Projektbeschreibung
Den Zustand von Flüssen anhand der Erforschung des Transports reaktiver Substanzen verbessern
Die Qualität des Flusswassers wird in hohem Maße von reaktiven gelösten Substanzen beeinflusst, deren Schicksal in erster Linie von der hyporheischen Zone gesteuert wird. Dieser kritische Übergangsbereich zwischen schnell fließendem Flusswasser und der langsameren Strömung in den Poren der Flussbettsedimente schafft ein ideales Umfeld für biogeochemische Reaktionen. Diese Reaktionen übernehmen eine entscheidende Rolle für die Gesundheit der Flussökosysteme. Das Team des ERC-finanzierten Projekts HYPOR verfolgt das Ziel, unser Verständnis dafür zu verbessern, wie die hyporheische Zone zum reaktiven Transport in Flüssen beiträgt und diesen reguliert. Im Rahmen der Arbeit von HYPOR werden räumliche und zeitliche Variationen in verschiedenen Größenordnungen erkundet sowie deren Auswirkungen in innovative Bottom-up-Modelle einbezogen. Anhand dieser Modelle wird die Vorhersage der Wasserqualität in Flüssen optimiert, wobei sie letztlich als Grundlage für Strategien zum Schutz und zur Erhaltung aquatischer Ökosysteme dienen werden.
Ziel
Reactive substances transported in river corridors undergo several transformations having important implications for the fate of toxic chemicals and the health of fluvial ecosystems. Delivery of substances into the slow and geochemically-microbially rich hyporheic zone delays their downstream transport and promotes opportunities for biogeochemical reactions. The resulting delay and reactivity at larger scales are shaped by the ubiquitous heterogeneity of environmental porous media and the temporal fluctuations that typify river corridors which control transport and mixing limitations in the reactive regions of the hyporheic zone. However, the most widespread upscaling pictures neglect these fundamental aspects, assuming either a transient storage in a well-mixed hyporheic zone or pure advective transport along non-interacting hyporheic streamlines. The paradigm of oversimplification leads to severe shortcomings, such as limited transferability of findings and great uncertainty in large-scale predictions.
HYPOR pursues a paradigm-shift: ground the upscaling of reactive-transport in river corridors on the mechanistic knowledge of the hyporheic dynamics. First, we will improve the understanding of heterogeneity and temporal fluctuations controls through comprehensive numerical investigations at small scales. Second, this will allow to quantify, on a physical basis, the stochasticity in the transport and mixing limitations of point-injections (Green functions) as they encounter reactive regions. The stochastic evolutions of Green functions will be the building block of a novel reactive-transport upscaled model to overcome current shortcomings. Yet, the hidden nature of the hyporheic zone leads to uncertainty. Third, HYPOR will exploit the link between small-scale uncertain properties and physics-based upscaling elements in a new uncertainty analysis framework that propagates uncertainty at small scales onto large-scale predictions, quantifying their reliability.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsGastgebende Einrichtung
20133 Milano
Italien