Ein Daten-getriebenes System für hydrogeologische Unsicherheitsanalyse.

• Antragsteller: Dr. Falk Hesse
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 392679921

Die Relevanz von Daten für die Hydrogeologie ist aufgrund der Kombination von sehr heterogenen Eigenschaften unter der Oberfläche und der allgemeinen Datenknappheit besonders hoch. Diese Knappheit wird durch die hohen Kosten verursacht, die häufig mit der Exploration des Untergrunds verbunden sind. Daher sollte ein allgemein verfügbarer Zugriff auf solche Datensätze von größter Bedeutung sein, da er die Anwendung datengetriebener Methoden wie maschinelles Lernen oder Bayes'sche Statistik ermöglicht.Derzeit ist die World Wide HYdrogeological Parameters DAtabase (WWHYPDA) die größte Datenbank zu geostatistischen Parametern des Untergrunds. Die WWHYPDA enthält ungefähr 20.000 Messungen von 150 Standorten weltweit. Dies stellt jedoch nur einen kleinen Bruchteil der Gesamtmenge der verfügbaren Daten dar, was die Charakterisierung der im Untergrund gefundenen parametrischen Unsicherheit schon sehr einschränkt. Darüber hinaus enthält die WWHYPDA keine Informationen zu räumlichen Korrelationsstrukturen wie Korrelationslängen oder empirischen Variogrammen, so dass keine Informationen zur strukturellen Unsicherheit daraus abgeleitet werden können.In diesem Projekt möchte ich dieses Problem angehen, indem ich die Anzahl der Datenbestände erhöhe, die der Gemeinschaft von Wissenschaftlern und Anwendern der (stochastischen) Hydrogeologie zur Verfügung stehen. Hauptsächlich werden zwei verschiedene Datentypen verwendet. Der erste Datentyp sind georeferenzierte Messungen von Leitfähigkeits- und Durchlässigkeitsfeldern. Sie bieten den direktesten Weg zur Schätzung der räumlichen Korrelationsstruktur und sind daher eine gute Wahl. Darüber hinaus gibt es in der Literatur Schätzungen zur Statistik räumlicher Strukturen, die bei ordnungsgemäßer Erfassung und Integration in die Datenbank verwendet werden können. Des Weitern werden Pumptests betrachtet. Pumpversuche sind eine etablierte Technik zur Charakterisierung des Untergrunds. Ihre Anwendung konzentrierte sich jedoch historisch gesehen nur auf die Ableitung von einfache Einpunktstatistiken wie dem Mittelwert. Neuere Entwicklungen haben es jedoch ermöglicht, auch aus Pumptests auf Zweipunktstatistiken wie die Korrelationslänge zu schließen. Nachdem diese zusätzlichen Daten gesammelt wurden, besteht der letzte Schritt darin, vorhandene Werkzeuge zu verbessern sowie neue Werkzeuge zum Analysieren, Testen und Verarbeiten dieser Daten bereitzustellen.Bei erfolgreichem Abschluss würden die Ergebnisse dieses Projekts eine Datenbank sowie eine Reihe von Algorithmen bereitstellen, die es Anwendern erstmals ermöglichen, datengetriebene Methoden zur Charakterisierung der strukturellen Unsicherheit des Untergrunds einzusetzen. Wenn dieses Projekt erfolgreich ist, wird damit der Prozess der Erfassung und Bereitstellung dieser Daten aktualisiert und erheblich erweitert. Darüber hinaus wird eine Reihe von Werkzeugen zur Verfügung gestellt, mit denen diese Daten analysiert, verarbeitet und getestet werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Italien, Niederlande
• Mitverantwortlich(e): Professorin Dr. Sabine Attinger
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Dr. Alessandro Comunian; Professorin Dr. Alraune Zech