Project

Discipline

Monitoring; Urban Heat Island; Groundwater; Geothermics; Simulation

Lead
Das Zusammenwirken vieler Faktoren, wie z.B. Wärmeabstrahlung von Gebäuden, führt zu einem urbanen Mikroklima mit erhöhten Temperaturen in der Atmosphäre. Während dieses Phänomen der Urbanen Wärmeinseln weitreichend bekannt ist, betrachtet man fast ausschließlich die atmosphärischen Effekte. Allerdings auch im Untergrund entstehen weit ausgedehnte Temperaturanomalien, die sich dynamisch entwickeln und sich ausgehend vom Stadtzentrum sowohl lateral als auch in die Tiefe ausbreiten.
Lay summary
Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts Die wesentlichen Prozesse, die zur Ausbildung von urbanen Wärmeinseln im Untergrund und somit zu einer langfristigen Erwärmung von oberflächennahen Grundwasserleitern führen, sind kaum untersucht. Ziel dieser Arbeit ist nun, mit Hilfe von Modellierung und Feldmessungen am Beispiel von Zürich und Karlsruhe die räumliche und zeitliche Temperaturentwicklung im Untergrund zu untersuchen. Auf dieser Grundlage werden die kontrollierenden Wärmetransportprozesse herausgearbeitet. Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts Die Ergebnisse unserer Arbeit werden neue Einblicke liefern in den Energiehaushalt im Untergrund von Städten. Wir erarbeiten somit eine wichtige Grundlage zur ökologischen Beurteilung von Grundwasser im urbanen Raum. Ebenso bedeutsam ist die Arbeit im Hinblick auf die geothermische Nutzung der Untergrunds in Städten. Erhöhte Temperaturen stellen ein erhöhtes geothermisches Potential dar und werden idealerweise in ein gezieltes Energiemanagement einer Sadt integriert.

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Last update: 28.11.2012

Communication	Title	Media	Place	Year

As a result of population growth and urbanization, air temperatures in urban regions are significantly elevated, which is known as the so-called Urban Heat Island (UHI) effect. To a lesser extent, research has been dedicated to the thermal impact on the subsurface. The temperature in the shallow urban subsurface slowly increases with urban development, leading to large-scale thermal ano¬malies underground as well. Now, are these subsurface UHIs a blessing or a curse? On the one hand, elevated ground temperatures might promote the growth of pathogens in groundwater. On the other hand, the amount of heat available in such aquifers offers a great potential to cover energy demands and/or storages in urban areas using it for space heating or cooling by means of geothermal heat pump systems. To take advantage of this potential of urban aquifers, the principal heat transport processes in the subsurface urban heat islands have to be comprehensively understood. Hence, the main objective of this research project is to examine the intensity of subsurface UHIs and to quantify all dominant heat fluxes beneath. As study sites, we selected the two cities, Zurich and Karlsruhe, to be able to distinguish between site-specific and universally valid findings. The collaborative project of the two local partners will also benefit from their complementary expertise in field investigation and simulation. The methodological framework is innovative, uses a multi-scale monitoring strategy and process-based analytical and numerical simulations in anthropogenically influenced environments, together with geophysical/hydro¬geological, statistical, engineering and remote sensing techniques.