Projekt

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Soil moisture in mountainous terrain and its influence on the thermal regime in seasonal and permanently frozen terrain

Gesuchsteller/in Hauck Christian
Nummer 143325
Förderungsinstrument Projektförderung (Abt. I-III)
Forschungseinrichtung Unité de Géographie Département des Géosciences Université de Fribourg
Hochschule Universität Freiburg – FR
Hauptdisziplin Hydrologie, Limnologie, Glaziologie
Beginn/Ende 01.03.2013 - 31.08.2016
Bewilligter Betrag 220'334.00
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Alle Disziplinen (4)

Disziplin
Hydrologie, Limnologie, Glaziologie
Klimatologie, Atmosphärenphysik, Aeronomie
Bodenkunde
Geophysik

Keywords (8)

soil moisture; mountain regions; freeze and thaw processes; seasonal frost; permafrost; monitoring; geophysical methods; numerical modelling

Lay Summary (Deutsch)

Lead
Bodenfeuchte in Gebirgsregionen und der Einfluss auf das thermische Regime in saisonal und dauerhaft gefrorenem Untergrund (Projekt SOMOMOUNT)
Lay summary

Der Bodenwassergehalt spielt eine wichtige Rolle in den verschiedensten Bereichen der Geowissenschaften, vor allem in Bezug auf die Energie- und Wasserbilanz des Untergrundes und der Atmosphäre, aber z.B. auch bezüglich der Stabilität von Gebirgshängen. Hierbei beeinflusst der Wassergehalt die thermische und hydraulische Leitfähigkeit von ungefrorenem aber auch gefrorenem Untergrund, und er bestimmt die Menge an latenter Wärme die bei Gefrier-und Tauprozessen verbraucht beziehungsweise freigesetzt wird.

Trotz dieser vielfältigen Bedeutung für das Boden-Atmosphäre System gibt es bisher keine ausgedehnten operationellen Bodenwassergehaltsmessungen in Mittel- und Hochgebirgen, in denen saisonaler oder dauerhaft (Permafrost) gefrorener Untergrund vorherrscht. Das Projekt SOMOMOUNT versucht diesen Mangel an Daten sowie dem damit verbundenen ungenügenden Prozessverständnis bezüglich des Einflusses eines räumlich wie zeitlich variablen Wassergehaltes auf das thermische Regime bei Gefrier- und Tauprozessen in den Schweizer Gebirgsregionen auszugleichen.

Die Ziele des Projekts sind wie folgt:

1)  Aufbau eines Bodenfeuchtenetzwerks in verschiedenen Mittel- und Hochgebirgsregionen der Schweiz

2)  Anwendung neuer geophysikalischer Methoden zur Bestimmung der 2-dimensionalen Verbreitung von ungefrorenem und gefrorenem Wasser im Untergrund

3)  Analyse des Einflusses von räumlicher und zeitlicher Variabilität der Bodenfeuchte auf das thermische Regime von teilweise oder vollständig gefrorenem Untergrund unter Verwendung des gekoppelten Wärme- und Massentransportmodells COUP.

Die Kombination dieses neuen operationellen Messnetzes mit geophysikalischen Untergrunddaten sowie einer numerischer Modellierung  aller wichtigen Energie- und Wasserflüsse ermöglicht eine detaillierte Analyse des Einflusses des Bodenwassergehaltes auf die zukünftige Entwicklung des thermischen Regimes in den Gebirgsregionen der Schweiz.

Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 26.10.2012

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Mitarbeitende

Publikationen

Publikation
Monitoring soil moisture from middle to high elevation in Switzerland: Set-up and first results from the SOMOMOUNT network
Pellet Cécile, Hauck Christian (2016), Monitoring soil moisture from middle to high elevation in Switzerland: Set-up and first results from the SOMOMOUNT network, in Hydrol. Earth Syst. Sci. Discuss., 1-36.
Soil Moisture Data for the Validation of Permafrost Models Using Direct and Indirect Measurement Approaches at Three Alpine Sites
Pellet Cécile, Hilbich Christin, Marmy Antoine, Hauck Christian (2016), Soil Moisture Data for the Validation of Permafrost Models Using Direct and Indirect Measurement Approaches at Three Alpine Sites, in Front. Earth Sci., 3, 91.
Warming permafrost and active layer variability at Cime Bianche, Western European Alps
Pogliotti Paolo, Guglielmin Mauro, Creminese Eduardo, Morra di Cella Umberto, Filippa Gianluca, Pellet Cécile, Hauck Christian (2015), Warming permafrost and active layer variability at Cime Bianche, Western European Alps, in The Cryosphere, 9, 647-661.

Zusammenarbeit

Gruppe / Person Land
Formen der Zusammenarbeit
School of Engineering, University of Queensland (Alexander Scheuermann) Australien (Ozeanien)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Austausch von Mitarbeitern
Truebner GmbH (Christof Hübner, Dennis Trebbels) Deutschland (Europa)
- Forschungsinfrastrukturen
- Industrie/Wirtschaft/weitere anwendungs-orientierte Zusammenarbeit
Geophysical Institute/Steinmann-Institut, University of Bonn (Andreas Kemna) Deutschland (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Forschungsinfrastrukturen
Environmental Physics, KTH Stockholm (Per-Erik Jansson) Schweden (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Forschungsinfrastrukturen
- Austausch von Mitarbeitern
Permafrost Monitoring Switzerland (PERMOS) Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Forschungsinfrastrukturen
- Austausch von Mitarbeitern
Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research WSL (Manfred Stähli) Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Austausch von Mitarbeitern
Institute for Meteorology and Climate Research, Karlsruhe Institute of Technology (Norbert Kalthoff) Deutschland (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten

Wissenschaftliche Veranstaltungen

Aktiver Beitrag

Titel Art des Beitrags Titel des Artikels oder Beitrages Datum Ort Beteiligte Personen
11th International Conference on Permafrost (ICOP) Poster Soil Moisture Impacts on the Thermal Regime of Mountain Permafrost 20.06.2016 Potsdam, Deutschland Hauck Christian; Pellet Cécile Nelly;
11th International Conference on Permafrost (ICOP) Vortrag im Rahmen einer Tagung Assessing future water contents in permafrost soils by calibrating permafrost models with temperature and electrical resistivity monitoring data 20.06.2016 Potsdam, Deutschland Pellet Cécile Nelly; Hauck Christian;
11th International Conference on Permafrost (ICOP) Poster Soil moisture data for the validation of permafrost models using direct and indirect measurement approaches at three alpine sites 20.06.2016 Potsdam, Deutschland Pellet Cécile Nelly; Hauck Christian;
General assembly, European Geosciences Union (EGU) Vortrag im Rahmen einer Tagung The effect of temporal variability of soil moisture on mountain permafrost: a combined model and monitoring approach 17.04.2016 Wien, Oesterreich Hauck Christian; Pellet Cécile Nelly;
General assembly, European Geosciences Union (EGU) Vortrag im Rahmen einer Tagung Soil moisture measurements for the calibration of a geophysically based model in mountain permafrost areas 17.04.2016 Wien, Oesterreich Pellet Cécile Nelly; Hauck Christian;
Arbeitskreis (AK) Permafrost, Deutsche Gesellschaft für Polarforschung Vortrag im Rahmen einer Tagung Bodenwassergehalt und Permafrostdegradation: ein Plädoyer für ein Bodenfeuchtemessnetz in Arktis und Hochgebirge 23.01.2016 Hamburg, Deutschland Hauck Christian;
International Conference on Alpine Meteorology (ICAM) Poster Newly installed soil moisture monitoring network at middle and high elevation in Switzerland: setup and first results 31.08.2015 Innsbruck, Oesterreich Pellet Cécile Nelly; Hauck Christian;
International Conference on Alpine Meteorology (ICAM) Poster Soil water content distribution and its influence on the thermal regime of permanently frozen ground at Schilthorn (Swiss Alps) 31.08.2015 Innsbruck, Oesterreich Pellet Cécile Nelly; Hauck Christian;
Swiss Geoscience Meeting Vortrag im Rahmen einer Tagung Quantitative estimation of ice and water content in mountainous terrains using ERT and RST measurements 21.11.2014 Fribourg, Schweiz Pellet Cécile Nelly; Hauck Christian;
Arbeitskreis (AK) Permafrost, Deutsche Gesellschaft für Polarforschung Vortrag im Rahmen einer Tagung Ice and water content assessement in mountain permafrost using geophysical methods 23.10.2014 Wartaweil, Deutschland Hauck Christian; Pellet Cécile Nelly;
4th European Conference on Permafrost (EUCOP) Vortrag im Rahmen einer Tagung Monitoring ice and water content – New developments in permafrost geophysics 18.06.2014 Evora, Portugal Hauck Christian; Pellet Cécile Nelly;
4th European Conference on Permafrost (EUCOP) Vortrag im Rahmen einer Tagung Soil water and ice content validation for permafrost models using direct and indirect measurement approaches 18.06.2014 Evora, Portugal Hauck Christian; Pellet Cécile Nelly;
Swiss Geoscience Meeting Poster Soil moisture quantification in mountain permafrost: A model-data comparison at the Schilthorn 15.11.2013 Lausanne, Schweiz Pellet Cécile Nelly; Hauck Christian;
Arbeitskreis (AK) Permafrost, Deutsche Gesellschaft für Polarforschung Poster Soil moisture monitoring in mountainous terrain and its influence on the thermal regime in seasonal and permanently frozen ground 24.10.2013 Salzburg, Oesterreich Pellet Cécile Nelly; Hauck Christian;


Verbundene Projekte

Nummer Titel Start Förderungsinstrument
136279 The evolution of mountain permafrost in Switzerland 01.11.2011 Sinergia

Abstract

In many geoscientific problems, the water content of the near subsurface plays a major role not only regarding the energy and water budget of the soils and at the atmosphere-subsurface interface, but also regarding stability issues on sloping mountainous terrain. This includes the influence of water content on the thermal and hydraulic conductivity of frozen soil as well as the influence of latent heat during freeze and thaw processes.In spite of this importance, soil moisture is currently not measured operationally at middle or high altitudes, where a seasonally and perennially frozen subsurface (permafrost) prevails. The proposed project will close this gap regarding data availability and process understanding about the influence of spatially and temporally variable water content on the ground thermal regime in the context of freezing and thawing processes.Specifically, the project aims at:1)setting up a network of soil moisture monitoring stations at middle and high altitudes in Switzerland2)applying innovative geophysical approaches to determine the 2-dimensional distribution of liquid water and ice content3)using the coupled heat and mass transfer subsurface model COUP to estimate the influence of temporally and spatially changing soil moisture on the thermal regime of partly and permanently frozen ground.The combination of a new, operationally maintained soil moisture network, novel geophysical approaches for analyzing the spatial variability and the transient subsurface simulations including all important energy and water fluxes will allow a detailed assessment of the influence of temporally varying water content on the future evolution of the subsurface thermal regime in the mountainous regions of Switzerland.
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