Unterirdische Fluss- und Transportprozesse
Meine Forschungsarbeit habe ich in der Abteilung Agrosphäre IBG-3, des Institutes für Bio- und Geowissenschaften, am Forschungszentrum Jülich ausgeführt. Unsere Forschungsgruppe hat sich mit der Charakterisierung von flachen Erdschichten mit Hilfe von Georadar Messgeräten, beschäftigt.
Wir haben vertikale und horizontale Messungen auf unseren Forschungsgebieten gemacht, wo wir mit Georadar Antennen verschiedene Tiefen und Längen der Erde bemessen haben. Mit Hilfe unserer Supercomputer und von uns entwickelter Computerprogramme haben wir die Messdaten analysiert und interpretiert.
Elektromagnetischen Wellen, die ein Georadar-Messgerät versenden, ermöglichen uns, elektrische Parameter der Erde zu ermitteln. Mit mathematischen Methoden (Inversion, Konvolution, Itteration …), können wir aus unseren gemessenen Daten die elektrische Leitfähigkeit und Permitivität, der erforschten Erdschichten berechnen.
Dies wird zuerst mit einem simpleren Algorithums gemacht, das mit der einfachen Raybased Inversion, die Permitivitäten berechnet. Dazu verwenden wir die ersten Ankunftszeiten und erste Amplituden der Wellen. Diese Ergebnisse benutzen wir als Startmodel, für die volle-Wellenform Inversion, die die ganze Wellenform in Betracht zieht. Mit ihr können wir auch die Leitfähigkeiten berechnen.
Dazu berechnen wir auch erneut die Permitivitäten, weil wir eine bessere Auflösung der Ergebnisse somit bekommen. Die Permitivität und Leitfähigkeit kann man durch empirische Gleichungen, mit Bodenwassergehalt und Porosität der Erde verbinden, die bei unterirdischen Fluss- und Transportprozessen eine wichtige Rolle spielen.
Mit der vollen-Wellenform Inversion decken wir Strukturen bis zur Dezimeter-Skala auf. Die bemessenen Erdschichten werden somit gut charakterisiert. Berechnete Daten können später für den Aufbau eines hydrologeologischen Modelles benutzt werden, mit dem man unteridische Fluss- und Transportprozesse modelliert.
Die Charakterisierung von flachen Erdschichten hat große Bedeutung bei Gebieten, die man für die Gewinnung von Trinkwasser benutzt und für die man Strategien und Schutzmaßnahmen für den Fall einer Kontamination vorbereiten muss.