ZMT - Leibniz Zentrum für Marine Tropenforschung

Dynamik im tiefen Untergrund

Weltweit fließt Grundwasser an den Küsten vom Land ins Meer. Unter Sandstränden mischen sich Süß- und Meerwasser in unterirdischen Ästuaren (STEs). Diese natürlichen biogeochemischen Reaktoren steuern den Eintrag von Kohlenstoff, Nährstoffen und Spurenelementen ins Meer. An Stränden mit starkem Wellen- und Gezeiteneinfluss sind diese Prozesse besonders dynamisch. In Küsten- und Erdsystemmodellen sind solche energiereichen STEs bislang kaum erfasst.

Von lokalen Erkenntnissen zu globalen Mustern

Die DFG-Forschungsgruppe DynaDeep unter Leitung von Gudrun Massmann (Universität Oldenburg) untersucht die physikalischen, biogeochemischen und mikrobiellen Prozesse in diesen Systemen. Unser Teilprojekt P7 überträgt lokale Erkenntnisse auf die globale Ebene und zeigt, wie STEs Wasser- und Stoffflüsse regulieren.

Ziele und Herausforderungen

Wir quantifizieren weltweit die Süß- und Salzwasserflüsse durch sandige STEs, ermitteln die Verweilzeiten von Wasser und gelösten Stoffen und untersuchen, wie der Klimawandel diese Flüsse verändert. Herausforderungen sind die komplexe innere Struktur der STEs, die Variabilität energiereicher Strände und die Übertragung detaillierter lokaler Modelle auf die globale Ebene.

Methoden und Vorgehen

Das Projekt verbindet globale Datensynthese, numerische Modelle und maschinelles Lernen. Eine globale Stranddatenbank mit Morphologie, Durchlässigkeit und Aquifertiefe bildet die Vielfalt der Küsten ab. Diese Daten fließen in STE-Simulationen zu Grundwasserströmung, Salzmischung und Verweilzeiten ein. Die Simulationen trainieren empirische Modelle, die das Verhalten der STEs weltweit effizient vorhersagen.

Erwartete Ergebnisse

Das Projekt erstellt globale Karten heutiger und künftiger Süß- und Salzwasserflüsse durch sandige STEs. Sie bilden die Grundlage, um Nährstoff- und Elementeinträge ins Meer abzuschätzen und zu verstehen, wie der Klimawandel diese verborgenen Küstenreaktoren bis 2100 verändern könnte.