dc.contributor.author
Ouarghi, Jamal
dc.date.accessioned
2018-06-07T19:31:11Z
dc.date.available
2018-05-15T09:40:25.826Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/6187
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-10386
dc.description.abstract
Eine quantitative Darstellung des Energiehaushalts an der Oberfläche unter
Ein-fluss des Klimas und Landnutzung ist von entscheidender Bedeutung bei den
An-passungsstrategien in Bezug auf die klimatischen Veränderungen und ihren
Ein-fluss auf die Boden- und Grundwasserökosystemen. Anhand der
Emissionsszena-rien nach IPCC (2007) zeigt sich das Risiko, dass die
Lufttemperatur in den nächs-ten 100 Jahren um 2 bis 4 °C ansteigt. Die
Landnutzungsänderung in der Vergan-genheit hat anhand mehrere Studien zur
signifikanten Änderungen in Wärme-haushalt an der Oberfläche und im Untergrund
geführt. Die Methodik der vorliegenden Arbeit basiert auf einer numerischen
Modellierung des Wärmehaushalts an der Oberfläche (ParFlow-CLM) unter Einfluss
des Klimas und der Landnutzung in den Modellgebieten Dahlem und Moabit in
Berlin Die Si-mulation erfolgt mithilfe von auf 2 m² vereinfachten
geologischen Profile von 15 m und 10 m Tiefe jeweils für die Modellgebiete
Dahlem und Moabit. Die Landnutzun-gen für die Simulation sind nach der
Klassifikation der Internationalen geospheren und biospheren Programme (IGBP)
definiert. Die Simulationsdauer ist ein Jahr. Ziel ist es, den Einfluss des
Klimas, der Landnutzung, der Bodenarten und des Grund-wasserflurabstands auf
den Energiehaushalt an der Oberfläche quantitativ darzu-stellen. Der zweite
Teil dieser Arbeit beinhaltet die Simulation der Grundwassertempera-
turentwick¬lung in 150 Jahren (1951-2100) nach zwei Erwärmungsszenarien. Das
erste Erwärmungsszenario entspricht dem von 1951 bis 2012 gemessenen Boden-
temperatur-Anstieg (Messstation botanischer Garten: 2 C°/100 und Messstation
Tempelhof: 4,7 °C/100). Bei dem zweiten Szenario handelt sich um ein extremes
Szenario mit einer Verdopplung der Erwärmungsrate in den Jahren 2012 bis 2100.
Für diese Simulationen wurde ein 1D-gekoppeltes Bodenwasserhaushalt- und
Wärmetransportmodell entwickelt. Die Anpassung und Validierung der Modellie-
rungsergebnisse beziehen sich auf die in den Modellgebieten Dahlem und Moabit
gemessene Boden- und Grundwassertemperatur. Die Ergebnisse der Simulation
präsentieren die Entwicklung der Boden- und Grundwassertemperatur und der Bo-
denwärmeströme nach zwei Szenarien und geben Abschätzungen über den kon-
vektiven Wärmetransport. Der Einfluss der anthropogenen Wärme auf die
Grundwassertemperaturprofile wur-de mithilfe eines 2D-Wärmetransportmodells
verdeutlicht. Die Simulation stellt den Einfluss eines Kellers von 3 m Tiefe
und 5 m Breite und durchschnittlichen Tempe-ratur von 17 °C auf die
Grundwassertemperatur dar. Dabei wird die Wechselwirkung zwischen dem Klima
und der unterirdischen Wärmequellen dargelegt. Die Ergeb-nisse der
Simulationen erklären die Verteilung der anthropogenen Wärme im Grundwasser
unter Einfluss der Lufttemperaturerhöhungsszenarien. Die Ergebnisse der
Energiehaushaltsimulationen zeigen, dass neben der Landnut-zung auch die
Bodeneigenschaften und der Bodenwassergehalt eine große Rolle im
Energiehaushalt an der Oberfläche spielen. Ferner beeinflusst das Grundwasser
den Energiehaushalt an der Oberfläche ab einem Flurabstand von 3 m bis 5 m.
An-hand der durchgeführten Wärmetransportsimulationen kann der Einfluss des
Luft-temperaturanstiegs und Urbanisierung die Grundwassertemperatur in einer
Tiefe von über 100 Meter erreichen.
de
dc.description.abstract
A quantitative representation of the energy balance at the surface under the
influ-ence of the climate and land use is of crucial importance in the
adaptation strategies with regard to the climatic changes and their influence
on the soil and groundwater ecosystems. Based on the IPCC emission scenarios
(2007), there is a risk that the air temperature will rise by 2 to 4 °C over
the next 100 years. The land-use change in the past has led to several studies
on significant changes in heat balance on the surface and in the subsoil. The
methodology of the present thesis is based on a numerical modeling of the heat
balance at the surface (ParFlow-CLM) under the influence of climate and land
use in the model areas of Berlin-Dahlem and Moabit. The simulation is carried
out using geological profiles of 15 m and 10 m depth, simplified to 2 m², for
the Dahlem and Moabit model areas. The land use for the simulation is defined
according to the classification of the International Geosphere-Biosphere
Program (IGBP). The simu-lation period is one year. The aim is to
quantitatively illustrate the influence of cli-mate, land use, soil types and
groundwater interspace on the energy balance at the surface at the surface.
The second part of this work involves the simulation of the groundwater
temperature development in 150 years (1951-2100) after two heating scenarios.
The first heating scenario corresponds to the rise in soil temperature
measured between 1951 and 2012 (measuring station Botanischer Garten: 2 °C/100
and measuring station Tempelhof: 4.7 °C/100). The second scenario is an
extreme scenario with a doubling of the heating rate in the years 2012 to
2100. A 1D-coupled groundwater household and heat transport model was
developed for these simulations. The adaptation and validation of the modeling
results refer to the ground and ground water temperature measured in the model
areas Dahlem and Moabit. The results of the simulation pre-sent the
development of soil and groundwater temperature and ground heat flows
according to two scenarios and provide estimates of the convective heat
transport. The influence of anthropogenic heat on the groundwater temperature
profiles has been clarified using a 2D heat transport model. The simulation
shows the influence of a basement of 3 m depth and 5 m width and an average
temperature of 17 °C on the ground water temperature. The interaction between
the climate and the subter-ranean heat sources is explained. The results of
the simulations explain the distri-bution of anthropogenic heat in groundwater
under the influence of climate warm-ing scenarios. The results of these energy
balance simulations show that, in addition to land use, the soil properties
and the soil water content play a major role in the energy balance at the
surface. The groundwater only affects the energy balance at the surface at a
depth between 3 and 5 m to the water table. The rise in groundwater
temperature due to climate warming and urbanization can reach more than 100
meters.
en
dc.format.extent
XIV, 100 Seiten
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
Groundwater temperature
dc.subject
Climate change
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::550 Geowissenschaften, Geologie::550 Geowissenschaften
dc.title
Einfluss des Klimas und der Landnutzung auf den Energiehaushalt an der
Oberfläche sowie die Boden- und Grundwassertemperatur
dc.contributor.contact
ourja@gmx.de
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Michael Schneider
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Gunnar Nützmann
dc.date.accepted
2017-10-26
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000107081-1
dc.title.translated
Influence of the climate and land use on the energy balance at the surface and
temperature of soil and groundwater
en
refubium.affiliation
Geowissenschaften
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000107081
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000023700
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free
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open access