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Projekt
Hydrogeodäsie - CRNS Tiefenskalierung durch Kombination nichtinvasiver Messverfahren mit unterschiedlicher Integrationstiefe
Antragstellerinnen / Antragsteller
Dr. Theresa Blume; Professor Dr. Andreas Güntner
Fachliche Zuordnung
Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
Förderung
Förderung seit 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 357874777
Das Ziel des Moduls Hydrogeodäsie (HG) in der Forschungsgruppe Cosmic Sense ist die Extrapolation der CRNS (Cosmic Ray Neutron Sensing) Bodenfeuchte aus der oberflächennahen Beobachtungstiefe in die gesamte ungesättigte Zone. Um Verfahren der Tiefenskalierung zu entwickeln und zu testen erstellen wir einen einzigartigen Datensatz der tiefenaufgelösten Bodenfeuchte auf der Messskala der CRNS Sonden. Wir kombinieren CRNS mit zwei anderen nichtinvasiven Beobachtungsverfahren, die über einen ähnlichen horizontalen Messbereich (etwa 100 m) aber andere Integrationstiefen verfügen: GNSS Reflektometrie mit einer Integrationstiefe von wenigen Zentimetern und terrestrische Gravimetrie, die über die gesamte vadose Zone integriert. In Untersuchungsgebieten mit Sensoren aller drei Techniken (CNRS, GNSS-R und Gravimetrie) sowie in-situ Sensorprofilen und/oder Lysimetern werden die Beobachtungen zusammengeführt und zeitvariable funktionelle Zusammenhänge zwischen der Bodenfeuchte in unterschiedlichen Tiefen ermittelt.Wesentliche Ziele dieses Projektes sind:1) Erweiterung des CRNS-Beobachtungsfensters durch die Extrapolation in der Vertikalen mit Tiefenskalierungsansätzen auf der lokalen und regionalen Skala. Die Anwendung und Evaluierung der Tiefenskalierungsansätze auf der regionalen Skale erfolgt über die kampagnenbasierte Kombination von stationärem und mobilem CRNS mit Gravimetrie in einem regionalen Beobachtungsnetz. Die Arbeiten werden auch zur Extrapolation fernerkundlicher Daten der Bodenfeuchte in größere Tiefen beitragen. 2) Vergleich und Korrelation der Bodenfeuchtedynamik der verschiedenen Beobachtungsverfahren hinsichtlich a) des Zusammenhangs der jeweiligen Zeitreihen mit verschiedenen Integrationstiefen im Sinne von Korrelation, Zeitversatz und Signaldämpfung und b) der jeweiligen Datenqualität und ihrer Unsicherheiten.3) Weiterentwicklung der terrestrischen Gravimetrie als eine CRNS optimal ergänzende Methode, die Informationen über Wasserspeicherdynamiken in größeren Tiefen hinzufügt.4) Weiterentwicklung von CRNS über die Untersuchung der Signale von horizontalen und vertikalen Heterogenitäten der Bodenfeuchte im CRNS-Messbereich. Dies beinhaltet die vergleichende Analyse von Neutronen unterschiedlicher Energieniveaus an Standorten mit natürlichen oder künstlich erzeugten Heterogenitäten der Bodenfeuchte und die Untersuchung des Nutzens von CRNS- und Gravimetermessungen in verschiedenen Tiefen unter Flur für eine verbesserte Auflösung der vertikalen Bodenfeuchteheterogenität. Die Arbeiten werden letztlich zu einem besseren Verständnis von Wasserflüssen zwischen Atmosphäre, Boden und Grundwasser als Funktion des Bodenwassergehalts und zur Quantifizierung der Wasserbilanzen jenseits der Punkt- oder Profilskala einschließlich tiefer Speicheränderungen beitragen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
