UNSAT-NMR

Grundwasser in ungesättigten Böden und Gesteinen spielt eine entscheidende Rolle bei der Bewirtschaftung von Wasserressourcen, dem Erhalt von Ökosystemen und der Verringerung von Umweltrisiken. Dennoch bleibt das Verständnis darüber, wie Wasser in dieser Zone gespeichert wird und sich bewegt, eine bedeutende wissenschaftliche Herausforderung. Dieses Projekt nutzt eine nichtinvasive geophysikalische Methode, die Kernspinresonanz (Nuclear Magnetic Resonance, NMR), um das Verhalten von Wasser in der ungesättigten Zone besser zu verstehen. NMR ist vor allem aus der medizinischen Bildgebung bekannt, wird hier jedoch in den Umweltgeowissenschaften eingesetzt, um die Verteilung von Wasser in Boden und Gestein zu erfassen, ohne das Material zu verändern. Dadurch ist NMR ein leistungsfähiges Werkzeug zur Untersuchung von Feuchtigkeitsdynamiken im Untergrund. Die Interpretation der Signale aus der komplexen ungesättigten Zone ist jedoch schwierig, genau hier setzt unser Projekt an. Wir untersuchen, wie die innere Struktur von Böden und Gesteinen einschließlich Porengröße, -form und -vernetzung die beobachteten NMR-Signale beeinflusst. Zudem analysieren wir, wie diese Signale verändert werden, wenn verschiedene Flüssigkeiten, wie Wasser und Schadstoffe, innerhalb der Porenräume miteinander interagieren. Durch die Kombination numerischer Simulationen mit Laborexperimenten an natürlichen Boden- und Gesteinsproben entwickeln wir ein verbessertes Rahmenkonzept, um NMR-Daten unter realen Bedingungen richtig zu interpretieren. Unser Ziel ist es, ein präziseres und verlässlicheres Handbuch für diese NMR-Technologie zu schaffen. Die Ergebnisse dieser Forschung werden unser Verständnis von Grundwasserbewegungen, Schadstoffausbreitung und Risiken wie Bodeninstabilität und Hangrutschungen verbessern. Das Projekt fördert außerdem die internationale Zusammenarbeit und die Ausbildung junger Wissenschaftler:innen in der Umweltgeophysik.