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Identifikation, Quantifizierung und Charakterisierung von submarinen Grundwasseraustritten auf der Insel Spiekeroog, Norddeutschland

Tania Röper1, Janek Greskowiak1, Franziska Poeschke2, Jörg Lewandowski2, Gudrun Massmann1
1 Universität Oldenburg
2 Leibnitz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei

O 6.16 in Grundwasser-, Boden- und Oberflächenwasser-Interaktionen

30.05.2014, 18:00-18:20, H19, NW II

Submarine Grundwasseraustritte bilden einen wichtigen Stofftransportweg  zwischen küstennahen Grundwasserleitern und den Ozeanen und treten überall dort auf, wo ein Grundwasserleiter mit einem positiven Gradienten in Richtung Ozean besteht. Sie treten diffus oder lokal auf, dann aber meist heterogen verteilt und sind zeitlich variabel, wodurch eine Lokalisierung von Austrittstellen und direkte Messungen oft schwierig sind.

In dieser Studie wird eine Methode zur Identifikation von lokalen submarinen Grundwasseraustrittstellen mittels Infrarotmessungen präsentiert, die erfolgreich am Nordweststrand der Nordseeinsel Spiekeroog angewendet werden konnte (Röper et al., eingereicht). Dabei wurden zentimetergroße, diskrete Grundwasserquellen im tidal beeinflussten Strandbereich nahe der Niedrigwasserlinie lokalisiert.  Eine Infrarotkamera lässt diese sehr kleinen Quellen, die mit dem bloßen Auge im nassen Strandbereich durch den gleichzeitigen Meerwasserabfluss bei Ebbe nicht zu erkennen sind, aufgrund  des Temperaturunterschieds zwischen Grund- und Meerwasser sichtbar werden. Die Messungen erfolgten in zwei Feldkampagnen im Winter und Sommer, da dann die größten Temperaturunterschiede, also die deutlichsten Signale, zu erwarten waren. Die Grundwasserquellen treten im Untersuchungsgebiet alle 1-2 m entlang der Niedrigwasserlinie auf. Die Temperaturdifferenz zum umgebenden Meerwasser liegt bei 1-5 °C.

Die Grundwasserquellen wurden mithilfe von Porenwasserlanzen beprobt und auf Hauptkat- und –anionen und stabile Wasserisotope analysiert. Die Wasserstoff- und Sauerstoffisotopensignaturen entsprechen den Grundwassersignaturen der Süßwasserlinse, also dem Grundwasserleiter der Insel. Die Austrittsrate wurde mit einem elektromagnetischen Seepagemeter gemessen und über den hydraulischen Gradienten berechnet. Die Austrittsrate liegt bei etwa 420 ml/min.

Die Identifizierung submariner Grundwasseraustrittstellen mithilfe einer Infrarotkamera erwies sich als effektive, nicht invasive und leicht anwendbare Methode, für die schon geringe Temperaturunterschiede von 1-2 °C ausreichen, sofern andere Temperaturquellen, wie z.B. die Sonneneinstrahlung, minimiert werden können.

Die Quantifzierung submariner Grundwasseraustrittsraten liefert einen wertvollen Beitrag für das Verständnis hydrologischer Systeme.



Röper, T., J. Greskowiak, G. Massmann. Detecting small groundwater discharge springs using handheld thermal infrared imagery. Eingereicht bei Ground Water.



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Letzte Änderung 30.10.2013