Wirtschaftliche und technische Bewertung von Bodenwasserrückhaltern und Bodenmineraladditiven auf ihre mögliche Verwendung zur Minderung von Wasserknappheit und Auswirkungen des Klimawandels.

Stipendiatin/Stipendiat: Michal Spitalniak

Die Auswirkungen des Klimawandels auf die Umwelt, einschließlich des Lebens der Menschen, sind spürbar. Immer häufiger auftretende Probleme mit dem Zugang zu Wasser und auftretenden Dürreperioden wirken sich insbesondere auf die Landwirtschaft und die Sicherheit ziviler Erdbauten aus. Ziel meines Projektes ist es daher, die Wirksamkeit von Bodenwasserspeichern und Bodenmineraladditiven zu bewerten, um effizientere Wassersparmethoden zu entwickeln. Dazu wird eine Metadatenanalyse von Bodenadditiven durchgeführt. Die erwähnte Wirksamkeit wird mit Daten zum Klimawandel und anderen Prozessen im Boden in Verbindung gebracht. Besonders Prozesse, die von Bodenfeuchte und Bodenwärme abhängen. Darüber hinaus werden Kenntnisse über die möglichen Vorteile der Verwendung von Bodenadditiven zur Minimierung der Auswirkungen des Klimawandels und des Risikos der Wasserknappheit für Umwelt und Gesellschaft vermittelt. Die Wirksamkeit der Bodenwasserrückhalte- und Bodenwasserspeicherfähigkeiten wird durch den Klimawandel beeinträchtigt. Daher wäre es sehr interessant zu lernen, wie man Daten aus Klimamodellen verwendet und wie man sie unter realen Bedingungen interpretiert. Es ist wichtig, eine Lösung für zukünftige Wasserknappheitsprobleme vorzubereiten.

Aufgrund der Realisierung der Projektziele wurde eine Metaanalyse der Daten durchgeführt. Die Datenanalyse basierte auf wissenschaftlichen Veröffentlichungen und Berichten über Bodenadditive. Weitere erhaltene Ergebnisse wurden für die mathematische Modellierung von TRAIN-, DAISY- und BROOK90-Modellen verwendet. Diese Modelle werden zur Modellierung von Klimawandelprozessen und deren Auswirkungen auf Bodenfeuchte und Bodentemperatur verwendet. Zusätzlich wurden die Ergebnisse von Tests, die in einem geotechnischen Labor durchgeführt wurden, verwendet, um die gesammelten und aufbereiteten Daten zu verifizieren. Für die Studie wurden drei verschiedene Bodentypen und acht Bodenadditive verwendet. Die Forschung wurde unter Verwendung der TDR-Technik (Time Domain Reflectometry) und von Bodentensiometern zur Messung des Bodenmatrizenpotentials durchgeführt.

Die Untersuchung bestätigte die Möglichkeiten von Bodenadditiven. Dennoch haben sie bewiesen, dass das größte Potenzial einer neuen Generation von Bodenadditiven gegenübersteht, fortschrittlichen Lö-sungen wie wasserabsorbierendem Geokomposit. Im Allgemeinen führt die Verwendung der meisten mineralischen Bodenadditive zu einer Erhöhung der Bodenfeuchtigkeit. Es ist jedoch zu beachten, dass der Boden nach Gebrauch kontaminiert werden kann. Biokohle erwies sich als der beste Bodenzusatz unter den Mineralzusätzen. Das beste synthetische Additiv ist jedoch ein wasserabsorbierendes Geo-komposit. Bei der Arbeit an mathematischen Modellen hat sich herausgestellt, dass sich Bodenadditi-ve positiv auf die Bodenwasserbewirtschaftung auswirken können. Ihre Verwendung verlangsamt näm-lich den Wasserverlust im Boden, was sich in weniger Stress für Pflanzen, weniger Wasserverbrauch und höheren Erträgen niederschlägt. Insbesondere in den Schlüsselmonaten für die Pflanzenentwick-lung, d. H. Im Mai und Juni.

Förderzeitraum:
06.02.2019 - 05.09.2019

Institut:
Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
Geographisches Institut
Hydrogeographie und Klimatologie

Betreuer:

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