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Hydrogeologie (Prof. Dr. O. Schilling)
In der Forschungsgruppe Hydrogeologie wollen wir das konzeptionelle und quantitative Verständnis von Oberflächenwasser-Grundwasser-Wechselwirkungen in verschiedenen Umgebungen verbessern. Wir stützen die Charakterisierung hydrogeologischer und ökohydrologischer Prozesse auf zwei grundlegende Säulen: (a) auf diversen Beobachtungen von hydrologischen und biogeochemischen Flüssen und Prozessen und (b) auf integrierten hydrologischen Oberflächen-Untergrund-Modellen (ISSHM). Einerseits ist die Integration von Beobachtungen, die verschiedene räumliche und zeitliche Skalen repräsentieren, notwendig, um das hochdynamische und komplexe Verhalten von hydrologischen und biogeochemischen Prozessen im Untergrund, an der Oberfläche, in der Atmosphäre und in der Biosphäre zu charakterisieren. Andererseits sind numerische Modelle erforderlich, die alle relevanten Flüsse und Prozesse sowohl an der Oberfläche als auch im Untergrund auf physikalisch basierter Weise simulieren können, um das aktuelle und zukünftige Verhalten hydrogeologischer Systeme zu quantifizieren und vorherzusagen. Um beide Domänen bei der Weiterentwicklung unseres Verständnisses von hydrologischen und biogeochemischen Prozessen in Oberflächenwasser-Grundwassersystemen voll auszuschöpfen, integrieren wir beide Komponenten über modernste Modellkalibrierungs- und Datenassimilationsalgorithmen.
Wir konzentrieren uns derzeit auf die Entwicklung und Anwendung neuartiger hydrologischer Tracer-Techniken und darauf, die Simulation von Oberflächenwasser-Grundwasser-Systemen mit ISSHM durch Kalibrierung gegen Tracer-Daten voranzutreiben. Tracer-Techniken, die wir derzeit entwickeln und einsetzen, umfassen gelöste atmosphärische Edelgase, mikrobielle Informationen basierend auf Umwelt-DNA oder Durchflusszytometrie und natürlich vorhandene radioaktive Tracer wie 222Rn, 37Ar oder 3H/3He. Wir sind besonders daran interessiert, Techniken einzusetzen, die Messungen von Tracern nahezu in Echtzeit online und direkt im Feld ermöglichen.
Wir setzen unsere Techniken in verschiedenen Umgebungen ein, darunter alpine Flusstäler, kurzlebige Bäche in trockenen Regionen, schneedominierte boreale Quellwassereinzugsgebiete und vulkanische Systeme. Besonderes Augenmerk gilt jedoch der Untersuchung der komplexen und dynamischen Oberflächenwasser-Grundwasser-Wechselwirkungen entlang der kiesigen Schwemmflüsse, die zur Trinkwassergewinnung durch Uferfiltration genutzt werden und in der Schweiz rund 30% des gesamten Trinkwassers ausmachen Produktion und in Europa zu über 50 %.
Wir sind der Abteilung Wasserressourcen und Trinkwasser der Eidgenössischen Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz EAWAG angegliedert und arbeiten eng mit mehreren nationalen und internationalen Forschungsinstituten zusammen, insbesondere mit dem Zentrum für Hydrogeologie und Geothermie der Universität Neuchâtel (CH) , das Department of Geology and Geological Engineering der Laval University (CAN) und das Laboratory of Gemicrobial Ecology der Shizuoka University (JP). Unsere Gruppe ist zudem Teil der Swiss Water Earth-Systems PhD School.
Associated Group
Applied and Environmental Geology
Solid knowledge of the near-surface geological and hydrogeological processes becomes increasingly important as the density of populated areas grows. Furthermore, conflicts of interest in land-use pose additional challenges. As a center of competence, the work group Applied and Environmental Geology, is focused on addressing these topics. The group implements a research-based approach to building up in-depth knowledge and developing applied fundamentals in geology, hydrogeology and geotechnics in Northwestern Switzerland and bordering regions. The knowledge and applied fundamentals are transferred by teaching students and consulting cantonal and federal specialist departments. The practical implementation of the applied fundamentals and transfer of the gained knowledge is often based on synergies arising from the group’s broad network of governmental departments and institutions of higher education.