Engineering Geology

Umfassende Untersuchung der vornehmlichen Wärmetransportprozesse Urbaner Wärmeinseln im Untergrund

  • Contact:

    Dr. Susanne Benz, Prof. Dr. Philipp Blum (AGW)

  • Partner:

    Dr. Peter Bayer, ETH Zürich, Geological Institute, Engineering Geology  

Auf Grund zunehmender Urbanisierung sind die Lufttemperaturen in Städten deutlich erhöht, dieses Phänomen ist unter dem Namen Urbane Wärmeinsel (UHI) bekannt. Es gibt nur wenige Studien die sich mit deren Einfluss auf den Untergrund beschäftigen. Die Temperatur im oberflächennahen Untergrund steigt langsam mit der urbanen Entwicklung an, was zu einer thermischen Anomalie unter Städten führt. Sind diese UHIs im Untergrund nun ein Fluch oder ein Segen? Erhöhte Bodentemperaturen könnten das Wachstum von Pathogenen im Grundwasser begünstigen. Der mögliche Segen wird allerdings oft vernachlässigt. Ein urbaner Aquifer bietet großes Potential den Energiebedarf zu decken und/oder als Energie Speicher zu dienen, indem die enthaltene Wärmemenge zum Beheizen bzw. zur Kühlung durch geothermale Wärmepumpen genutzt wird. Um dieses Potential zu nutzen müssen allerdings die vornehmlichen Wärmetransporte in den Untergrund der UHI verstanden werden. Die Hauptaufgabe dieses Forschungsprojekt ist es nun, alle dominanten, anthropogenen Wärmeströme zu quantifizieren.

Dafür wird ein von K. Menberg entworfenes, statistisches, analytisches Wärmeflussmodell weiterentwickelt. In dem Modell werden mehrere vertikale Wärmeströme von verschiedenen Wärmequellen durch die ungesättigte Zone bis zum Grundwasserkörper berücksichtigt. Durch die räumliche Betrachtung von Grundwassertemperaturen in verschiedenen Städten konnten sieben individuelle Wärmestromflüsse identifiziert werden, die in ihrer Summe den  jährlichen anthropogenen Wärmeflusses in den urbanen Untergrund ergeben. Diese sieben individuellen Wärmeflüsse sind: Erhöhte Oberflächentemperaturen, Gebäude, Geothermie Anlagen, Abwassersysteme, Abwasserleckagen, U-Bahnen und Fernwärmenetze.