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Georadar

Das Forschungsfeld Georadar befasst sich mit der Struktur- und Parameter-Ermittlung des Untergrunds mittels hochfrequenter elektromagnetischer Wellen. Untersuchungsobjekte sind z.B. Grundwasser- und Sedimentsysteme, Landminen oder archäologische Strukturen.

Das Forschungsfeld Georadar befasst sich sowohl mit der Weiterentwicklung des Georadars zur Anwendung von der Erdoberfläche oder vom Bohrloch aus, als auch mit ergänzenden Laboruntersuchungen. Es werden dabei thematische Fragestellungen aus dem Bereich der Sedimentologie, Bodenkunde, Landwirtschaft, Kampfmittel- und Landminensuche, Grundwassererkundung sowie Stofftransport in der ungesättigten Zone nachgegangen, womit das Forschungsfeld zu den beiden Forschungsschwerpunkten terrestrische Sedimentsysteme und Grundwassersysteme beiträgt. Es wird dabei an der Verbesserung der Auflösung von 3D Strukturen, gearbeitet, um beispielsweise Sedimentstrukturen oder kleinräumige Boden- und Aquiferheterogenitäten abzubilden. In Zukunft soll auch besonderes Augenmerk auf die Erfassung dynamischer Prozesse wie beispielsweise dem Übergangsbereich zwischen Grundwasser und ungesättigter Zone gelenkt werden mit dem Ziel, hydraulische Eigenschaften des Untergrunds abzuleiten und damit den Nähr- und Schadstoffeintrag ins Grundwasser sowie den Gasaustausch zwischen Grundwasser und Atmosphäre zu verstehen und vorhersagen zu können. Hierbei ergänzen sich das Georadar und die beiden anderen in der Sektion angewendeten Messverfahren und das Georadar liefert beispielsweise wertvolle Strukturinformation für die Inversion von Geoelektrik- oder NMR-Daten. Die systematische Untersuchungen der hochfrequenz-elektromagnetischen Eigenschaften von Proben dient zum einen dazu, eine breite Datenbasis für die Simulation der elektromagnetischen Wellenausbreitung zu generieren, als auch die Beziehungen zwischen den elektromagnetischen Materialeigenschaften und bodenkundlichen sowie hydraulischen Eigenschaften, wie beispielsweise das Wasserretentionsvermögen zu beschreiben, und damit die quantitative Interpretation von Georadardaten zu unterfüttern.

Aktuelle Projekte

  • HOPE
    Untersuchung von Störungen in Neuseeland
  • Counter IED 3
    Generierung von synthetischen Musterdaten für die Kampfmitteldetektion mittels Georadarsensoren
  • KiSNeT
    Königshafen Submariner Grundwasser-Austritts Netzwerk
  • Dielektrische Spektroskopie
    Untersuchung der hochfrequenten elektromagnetischen Eigenschaften von Böden und Sedimenten
  • Geführte Radarwellen
    Technisch-methodische Entwicklung eines Verfahrens zur hochauflösenden Bestimmung der  oberflächennahen Wassergehaltsverteilung

Abgeschlossene Projekte

  • SIMAR
    Strukturell gestützte Inversion von Magnetresonanz und Geoelektrikdaten anhand von Georadar
  • Bodenfeuchte
    Bodenfeuchte-Monitoring von Testflächen
  • Counter IED 1 & 2 
    Entwicklung eines Bodenbewertungsverfahrens für Georadarsensoren im Rahmen der Suche nach IEDs (Improvised Explosive Devices - Sprengfallen)
  • Humanitäres Minenräumen
    Bodeneinflüsse auf die sensorgestützte Landminensuche
  • Subrosion
    Untersuchung von Karst- und Subrosions-Strukturen mit elektromagnetischen Methoden

Aktuelle Publikationen (Auswahl)

  • STADLER, S. & IGEL, J. (2022): Developing Realistic FDTD GPR Antenna Surrogates by Means of Particle Swarm Optimization. - IEEE Transactions on Antennas and Propagation
  • JIANG, C., IGEL, J., DLUGOSCH, R., MÜLLER-PETKE, M., GÜNTHER, T., HELMS, J., LANG, J. & WINSEMANN, J. (2020): Magnetic resonance tomography constrained by ground-penetrating radar for improved hydrogeophysical characterisation.- Geophysics 85(6), JM13-JM26.
  • TANNER, D.C., BUNESS, H., IGEL, J., GÜNTHER, T., GABRIEL, G., SKIBA, P., PLENEFISCH, T., GESTEMANN, N. & WALTER, T. (2019): Chapter 3: Fault detection. - In: Understanding faults - Detecting, Dating, and Modeling, Tanner, D. & Brandes, C. (ed.), p. 81-146
  • BRANDES, C., IGEL, J., LOEWER, M., TANNER, D., LANG, J., MÜLLER, K. & WINSEMANN, J. (2018): Visualisation and analysis of shear-deformation bands in unconsolidated Pleistocene sands using ground-penetrating radar. - Sedimentary Geology, 367, 135-145
  • LOEWER, M., GÜNTHER, T., IGEL, J., KRUSCHWITZ, S., MARTIN, T. & WAGNER, N. (2017): Ultra-broadband electrical spectroscopy of soils and sediments - A combined permittivity and conductivity model. - Geophysical Journal International, 210, 1360-137
  • LANG, J., SIEVERS, J., LOEWER, M., IGEL, J. & WINSEMANN, J. (2017): 3D architecture of cyclic-step and antidune deposits in subaqueous fan and delta settings: Integrating outcrop and ground-penetrating radar data. - Sedimentary Geology, 362, 83-100
  • LOEWER, M., IGEL, J. & WAGNER, N. (2016): Spectral Decomposition of Soil Electrical and Dielectric Losses and Prediction of In Situ GPR Performance. - IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 9 (1): 212-220
  • TAKAHASHI, K., IGEL, J., PREETZ, H. & SATO, M. (2014): Influence of Heterogeneous Soils and Clutter on the Performance of Ground-Penetrating Radar for Landmine Detection. - IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 52,6, 3464-3472
  • IGEL, J., GÜNTHER, T. & KUNTZER, M. (2013): Ground-penetrating radar insight into a coastal aquifer: the freshwater lens of Borkum Island. - Hydrology and Earth System Sciences, 17, 519-531, 2013

Ansprechpartner

Dr. Jan Igel
 +49 511 643-2770

Mitarbeiter

Sam Stadler

Stephan Schennen

Dr. Thomas Günther

Dieter Epping

Vitali Kipke

Robert Meyer

Alumni

Holger Preetz

Kazunori Takahashi

Markus Loewer

Moritz Kuntzer

Cynthia Minnich

Marion Miensopust