.Daneben gibt es unterschiedliche methodische Ansätze zum Vorgehen, insbesondere in Bezugauf die Kalibrierung, und eine zeitlich veränderliche Integrationstiefe der Messung. Nebendiesen offenen Punkten zeigt bestätigt sich jedoch auch das Potential dieser Messdaten, hydrologischeModelle zu testen und zu verbessern, und in räumlich flexibler Weise zerstörungsfrei Bodenfeuchteveränderungenfür unterschiedliche Vegetationen nach zu verfolgen.