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Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2021-03-01 - 2024-02-29

Der Untergrund von Städten und Siedlungen wird zunehmend als Quelle geothermischer Energie zum Heizen und Kühlen von Gebäuden genutzt. Durch vermehrt auftretende Hitzewellen und einem voranschreitenden Klimawandel wird in den warmen und heißen Monaten mehr Wärme in den Untergrund abgeführt als in den kalten Monaten wieder entnommen wird. Als Konsequenz erwärmt sich der Untergrund und das oberflächennahe Grundwasser zunehmend und sogenannte unterirdische urbane Wärmeinseln (subsurface Urban Heat Islands) bilden sich aus. Dies führt zu Einschränkungen in der weiteren Nutzung oberflächennaher Geothermie, vor allem aber auch zur Beeinträchtigung der Grundwasserqualität und unterirdischer Lebensräume. Ergebnisse aus Laborexperimenten und einige wenige Feldstudien weisen darauf hin, dass ein Anstieg in der Grundwassertemperatur Auslöser ist für eine Kaskade von Effekten, wie beispielsweise (a) den Anstieg der mikrobiellen Aktivitäten, (b) die Zehrung von Sauerstoff, (c) ein Rückgang der Biodiversität im Grundwasser, (d) das Auftreten von anaeroben Prozessen, und damit im Zusammenhang (e) unerwünschte Stoffwechselendprodukte im Wasser und der Bodenluft. Untersuchungen die sich sowohl einer nachhaltigen Energiegewinnung durch oberflächennahe Geothermie widmen als auch der Wasserqualität und Ökologie im urbanen Raum gibt es bis dato nicht. Das Projekt vereint Expertise aus Ökologie, Hydrologie, Geochemie, Geothermie und Stadtplanung, mit dem Ziel, für die Stadt Wien in enger Zusammenarbeit mit den Behörden ein integratives Konzepte für ein unterirdisches Wärme- und Ressourcenmanagement zu entwickeln.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2019-06-01 - 2022-05-31

ClimGrassHydro untersucht in einem weltweit einzigartigen Experiment die Auswirkungen von Dürreereignissen unter verschiedenen Klimaszenarien auf den Wasserhaushalt und die Produktivität von bewirtschaftetem Grünland. Im Rahmen des Projektes sollen die individuellen und kombinierten Auswirkungen von unterschiedlichen Szenarien von Klimaerwärmung, erhöhten atmosphärischen CO2-Konzentrationen und Dürre auf die Ökohydrologie von bewirtschaftetem Grünland untersucht werden, insbesondere, wie sich wiederkehrende Dürrereignisse unter aktuellen und künftigen Klimabedingungen auf die dem Wasserhaushalt zugrundeliegenden Prozesse auswirken.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2019-06-01 - 2022-05-31

Wasser ist die wichtigste Grundlage für unsere Versorgung mit Trinkwasser und Lebensmitteln. Um Wasser zu schützen, wurden bisher vor allem die Mengen und Qualität von Oberflächengewässern und Grundwasser untersucht und überwacht. Die Verfügbarkeit von Wasser in der ungesättigten Zone bleibt dabei aber oft unberücksichtigt, obwohl dieses einen Großteil der Süßwasservorräte ausmacht. Trotz der Kenntnis, dass Änderungen des Klimas einen dramatischen Einfluss auf die Verfügbarkeit von Wasser haben, und folglich auch auf die Ökonomie und Ökologie, wissen wir zu wenig über Grundwasserneubildungsraten in Österreich. Fehlende Mengenangaben beruhen darauf, dass man Raten nicht messen kann oder Vorhersagen aus hydrologischen Modellen oft auf vereinfachten Annahmen bodenhydraulischer Prozesse beruhen. Letztere sind notwendig aufgrund eingeschränkter Rechenkapazitäten, Herausforderungen des Hochskalierens lokaler Prozesse oder fehlender Daten zu bodenhydraulischen Eigenschaften. Zusätzlich müssen wir anhand von Langzeitdaten besser verstehen, wie sich Modellunsicherheiten auf die Vorhersage auswirken. Deshalb beschäftigen wir uns in diesem Projekt mit einer der wichtigsten Herausforderungen zur Abschätzung der Wasserverfügbarkeit in Gebirgsräumen: der Vorhersage von Grundwasserneubildungsraten, deren Variabilität und Unsicherheiten und mögliche Auswirkungen auf eine nachhaltige Wasser- und Landnutzung. Ziel des Projektes ist, Grundwasserneubildungsraten zu bestimmen, deren zukünftige Änderungen unter Berücksichtigung von Unsicherheiten vorherzusagen, und daraus resultierende Konsequenzen für die Landnutzung und das Wassermanagement für Österreich abzuschätzen. Um diese Ziel zu erreichen, ist die Nutzung von Langzeitdaten von 14 Stationen des österreichischen Programms zum Bodenwassermonitoring vorgesehen. Mit neuen Methoden zur Modellkalibrierung und validierung werden wir für diese Stationen mit bis zu 20jährigen Datenreihen bodenhydraulische Eigenschaften, Grundwasserneubildungsraten und Unsicherheitsbereiche der Parameter bestimmen. Lokale Daten und Prozessinformationen gehen in regional hydrologische Modelle ein, um eine Modellvorhersage bezüglich der Grundwasserneubildung und den damit verbundenen Unsicherheiten zu erhalten. Zusätzlich werden wir über die integrative Analyse mit Hilfe von bio-physikalischen, ökonomischen Modellen Aussagen über den Einfluss von Klima- und sozioökonomischen Änderungen auf die Wasserverfügbarkeit, die Landnutzung und landwirtschaftliche Erträge treffen können. Die Ergebnisse des Projektes sind (1) wissenschaftlich basierte mathematische Modelle für unterschiedliche Skalen, mit denen Wasserflüsse und die Bodenwasserbilanz in Österreich bestimmt werden kann, (2) Karten mit Informationen zu Grundwasserneubildungsraten inklusive der Unsicherheiten für Zukunftsszenarien und (3) Empfehlungen für die nachhaltige Nutzung und das Management von Wasserressourcen. Dadurch lassen sich Gebiete identifizieren, in denen es zukünftig aufgrund sinkender Neubildungsraten zur Herausforderung in der Wasserverfügbarkeit und zu möglichen Folgen für die Trinkwasserversorgung und die Landwirtschaft kommen kann.

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