Forschungsfelder S2

Die Sektion gliedert ihre Arbeiten in vier Forschungsfelder, in denen die einzelnen Projekte oder Teilarbeiten angesiedelt sind. Davon beschreiben drei die hauptsächlichen Methoden Geoelektrik, Georadar und Oberflächen-NMR. Methodenübergreifend und verbindend bietet das Forschungsfeld Modellierung und Inversion die dafür nötigen Algorithmen an.

Geoelektrik

Geoelektrische und niederfrequente elektromagnetische Messungen werden für die Strukturerkundung und das Prozessmonitoring eingesetzt. Die Arbeiten umfassen sowohl kleinräumige Untersuchungen nahe der Erdoberfläche als auch die Erkundung tiefliegender Strukturen. Die Messungen erfolgen an der Erdoberfläche und auf vertikalen Elektrodenstrecken in Bohrungen sowie zwischen Bohrungen und zwischen Bohrungen und der Erdoberfläche. Dabei kommen insbesondere galvanische, aber auch kapazitive und induktive Ankopplungen zum Einsatz. Moderne Modellierungs- und Inversionsalgorithmen, die u.a. die Einbindung von A-priori-Informationen sowie die Verknüpfung verschiedener Methoden ermöglichen, sind für die Auswertung erforderlich. Technische Neu- und Weiterentwicklungen sind Grundlage für eine hohe Datenqualität, die wiederum die Basis für eine aussagekräftige Interpretation der Messergebnisse darstellt.

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Oberflächen-NMR

Oberflächen-NMR (Nuklear-Magnetische Resonanz) ist die geophysikalische Variante der in der Medizin bekannten Magnetresonanz Tomographie (MRT). Mittels Oberflächen-NMR-Messungen können hydrogeophysikalische Parameter wie Wassergehaltsverteilungen und hydraulische Leitfähigkeiten abgeleitet werden. Das Forschungsfeld beschäftigt sich mit der Weiterentwicklung der Methode hinsichtlich verbesserter Prozessingalgorithmen, innovativer Messsequenzen und Messanordnungen inklusive der Entwicklung neuer Messsysteme. In Vernetzung mit den anderen Forschungsfeldern, speziell dem Feld ‚Modellierung und Inversion‘, werden neue Methoden zur (gemeinsamen) Modellierung und Inversion von Oberflächen-NMR-Daten mit Georadar und Geoelektrik entwickelt.

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Georadar

Der Schwerpunkt des Forschungsbereichs liegt zum einen in der methodischen Weiterentwicklung des Georadars im Einsatz von der Oberfläche oder von Bohrlöchern aus und beinhaltet sowohl eine Weiterentwicklung der Messtechnik als auch der Auswerteverfahren. Zur Untersuchung grundlegender Phänomene und zur Unterstützung quantitativer Aussagen werden ergänzende Untersuchungen dielektrischer Eigenschaften von Bodenproben im Labor mittels dielektrischer Spektroskopie durchgeführt. Ein großer Teil der thematischen Fragestellung stammt aus dem Bereich Hydrogeophysik, wie etwa die hochauflösende Untersuchung der Wasserverteilung und Dynamik der vadosen Zone oder die Erkundung von Aquiferstrukturen, aber es werden auch strukturgeologische, sedimentologische, bodenkundliche und archäologische Fragestellungen oder die Kampfmittelsuche mittels Georadar untersucht.

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Modellierung und Inversion

Das Forschungsfeld beschäftigt sich mit modernen Modellierungs- und Inversionsalgorithmen auf der Basis von Finiten Differenzen oder Finiten Elementen. Es bedient dabei der in der Sektion verankerten Methoden (Geoelektrik, Georadar, Oberflächen-NMR und induktive Elektromagnetik) und verknüpft diese miteinander. Viele Entwicklungen haben einen direkten Bezug zum Forschungsschwerpunkt ‚Grundwassersysteme‘, andere sind für die strategische Ausrichtung der Sektion wichtig.

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