Verwendung von Glasfaserkabeln zur räumlich-verteilten Temperaturmessung (DTS) in Grundwasser-Oberflächenwassersystemen
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Von 07/2008 bis 12/2009Projektleiter: Jan Fleckenstein
Die Temperaturabhängigkeit der Rückstreuung eines durch ein Glasfaserkabel gesandten Lasersignals kann zur räumlich und zeitlich hoch aufgelösten Messung von Temperatur entlang des Kabels verwendet werden. Diese Methode wird typischerweise in der industriellen Prozesskontrolle eingesetzt. Die Entwicklung neuer robuster Kabel ermöglicht neuerdings den Einsatz dieser Methode auch in natürlichen hydrologischen Systemen. Die detaillierten Datensätze, die mit dieser Methode gewonnen werden können, ermöglichen einen verbesserten Einblick in die Dynamik des Grundwasser- Oberflächenwasseraustauschs und sind daher von großem Interesse für die Umweltwissenschaften. Die Rate sowie die zeitlichen und räumlichen Muster des Austauschs beeinflussen den Transport von gelösten Bestandteilen sowie biogeochemische Transformationsprozesse an der Schnittstelle zwischen Grund- und Oberflächenwasser. Diese Prozesse wiederum bestimmen die biogeochmische Entwicklung von Gewässern (z.B. Versauerung, Eutrophierung) und beeinflussen die Mobilisierung und den natürlichen Rückhalt von Schadstoffen. Methoden zur zuverlässigen Quantifizierung und Charakterisierung von Austauschflüssen zwischen Grund- und Oberflächenwasser sind daher wichtig für eine Bewertung der Langzeitentwicklung aquatischer Systeme. Hauptziel dieses Projekts ist der Austausch von Ideen und Expertise in Methoden zur Quantifizierung von Grundwasser-Oberflächenwasseraustausch, insbesondere unter Verwendung von DTS. In einem Projekt des USGS ist ein DTS-System im Einsatz und es bestehen langjährige Erfahrungen in der Verwendung von Wärme als natürlicher Tracer in Grundwasser-Obverfächenwassersystemen. In der ersten Phase des Projects ist eine Einführung in die Verwendung von DTS-Systemen an einem Feldstandort des USGS geplant. In der zweiten Phase soll ein DTS-System in einem Grundwasser- Seesystem und einem Moor-Bachsystem in Deutschland eingesetzt werden, um die räumlichen und zeitlichen Austauschmuster zu charakterisieren und deren Auswirkungen auf die Seeversauerung und den Nährstoffexport aus dem Moor abzuschätzen.