Gas-Austausch und Reaktive Prozesse in gekoppelten Untergrund/Atmosphäre-Systemen (HE 9610))

Der Austausch von Gasen zwischen dem Untergrund und der Atmosphäre hat erhebliche Auswirkungen auf Umwelt und Klima. Der Austausch von Gasen wie Wasserdampf und Sauerstoff ist von entscheidender Bedeutung für die Grundwasserqualität und spielt eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Treibhausgasen (z. B. CO2, CH4 und N2O) und deren Emission in die Atmosphäre. Die Vertiefung der Kenntnisse über den Gasaustausch und den reaktiven Transport an der Grenzfläche zwischen Boden und Atmosphäre ist daher ein entscheidender Schritt zum Verständnis verschiedener ökologischer und sozioökonomischer Probleme auf globaler Ebene. Dies ist besonders wichtig, da die Dynamik der unterirdischen Prozesse stark durch atmosphärische Einflüsse beeinflusst wird. Der prognostizierte Klimawandel und die globale Erwärmung können wiederum die negativen Folgen des Gasaustauschs verschärfen.
Dieses Projekt zielt darauf ab, einen gekoppelten Ansatz vorzuschlagen und zu testen, der die Auswirkungen atmosphärischer Einflüsse (z. B. Windströmung und Temperaturschwankungen) auf den Gasaustausch, auf die Dynamik von Zweiphasenströmungen sowie auf den Transport von Mehrkomponenten und geochemische Reaktionen in porösen Medien untersuchbar macht. Der Ansatz konzentriert sich auf den Austausch von zwei Gasen, Sauerstoff und Kohlendioxid, und ihren reaktiven Transport in gekoppelten Bereichen mit freier Strömung und porösem Medium. Er basiert auf innovativen, gut kontrollierten Laborexperimenten in Verbindung mit der Entwicklung fortschrittlicher, prozessbasierter numerischer Modelle zur Beschreibung der komplexen Wechselwirkungen zwischen physikalischen und geochemischen Prozessen in gekoppelten Systemen von Atmosphäre und Untergrund.

Prof. Massimo Rolle, Institute of Applied Geosciences,Technical University of Darmstadt

LH2

01/2024  - 12/2026