Strömung, Transport und Deformation in porösen Medien sind über nichtlineare physikalische, chemische sowie biologische Prozesse stark miteinander gekoppelt. Nach derzeitigem Kenntnisstand werden diese Prozesse auf unterschiedlichen charakteristischen zeitlichen und räumlichen Skalen untersucht, die aufgrund von Struktur und Heterogenität des porösen Mediums herangezogen werden. Untersuchungen zeigen, dass viele Prozesse von den Eigenschaften und der Geometrie des porösen Mediums sowie der Dynamik unterschiedlicher Fluid-Fluid- und Fluid-Feststoff-Grenzflächen dominiert werden, die auf deutlich kleineren als den betrachteten charakteristischen Skalen auftreten. Aus diesem Grund bilden viele bestehende Modellkonzepte das eigentliche Systemverhalten nur unzureichend ab. Beispiele für diese unzureichende Prognosefähigkeit sind das erweiterte Darcy-Gesetz für Mehrphasenströmung, derzeitige Modelle für Evaporation aus porösen Medien und bestehende Modelle zur Riss- bzw. Versagensausbreitung in porösen Medien.