Grundwasser und Paläoklima - Forschung
Grundwässer stellen nicht nur die weltweit wichtigste Wasserressource dar, sondern speichern auch Informationen über das Paläoklima. Umwelttracermethoden liefern wichtige quantitative Grundlagen zur nachhaltigen Bewirtschaftung dieser Ressourcen, und ermöglichen die Rekonstruktion der gespeicherten Klimageschichte. Tracerforschung im Grundwasser berührt daher zwei der grossen aktuellen und zukünftigen Umweltprobleme: Die zunehmende Knappheit von Trinkwasser und die Klimaänderung.
Grundwasser Management
Isotopen- und Umwelttracermethoden zur Grundwasserdatierung (z. B. 3H-3He, 4He, CFCs, SF6, 14C) liefern charakteristische Zeitskalen für die Erneuerung von Grundwasserkörpern und den Transport von (Schad-)stoffen. Wichtige Fragestellungen betreffen das Selbstreinigungspotential verschmutzter Aquifere, das Kontaminationsrisiko von Wasserfassungen, und die nachhaltige Bewirtschaftung von Grundwasservorkommen in ariden Gebieten. Die primäre Information, die sich aus den Tracerdaten ableiten lässt, ist die Aufenthaltszeit des Grundwassers im Untergrund, das sogenannte Wasseralter. Daraus ergeben sich weitere Parameter wie Neubildungsrate, Fliessgeschwindigkeit, Durchlässigkeit, Mischungsverhältnisse, Stoffabbauraten usw. Oft werden Tracerdaten verwendet um solcher Parameter in numerischen Fliess- und Transportmodellen einzugrenzen.
Paläoklima Rekonstruktion
Aus den im Grundwasser gelösten Edelgasen lassen sich zuverlässige quantitative Paläo-Infiltrationstemperaturen ableiten. Im Gegensatz zu anderen Temperaturproxys wie etwa den stabilen Isotopen, für die das Grundwasser ebenfalls ein geeignetes Archiv ist, muss nicht auf empirische Relationen zurückgegriffen werden. Daher eignen sich Edelgastemperaturen zur Eichung anderer Proxys. Eine Schwierigkeit bei der Berechnung von Edelgastemperaturen stellt das Phänomen des "Luftüberschusses" im Grundwasser dar. Andererseits scheint der Luftüberschuss ebenfalls Information über die Infiltrationsbedingungen zu enthalten. Die für die Bildung des Luftüberschusses relevanten Prozesse und Umweltbedingungen sowie seine Eignung als neues Paläoklimaproxy werden in Zusammenarbeit mit der Bodenphysik erforscht.
In Kooperation mit den entsprechenden Arbeitsgruppen am IUP Heidelberg soll die Anwendbarkeit der Edelgase in anderen Klimaarchiven (Eis, Porenwässer, Höhlensinter) untersucht werden.
Mehr zu einzelnen Forschungsprojekten
zurück zur G&P Homepage
