Plenarvortrag Water Science Alliance am 14.09, 15:30-16:30 Uhr:

Tandem: Umweltbundesamt & Masahiro Ryo (Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V.)

Plenarvortrag Deutsche Gesellschaft für Limnologie am 15.09, 09-10 Uhr:

Enhancing Lake Research and Management with Integrated In Situ Observations, Remote Rensing, and Hydrodynamic Models

Damien Bouffard (Eawag / Université de Lausanne)

Session 1: Future data for water future

Chairs: Jörg Seegert, Sami Domisch

Keynote:

The Missing Glue: Connecting Digital Water Data Infrastructures Across Europe, Juha Oksanen (Geoportti RI)

Dringende wasserbezogene Herausforderungen wie der Klima- und Landnutzungswandel, Wasserknappheit und Umweltverschmutzung erfordern faktenbasierte Entscheidungsfindungen und intensive interdisziplinäre Anstrengungen, um ein wissenschaftlich fundiertes Monitoring unserer Ökosysteme zu sichern und voranzutreiben. Gleichzeitig werden Daten in immer größerer Geschwindigkeit und Menge produziert – sei es durch Satelliten, Sensornetzwerke oder Modellsimulationen. Die Herausforderung liegt in der potenziellen Diskrepanz zwischen diesen rasant wachsenden Datenquellen und den Datentypen, mit denen Fachgemeinschaften traditionell arbeiten; diese sind oft lückenhaft, unregelmäßig verteilt, räumlich oder zeitlich grobkörnig oder thematisch unvollständig (z. B. historische Beobachtungen, Felduntersuchungen oder Labordaten). Diese vielfältigen, teils gegensätzlichen Herausforderungen können durch kollaboratives Forschungsdatenmanagement und Wissensextraktion angegangen werden, unterstützt durch neue Technologien wie maschinelles Lernen (ML) und KI. Diese Sitzung konzentriert sich auf Dienste und Werkzeuge sowie effiziente Workflows und leistungsstarke Datenanalyserahmen für eine effektive Datennutzung. Dabei werden disziplinspezifische Ansätze aus der Wasserforschung, die Frage nach angemessenen Standards sowie die Relevanz und Umsetzung der FAIR-Prinzipien thematisiert – um die Brücke zwischen Theorie und Praxis zu schlagen.

Session 2: Water data and knowledge generation in times of AI and citizen science

Chair: Dörthe Tetzlaff

Keynote: 

Beyond Algorithms: From Field Data to Hydrological Predictions Across Landscapes in the Age of AI, Andreas Hartmann (TU Dresden)

Obwohl KI und ML die Datenanalyse in der Wasserforschung revolutionieren, sind sie kein Allheilmittel zur Bewältigung der globalen Wasserkrise. Ihre Wirksamkeit wird durch die Qualität und Verfügbarkeit von „Ground-Truth“-Daten (Bodenwahrheiten) sowie das Prozessverständnis begrenzt, das zur Erfassung komplexer hydrologischer Systeme erforderlich ist. Diese Session befasst sich mit der dringenden Notwendigkeit, den Fokus gezielt auf eine robuste Datengenerierung zu legen – beispielsweise durch kostengünstiges Monitoring, integrierte Ansätze und Citizen Science (Bürgerwissenschaft). Ziel ist die Abkehr von traditioneller, wartungsintensiver Infrastruktur hin zu skalierbaren, verteilten Netzwerken. Wir laden Forschungsbeiträge ein, die aufzeigen, dass Algorithmen ein grundlegendes Prozessverständnis hydrologischer Systeme nicht ersetzen können, und betonen, dass der Wert von Daten in ihrer wissenschaftlichen Integrität und ihrer Fähigkeit liegt, dieses Prozessverständnis zu verbessern. Die Session hebt den Eigenwert von Daten und empirischem Prozessverständnis sowie die fortwährende Notwendigkeit wissenschaftlicher Sorgfalt hervor, um Rohmessungen in handlungsrelevantes Wissen zu transformieren.

Session 3: Improved water balance quantification and process representation in the Anthropocene

Chair: Martina Flörke

Keynote:

Process-based evaluation of hydrological models in a human dominated world – A question of control, Thorsten Wagener (Universität Potsdam)

Im Zeitalter des Anthropozäns prägen menschliche Eingriffe – von intensiver Bewässerung und Urbanisierung bis hin zu großflächigem Wassermanagement – zunehmend den hydrologischen Kreislauf. Diese Eingriffe werden durch die Auswirkungen des Klimawandels noch verschärft. Die genaue Quantifizierung der Wasserbilanzkomponenten in stark bewirtschafteten Einzugsgebieten bleibt eine große Herausforderung, da traditionelles Monitoring und Modellierung oft Schwierigkeiten haben, die Rückkopplungen zwischen Mensch und Wasser zu erfassen. Obwohl Fernerkundungsprodukte wie MODIS (für Evapotranspiration) und GRACE (für Speicherung) wertvolle Einblicke liefern, besteht die dringende Notwendigkeit, über diese grobskaligen Schätzungen hinauszugehen, um lokale Komplexitäten und Prozesse zu erfassen. Diese Session ist darauf fokussiert, die Darstellung hydrologischer Prozesse in anthropogenen Landschaften durch neuartige Monitoring-Techniken und verbesserte Modellstrukturen voranzutreiben. Wir begrüßen Beiträge, die menschliche Aktivitäten wie Wasserentnahme und Infrastruktur direkt in hydrologische Modelle integrieren oder hochauflösende Daten und Multi-Source-Fusion nutzen, um die Grenzen von Standard-Satellitenprodukten zu überwinden. Durch die Überbrückung der Lücke zwischen Beobachtung und Prozessdarstellung zielt diese Session darauf ab, einen interdisziplinären Dialog über den Schluss der Wasserbilanz in einer Welt zu fördern, in der „natürliche“ Einzugsgebiete nicht mehr die Norm sind.

Session 4: Shifting baselines

Chair: Sonja Jähnig

Keynote:

Living Kindness: Rethinking Human-water Relations in Theory and Practice, Veronica Strang (Universität Oxford)

In Zeiten des Klimawandels, der Landnutzungstransformation und sich entwickelnder gesellschaftlicher Erwartungen wird es immer schwieriger, historische Referenzzustände zu rekonstruieren. Diese stellen möglicherweise keine erreichbaren oder gar erstrebenswerten Ziele mehr dar. Diese Session befasst sich mit dem Konzept der „Shifting Baselines“ – ein Konzept, das beschreibt, wie der Verlust von Informationen über frühere Umweltbedingungen die Annahmen darüber verändert, was im Laufe der Zeit als „natürlich“ gilt. Ziel ist es, kritisch zu untersuchen, wie vergangene und gegenwärtige Referenzzustände definiert, gemessen und interpretiert werden. Wir laden Beiträge ein, die Langzeitdatenserien, Paläo-Aufzeichnungen, historische Umweltarchive und retrospektive Analysen integrieren. Da Süßwasserökosysteme in der Regel in verknüpften sozio-ökologischen oder biokulturellen Systemen bestehen, sind sowohl ökologische Baselines als auch damit verbundene Referenzpunkte menschlich-ökologischer Interaktionen wichtig, um vergangene Daten zu kontextualisieren, die Gegenwart besser zu verstehen und die Zukunft vorherzusagen. Aquatische Systeme, insbesondere Süßwassersysteme, stehen vor der zusätzlichen Herausforderung, dass viele ökologische Veränderungen unter der Wasseroberfläche stattfinden und daher gesellschaftlich „unsichtbar“ sein können, was potenziell die Festlegung von Renaturierungszielen beeinflusst. Besonderes Augenmerk liegt auf der Notwendigkeit, über statische Benchmarks hinauszugehen und sich auf adaptive und funktionsorientierte Referenzrahmen zuzubewegen, die kulturelle Werte, Governance-Kontexte und sozio-hydrologische Rückkopplungen berücksichtigen. Durch die Verknüpfung von Daten, Prozessverständnis und normativen Dimensionen trägt diese Session dazu bei, wissenschaftlich robuste und gesellschaftlich bedeutsame Referenzsysteme für die Gestaltung einer resilienten Wasserzukunft zu entwickeln.

Citizen Science in hydrologischen Projekten: Vom Konzept zur Umsetzung

Während künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen die hydrologische Forschung transformieren, bleibt die Verfügbarkeit von Umweltdaten oft ein limitierender Faktor. Citizen Science bietet einen vielversprechenden Ansatz zur skalierbaren, kosteneffizienten Datengenerierung, setzt jedoch eine sorgfältige Projektplanung voraus, um umfassende Beteiligung und wissenschaftliche Datenqualität zu gewährleisten.

Dieser Workshop vermittelt praxisorientiert, unter welchen Bedingungen Citizen Science in hydrologischen Projekten sinnvoll eingesetzt werden kann und worauf bei Konzeption, Stakeholder-Management und Datenvalidierung zu achten ist. Nach einer kurzen Einführung erarbeiten die Teilnehmenden in Gruppenarbeit anhand eines strukturierten „Project Canvas" konkrete Einsatzszenarien – wahlweise für eigene Projekte oder für bereitgestellte Fallbeispiele. Die Ergebnisse werden abschließend im Plenum diskutiert.

Das Workshop-Team

Prof. Dr. Suzanne Jacobs ist Professorin für Landnutzungssysteme mit Schwerpunkt Agroforstwirtschaft an der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU).

Dr. Björn Weeser ist Mitglied des Zentrums für internationale Entwicklungs- und Umweltforschung (ZEU) der JLU Gießen, wo er das SDG^nexus Network leitet. 

Für ihre Arbeiten im Bereich Citizen Science wurden beide 2021 mit dem Wasser-Monitoring-Preis der Dr. Erich Ritter Stiftung und der Water Science Alliance ausgezeichnet. Gemeinsam leiteten sie zudem von 2022 – 2025 die Juniorforschungsgruppe „HydroCrowd – Citizen Science in der Hydrologie", finanziert durch die Kurt-Eberhard-Bode-Stiftung für medizinische und naturwissenschaftliche Forschung, in deren Rahmen sie innovative Citizen-Science-Monitoring-Konzepte zur Erhebung hydrologischer und hydroklimatischer Daten in datenarmen Regionen Ostafrikas und Lateinamerikas entwickelten und erprobten.

Workshop “Dive into (e)DNA methods”

In dem interaktiven Workshop begleiten Experten des IGB Berlin und der Universität Duisburg-Essen die Teilnehmer von der konzeptionellen Planung von DNA- und eDNA-basierten Studien über Feld- und Labormethoden bis hin zur Datenanalyse und ökologischen Bewertung. An einer Reihe von „Stationen“ (Tischen) können die Teilnehmenden die Methoden hautnah kennenlernen, sie anhand von Beispielen ausprobieren und die Chancen und Herausforderungen mit den Experten diskutieren. Die Themen reichen von eDNA aus Gewässern (konzeptionelle Aspekte) über taxonomische Zuordnung und Barcode-Referenzbibliotheken bis hin zum Laborablauf beim Metabarcoding und beim Nachweis einzelner Arten sowie einem Überblick über Sequenzierungsmethoden, Standardisierung, Qualitätssicherung und Qualitätskontrolle.

Die Veranstaltung richtet sich an alle, die einen Einstieg in (e)DNA-Methoden suchen.

Das Workshop-Team

Universität Duisburg-Essen (AG Leese)

Leibniz IGB (AG Grossart, AG Monaghan)

NFDI4Earth kompakt: Offene Dienste und Unterstützung für das Forschungsdatenmanagement in den Erdsystemwissenschaften 

NFDI4Earth befasst sich mit den digitalen Anforderungen der Erdsystemwissenschaften – mit dem übergeordneten Ziel, die Funktionsweise und Wechselwirkungen innerhalb des Erdsystems zu verstehen sowie die vielfältigen Herausforderungen des globalen Wandels zu adressieren. Die Initiative bündelt die Kompetenzen und Angebote von mehr als 65 Einrichtungen aus außer- und universitärer Forschung, Hochschulen sowie Behörden, um Forschungsdatenmanagement in den Erdsystemwissenschaften FAIR, offen und nachhaltig zu gestalten.

Der Workshop soll einen praxisnahen Überblick über die NFDI4Earth-Initiative und ihre Angebote geben. Anhand des OneStop4All wird gezeigt, wie Forschende zentral auf Daten, Services, Lernmaterialien und weitere Ressourcen zugreifen können. Darüber hinaus wird das User Support Network vorgestellt – ein Verbund institutioneller und fachübergreifender Unterstützungsstrukturen, der Forschende bei der Suche, Integration, Dokumentation und langfristigen Bereitstellung von Forschungsdaten begleitet. 

Die Teilnehmenden erhalten einen kompakten Einstieg in die wichtigsten Angebote von NFDI4Earth und erfahren, wie diese sie im Forschungsalltag unterstützen und wo sie selbst beitragen können. Abschließend wird ein kurzer Ausblick auf zukünftige Entwicklungen und geplante Angebote gegeben. Fragen und der Austausch mit den Teilnehmenden sind ausdrücklich willkommen.

Das Workshop-Team:

Jörg Seegert & Tom Niers, Technische Universität Dresden