Eine interdisziplinäre Gruppe von Forschern der Kansas State University untersucht, wie sich Klimavariabilität, Klimawandel, Landnutzung und menschliche Aktivität auf die Wassersysteme der Great Plains auswirken. Kredit: Kansas State University Eine Gruppe von Forschern der Kansas State University wird dabei unterstützt, die Auswirkungen menschlicher Aktivitäten und des Klimawandels auf die Wassersysteme der Central Great Plains zu untersuchen.

Die interdisziplinäre Gruppe, der mehr als acht Forscher aus drei Hochschulen und sechs Abteilungen angehören, hat aus dem Programm Dynamics of Coupled Natural and Human Systems der National Science Foundation einen äußerst wettbewerbsintensiven Zuschuss in Höhe von 1, 4 Mio. USD für drei Jahre erhalten. Das Projekt zielt darauf ab, die Nachhaltigkeit wirtschaftlich wichtiger landwirtschaftlicher Systeme, biologisch bedeutender aquatischer Ökosysteme, städtischer Bevölkerungscluster und sauberer Wasserversorgung zu verbessern.

Melinda Daniels - eine außerordentliche Professorin für Geographie an der Kansas State University und wissenschaftliche Mitarbeiterin am Stroud Water Research Center in Pennsylvania - leitet das Projekt, in dessen Mittelpunkt die Smoky Hill-Wasserscheide als Fallstudie steht. Die Wasserscheide erstreckt sich vom östlichen Colorado bis in die Nähe von Manhattan, wo sie sich mit dem Kansas River verbindet. Es ist ein schmales Becken, das sich über das starke Ost-West-Niederschlagsgefälle in Kansas erstreckt, das im Westen von Kansas trockener und weiter östlich nasser wird.

Andere Wassereinzugsgebiete nördlich und südlich des Smoky Hill sind ähnlich, was es zu einem guten Modell für andere Wassereinzugsgebiete der Great Plains macht. Die Region Great Plains hat aufgrund extremer Klimaschwankungen, intensiver Wassernutzung und Landnutzung seit langem Bedenken hinsichtlich der Wasserqualität und -menge.

"Sowohl die menschlichen als auch die natürlichen Systeme in diesem Gebiet sind auf ausreichendes Süßwasser angewiesen, um zu überleben. Sie sind jedoch zerbrechlich, schnell und dramatisch von Klimaschwankungen betroffen und können aufgrund von natürlichen oder vom Menschen verursachten Klimaszenarien einer Katastrophe ausgesetzt sein", sagte Daniels. "Unser Projekt verknüpft die Faktoren, die Landnutzungsentscheidungen und Wassernutzungsentscheidungen beeinflussen, um die Widerstandsfähigkeit der menschlichen und natürlichen Systeme zu stärken, damit die Region wirtschaftlich und kulturell gedeihen und dennoch unschätzbare Ökosystemleistungen wie die Trinkwasserversorgung erbringen kann, Grundwasserneubildung, Artenvielfalt und Erholung. "

Das Forscherteam möchte künftigen Problemen mit Wasserknappheit und Wasserqualität vorbeugen.

"Dieses Projekt fördert interdisziplinäre Analysen relevanter menschlicher und natürlicher Systemprozesse, die im Smoky Hill Watershed ablaufen", sagte Marcellus Caldas, Assistenzprofessor für Geographie am College of Arts and Sciences und für das Projekt zuständige Person der Universität.

Interaktionen zwischen menschlichen und natürlichen Systemen treten in verschiedenen Maßstäben und Umgebungen auf. Das Verständnis, wie menschliche Landnutzungs- und Wassernutzungsentscheidungen die Umweltsysteme beeinflussen, kann eine Herausforderung sein, sagte Daniels.

"Wir haben Modellierungskomponenten, die beides verbinden", sagte Daniels. "Zum Beispiel können wir uns ansehen, wie die Erntepreise die Landbedeckung beeinflussen, was dann den Wasserabfluss und die Grundwasserneubildung beeinflusst, was dann die Menge des zu den Flüssen fließenden Wassers beeinflusst, was dann beeinflusst, wie sich Fische in diesem Jahr vermehren können Um diese Komplexität zu verstehen, ist ein breites Spektrum an Fachkenntnissen erforderlich, das von der Politikwissenschaft bis zur Hydrologie reicht. Eine meiner wichtigsten Aufgaben als Projektleiter wird die Koordinierung zwischen diesen Disziplinen sein. "

Das interdisziplinäre Team besteht aus der Hochschule für Künste und Wissenschaften, der Hochschule für Landwirtschaft und der Hochschule für Ingenieurwissenschaften. Vier Forscher - darunter Caldas; Joe Aistrup, Dekan des College of Liberal Arts and Sciences der Auburn University und ehemaliger stellvertretender Dekan des College of Arts and Science und Professor für Politikwissenschaft an der Kansas State University; Jason Bergtold, außerordentlicher Professor für Agrarökonomie; und Jessica Heier Stamm, Assistant Professor für Industrial and Manufacturing Systems Engineering, werden Landbedeckungsänderungen und menschliche Entscheidungsmodelle entwickeln, die aus einer umfassenden Befragung von Landbesitzern und Wassernutzern im Einzugsgebiet hervorgegangen sind.

Die Wissenschaftler werden Landbesitzer befragen, um besser zu verstehen, was die Landnutzungsentscheidungen beeinflusst und wie die Wasserknappheit diese Entscheidungen beeinflusst. Zum Beispiel wollen sie verstehen, warum und wann ein Landwirt von regengespeisten Kulturen zu Kulturpflanzen mit Schwerpunkt wechseln kann. Die Biologen David Haukos und Martha Mather - beides sind außerordentliche Professoren in der Abteilung für Biologie und Forscher der Kansas Cooperative Fish and Wildlife Forschergruppe: Untersucht, wie sich Wasserstandsänderungen auf Fische, Pflanzen und wild lebende Tiere in Bächen und Feuchtgebieten des Smoky Hill-Beckens auswirken.

In der Hochschule für Landwirtschaft wird Bergtold zusammen mit anderen Sozialwissenschaftlern modellieren, wie wirtschaftliche Kräfte wie Erntepreise und Kraftstoffpreise die Land- und Wassernutzungsentscheidungen beeinflussen.

Am College of Engineering wird Aleksey Sheshukov, Assistenzprofessor für Bio- und Agrartechnik, ein Landnutzungs- und hydrologisches Modell für die Wasserscheide Smoky Hill weiterentwickeln. Er wird Niederschlagsinputs verfeinern, um Klimaschwankungen wie intensive Sturmereignisse besser zu simulieren. Heier Stamm wird Effizienzmodelle verwenden, mit denen Unternehmen die Produktion rationalisieren und sie auf politische Entscheidungsprozesse anwenden, um schnell zu Nachhaltigkeit zu gelangen.

"Dieses Projekt ist ein großartiges Beispiel für die Zusammenarbeit zwischen K-State-Fakultäten aus verschiedenen Abteilungen", sagte Caldas.

Das Forschungsstipendium unterstützt auch mehrere Doktoranden in verschiedenen Hochschulen und Abteilungen.

"Das Projekt bringt Mittel aus einem hochkarätigen Wettbewerb ein, um den Ruf von K-State als hochkarätige Forschungseinrichtung zu stärken", sagte Daniels.

Zur Verfügung gestellt von der Kansas State University