Morphodynamik, Grundwasserströmung und -transport

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Gudrun Massmann; Professor Dr. Mike Müller-Petke; Professor Dr. Christian Winter
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung ; Physik des Erdkörpers ; Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 431491505

DynaDeep untersucht die Funktionsweise und Relevanz des Land-Meer Übergangs im Untergrund von Hochenergiestränden, der einen hoch dynamischen Bioreaktor und einzigartiges mikrobiologisches Habitat darstellt und Netto-Stoffflüsse in Richtung Meer stark beeinflusst. In Phase 1 installierte das DynaDeep-Team ein einzigartiges Strand-Observatorium auf Spiekeroog und erhob durch gemeinsam Felduntersuchungen, die durch Experimente und mathematische Modelle flankiert wurden, einen umfangreichen und einmaligen Datensatz. Unsere Ergebnisse bestätigen die hohe Dynamik des Systems, in dem variable Umweltbedingungen bis in eine Tiefe von mehreren Zehner-Metern beobachtet werden können, was vor allem durch morphologische Veränderungen und Sturmfluten hervorgerufen wird. Teilprojekt P1 untersucht Grundwasserströmungs- und transportprozesse als Funktion hydro- und morphodynamischer Randbedingungen. In Phase 2 werden wir an unserem zentralen Untersuchungsstandort auf Spiekeroog die Rolle des Vorstrandes für morphologische Veränderungen und Grundwasserströmungs- und Transportmuster sowie den Einfluss von Sturmfluten auf Infiltrationsraten und Salzgehalte adressieren. Durch Untersuchungen an zwei weiteren Hochenergiestränden (De Panne und Truc Vert) wird die Übertragbarkeit unserer Ergebnisse aus Spiekeroog bezüglich Frequenz und Amplitude von morphologischer Veränderungen und Grundwassersalinität, -alter und -temperaturmustern getestet. Zu den von uns genutzten Methoden gehören für die Untersuchungen der Strandmorphologie Kameraaufnahmen, Laserscanner und Drohnen, die mit numerischen Modellen kombiniert werden, um typische Adaptionszeiten und -skalen der Strandmorphologie abzuleiten. Wir werden weiterhin nicht-invasive geophysikalische Methoden nutzen, um die Salzverteilungsmuster im Untergrund zu verschiedenen Zeiten abzuleiten. Umwelttracer werden genutzt, um Grundwasseraufenthaltszeiten im Untergrund zu bestimmen. Morphologische, hydro(geo)logische und geophysikalische Daten aller Feldstandorte dienen der Erstellung numerischer Modelle, die Grundwasserströmung und Salztransport abbilden, um ein vollständiges und übertragbares Bild der Prozesse im Untergrund zu liefern. Die Kenntnis der Verteilung von Wasserkörpern und -grenzflächen, Fließgeschwindigkeiten, Aufenthaltszeiten und des Ausmaßes der Mischung im Untergrund aller drei Standorte bildet die Grundlage für die biogeochemischen Untersuchungen in den Teilprojekten P2-P6 sowie die globalen Modelle in P7.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5094: Dynamik des tiefen Untergrundes von Hochenergiestränden (DynaDeep)