Francis Oussou

Die Universität Augsburg führt seit vielen Jahren Hydrologie- und Klimaforschungs-projekte in Westafrika durch. Dabei kooperiert sie mit westafrikanischen Hochschulen wie der Federal University of Technology Akure (FUTA) in Nigeria und der Université d‘Abomey-Calavi in Benin.

Durch die Kombination des hydrologischen und klimawissenschaftlichen Fachwissens dieser Einrichtungen haben sich mein Verständnis und meine Wahrnehmung dieses Fachgebiets tatsächlich verbessert, insbesondere hinsichtlich der Herangehensweise an den wissenschaftlichen Diskurs auf regionaler und globaler Ebene und der Möglichkeit, dazu einen Beitrag zu leisten. Ich erhielt die einmalige Gelegenheit, an Feldforschung zur Flussüberwachung mit Eddy-Kovarianz-Plattformen sowie an mehreren Schulungen zum Thema Erdsystemmodellierung teilzunehmen.

Privat

Im Büro

Meinem Forschungsantrag entsprechend bestand das Ziel darin, mithilfe des hydro-logischen Modells WRF-Hydro, das die Universität Augsburg bereits umfassend in Westafrika untersucht hat, Untergrundparametrisierungen und die Auswirkungen von Aufforstungen auf Wasser- und Energieflüsse in der Region zu bewerten. Die Ergebnisse werden mit Eddy-Kovarianz-Flüssen und satellitengestützten Produkten validiert. Im Forschungsgebiet werden idealisierte Aufforstungsszenarien getestet, um einen zuverlässigen Anpassungsansatz zur Verringerung der Auswirkungen von Dürren und zur Verbesserung der Wasser- und Ernährungssicherheit in der Region zu ermitteln.

Das rasante Bevölkerungswachstum in Westafrika und die daraus resultierenden Auswirkungen auf die Bodenbedeckung und die Wasserressourcen durch den Wasserverbrauch in Städten und in der Landwirtschaft verstärken die negativen Folgen des Klimawandels in der Region erheblich. Das Ziel dieser Arbeit war es, (1) Grund-wasserschemata aus dem hochmodernen, physikalisch grundierten hydrologischen Modell WRF-Hydro anhand von Beobachtungen zu validieren und (2) die potenziellen Auswirkungen von Landnutzungs- und Landbewirtschaftungsszenarien auf die Grundwasserdynamik mit Fokus auf die Subregion Sahel zu bewerten.

Privat

Auf der EGU (European Sciences Union) General Assembly

Eine zentrale Herausforderung für die exakte Darstellung von Oberflächen-wasserflüssen ist nach wie vor die Reduktion von Diskrepanzen bei der Wasserfluss-simulation. Dies gilt insbesondere für Regionen, für die nur begrenzte Beobachtungs-daten zur Verfügung stehen. Um das erste Ziel zu erreichen, haben wir mithilfe des Teams der Universität Augsburg die Sensitivität des WRF-Hydro-Modells gegenüber zwei Parametrisierungsschemata – Free Drainage (FD, Standard), TOPMODEL und MMF – für Westafrika bewertet.

Der Lehrstuhl für Regionales Klima und Hydrologie an der Universität Augsburg hat zahlreiche Arbeiten zum WRF-Hydro-Modell veröffentlicht und wertvolle Erfahrungen damit gesammelt. Dies war einer der Gründe, warum ich mich für eine Zusammenarbeit mit dieser Einrichtung entschieden habe. Die Modellkalibrierung wurde für das Einzugsgebiet des Donga (2009–2011) durchgeführt, um die Sensitivität der hydrologischen Parameter zu bewerten. Simulationen (2012–2022) wurden anhand von Fernerkundungs-, Reanalyse- und Beobachtungsdatensätzen validiert.

H. Kunstmann

Auswertung von Forschungsergebnissen

Die Ergebnisse zeigen, dass MMF die anderen Schemata bei der Darstellung von Oberflächenwasserflussvariablen übertrifft, insbesondere in topografischen Konver-genzzonen, wo die Bodenfeuchte und die Evapotranspiration in Flussbetten im Vergleich zu FD um 20 % zunehmen. Auf der Ebene des Einzugsgebiets werden Bodenfeuchte, Evapotranspiration und Grundwasserspeicherung gut simuliert, wobei die Korrelationskoeffizienten einen Wert von 0,9 erreichen. Auf regionaler Ebene ist die Modellleistung für die Evapotranspiration in der Savannenzone geringer, während in den Zonen Sahel und Guinea die KGE-Werte über 0,75 liegen.

Darüber hinaus erbringt die Modellkalibrierung für den Donga mit einem KGE-Wert von bis zu 0,74 eine gute Leistung. Die Ergebnisse dieser Studie liefern wertvolle Erkenntnisse für das Wasserressourcenmanagement in Westafrika und unterstützen damit die Ernährungssicherheit und die Anpassung an den Klimawandel. Sie wurden als Manuskript beim Journal of Advances in Modeling Earth Systems (JAMES) eingereicht.

Im zweiten Schritt der Studie, deren Ergebnisse nach meinem Forschungsaufenthalt nun vorliegen, wurden die Auswirkungen der Aufforstungsszenarien auf den Wasser-haushalt, insbesondere in der Sahelzone, untersucht, siehe Link.

H. Kunstmann

Forschungen vor Ort

Der gewählte Aufforstungsansatz besteht aus drei idealisierten Szenarien zur Renaturierung der aktuellen Landnutzung. Strauchland, Offenboden und Grasland (SBG) in der Landbedeckungsklassifikation MODIS-IGBP werden durch immergrünen Breitlaubwald (Evergreen Broadleaf Forest, EBF), Savanne (SAV) und Baumsavanne (Woody Savanna, WS; Abb. 2) ersetzt. Der Zweck der Renaturierung der degradierten Flächen besteht darin, die Auswirkungen der afrikanischen Initiative „Great Green Wall“ (PAGGW, 2018; Zeng, 2003) in der Region nachzubilden und die potenziellen Veränderungen des Wasserkreislaufs und der Energiebilanz zu bewerten.

Basierend auf den kürzlich erzielten Ergebnissen sollte die Wahl des Aufforstungsansatzes davon abhängen, ob die Initiative darauf abzielt, Grundwasser, Oberflächenwasser oder beides wiederherzustellen. Die idealisierte Aufforstung degradierter Flächen in der Sahelzone mit dem Baumsavannen-Experiment (WS-VC) zeigt ein zuverlässiges Muster der Wasserwiederherstellung, da sie den Grundwasser-spiegel hebt, die durchschnittliche Bodenfeuchte im größten Teil der Region erhöht und einen moderaten Wasserverlust durch Evapotranspiration erzielt. Im Sissili-Becken wird mit den Experimenten Savanne (SAV-VC) und WS-VC eine ähnliche Evapotranspiration erreicht.

Allerdings erhöht Baumsavanne die durchschnittliche Bodenfeuchte, während Savanne die Bodenfeuchte erheblich verringert. WS-VC hebt den Grundwasserspiegel in den meisten Regionen der Sahelzone, während bei SAV-VC der gegenteilige Effekt auftritt. Diese räumlichen Muster deuten darauf hin, dass die Wasserwiederherstellung im Sissili-Becken mit einer Vegetationsdichte erreicht werden könnte, die größer als SAV-VC und geringer als WS-VC ist. Obwohl alle idealisierten Aufforstungsexperimente den Grundwasserspiegel im Ouémé-Becken, das sich in einer niederschlagsreicheren Region befindet, heben, verringert SAV-VC die Bodenfeuchte erheblich und weist die höchste Evapotranspiration auf.

Eine Vegetationsdichte, die WS-VC nahekommt, ermöglicht daher eine bessere Wasserwiederherstellung im Ouémé-Becken, da sie im Vergleich zu immergrünem Breitlaubwald (EBF-VC) eine geringere Evapotranspiration erzielt. Die Experimente EBF-VD, SAV-VD und WS-VD mit dynamischem Vegetationsschema haben ähnliche Auswirkungen auf den regionalen Grundwasserspiegel wie ihre Pendants (EBF-VC, SAV-VC und WS-VC), allerdings mit einem hohen Potenzial für Veränderungen. Das Manuskript wird in Kürze bei einem Peer-Review-Journal eingereicht, da diese Ergebnisse notwendig sind, um Entscheidungen im Zusammenhang mit dem Klimawandel in der Region zu treffen.

Während meines Forschungsaufenthalts habe ich es sehr genossen, mit den Deutschen und ihrer Kultur in Kontakt zu kommen. Für den Tag meiner Ankunft hatte der Fachbereich ein Weihnachtsessen organisiert, zu dem auch ich eingeladen war. Das war ein besonders schöner Moment. Außerdem habe ich viele freundliche Bekanntschaften gemacht, seien es Kolleginnen und Kollegen an der Universität oder meine Vermieterin, die mir freundlicherweise ihre Wohnung zur Verfügung gestellt hatte.

Privat

Unterwegs mit dem Zug in Deutschland

In meiner Freizeit besuchte ich Orte wie München und Nürnberg. In den Alltag einzutauchen, war eine wunderbare Erfahrung, da ich alles hatte, was man für ein normales Leben in einer anderen Kultur benötigt. Ich aß regelmäßig in der Universitätsmensa und mochte das Essen – natürlich vor allem das, was dem ähnelt, was ich gewohnt bin.

Auch Zugfahrten haben mir viel Freude bereitet, da es dabei viele Gelegenheiten gab, mit deutschen Reisenden in Kontakt zu kommen. Ich habe auch eine Klinik für eine Untersuchung aufgesucht. Anfangs tat ich mich etwas schwer mit der Suche, aber schließlich habe ich einen Ort gefunden, an dem ich die notwendige Behandlung erhielt und sehr freundlich aufgenommen wurde.

Am Ende meines Forschungsaufenthalts organisierten meine älteren Kolleginnen und Kollegen eine Abschiedsfeier für mich, die wir alle sehr genossen. Die sozialen Verhältnisse in Deutschland bieten offensichtlich sehr gute Bedingungen für meine Forschung, und bei Bedarf komme ich sehr gerne wieder.