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Upscaling reactive transport in unsaturated media: from the pore to the vadose zone

Descrizione del progetto

Ripensare il flusso dei contaminanti dai pori alle acque sotterranee

La zona vadosa, ovvero l’area insatura tra le superfici terrestri e le acque sotterranee, svolge un ruolo fondamentale nel filtrare i contaminanti e i nutrienti, esercitando un impatto sulle falde acquifere. Sebbene la ricerca in questo campo possa offrire soluzioni sostenibili, i progressi sono ostacolati dalla limitata comprensione del trasporto reattivo nei mezzi porosi insaturi e dalla difficoltà di creare modelli accurati. Il progetto Uplift, finanziato dal CER, si propone di abbandonare la parametrizzazione empirica per creare modelli in scala crescente basati su un’ampia comprensione della dinamica sulla scala dei pori. In particolare, il progetto prevede la ricerca approfondita e l’ampliamento delle conoscenze in merito alla dinamica sulla scala dei pori in condizioni di insaturazione e lo sviluppo di nuovi quadri teorici chiave in grado di catturare e tenere conto di scale e impatti di più vasta portata.

Obiettivo

The vadose zone is the unsaturated region connecting the land surface to groundwater, acting as a filter for nutrients and contaminants and controlling their access to aquifers. Reactive transport in unsaturated porous media is of central importance to our understanding of nutrient cycles and applications such as soil and groundwater remediation. Geological media are heterogeneous across scales, and desaturation leads to complex patterns of air and water and preferential flow channels, enhancing structural heterogeneity. Resolving all scales is unfeasible, severely limiting the capacity of current models to predict field-scale reactivity and the spatial distribution of dissolved reactant plumes in the vadose zone. Uplift proposes a shift in perspective from empirical parameterization to the development of upscaled models rooted in a firm understanding of pore-scale dynamics. The underlying hypothesis is that a framework capable of quantifying subscale mixing limitations, combined with a coarse field-scale description of flow, can significantly improve current models. This requires a better understanding of pore-scale dynamics under unsaturated conditions, along with a theoretical framework capable of capturing their impact at larger scales. Uplift aims to address these challenges by connecting stochastic models of transport to statistical pore-scale features, and combining them with a novel population dynamics framework for reactive transport connecting effective reaction rates to delays due to transport limitations. To support the theoretical developments and complement available data, resolved simulation tools developed in the project will be employed to assess the role of degree of saturation, pore-scale structure, and transient forcings on phase distribution statistics and solute mixing. The proposed framework and its numerical implementation are expected to result in new reactive transport models for the vadose zone with significantly improved predictive power.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2023-STG

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

AGENCIA ESTATAL CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS
Contributo netto dell'UE
€ 1 476 150,00
Indirizzo
CALLE SERRANO 117
28006 Madrid
Spagna
Regione
Comunidad de Madrid Comunidad de Madrid Madrid
Tipo di attività
Research Organisations
Collegamenti
Costo totale
€ 1 476 150,00

Beneficiari (1)