Process-based characterization and typology of runoff events in Germany

Abstract

Abflussereignissen bestimmen wesentlich die Menge und Qualität des Wassers, welches in unseren Flüssen fließt. Das Ziel dieser Dissertation ist die Entwicklung einer Methode zur Abtrennung, großräumigen Analyse und Charakterisierung von Niederschlags-Abflussereignissen als Grundlage für ein verbessertes Verständnis der regionalen Variabilität und Dynamik der Abflussbildung und ihrer kontrollierenden Prozesse. Mit Hilfe des entwickelten Ansatzes konnten zum ersten Mal deutschlandweit alle Niederschlag-Abflussereignisse konsistent separiert und in hydrologische Prozesstypen eingeteilt werden. Mit Hilfe dieser Prozesstypen lassen sich nun regionale Dynamiken in der Abflussbildung besser erklären und die dominanten Treiber der raum-zeitlichen Änderungen erfassen. Dies öffnet neue Wege hin zu z.B. einer zuverlässigeren Vorhersage der Größe und Frequenz zukünftiger Hochwasserereignisse oder des Einflusses sich verändernder hydrologischer Prozesses auf den Stofftransport von Einzugsgebieten.

Runoff events are fundamental hydrological elements that define quantity and quality of water delivered to the streams. The objective of this thesis is to develop an automated event separation procedure applicable across different landscape and climatic regions, provide a deeper understanding on large scale controls of spatial patterns and temporal dynamics of runoff event characteristics in Germany and to develop a framework for event characterization and classification that is based on dimensionless indicators capturing space-time dynamics of precipitation events and their spatial interaction with catchment states, and is able to distinguish events governed by different generation processes. The developed framework can be applied for understanding regional differences of runoff and flood events, detect temporal changes of the dominant generation processes and disentangle the variability of solutes and particulates exports from catchments during different event conditions.