Juniorprofessur für Strömungs- und Transportmodellierung in der Geosphäre – Bodenphysik und Ökohydrologie
An der Grenzfläche zwischen Atmosphäre und Geosphäre findet ein ständiger Umsatz von Energie, Masse und Stoffen statt. Diese „Kritische Zone“ ist der Bereich, in dem Regenwasser in den Boden infiltriert oder oberflächlich abfließt, wo sich zeigt, wieviel Wasser für Pflanzen verfügbar ist oder mit welchen Stofffrachten es ins Grundwasser verlagert wird. Hier werden organische und anorganische Stoffe umgewandelt, fixiert oder freigesetzt. Ökosysteme und menschliches Handeln nutzen und verändern diese und weitere Prozesse der Wasser- und Stoffkreisläufe auf verschiedenen Skalen.
Angesichts großer globaler Änderungen und Herausforderungen im Anthropozän untersucht unsere Arbeitsgruppe das Zusammenspiel von Wasser-, Energie- und Stoffflüssen und der Entwicklung von Landschaftssystemen. Dazu haben wir fachliche Expertise in Bodenkunde und Bodenphysik, Ökohydrologie und Landschaftsanalyse. Technisch decken wir den gesamten Bereich von in-situ Erhebungen, Messungen und Experimenten, über Laboranalytik bis zur raum-zeitlichen Datenanalyse und numerischen Modellierung ab. Das erlaubt uns Grundlagenforschung und Theorieentwicklung mit praktischen Anwendungen und Problemlösungen für die Prozesse der „Kritischen Zone“ zu verbinden.
Kernthemen unserer Arbeitsgruppe sind dabei insbesondere die Entwicklung und das Wirken von Strukturen im Boden, wie sich diese durch Eingriffe, Landnutzung und Klimaentwicklungen verändern, sowie wie und wann diese das Systemverhalten dominieren können. Daran anknüpfend geht es vor allem um Infiltration, Abflussbildung und Erosion sowie um hydrologische Konnektivität, Wasserverfügbarkeit und die Bewertung von Umwelt-Systemeigenschaften von Landschaften mit starkem Nutzungsdruck.
In der Lehre im Fachgebiet Geoökologie decken wir Pedologie (Bodenkunde und Bodenphysik) und terrestrische Ökohydrologie (Prozesshydrologie von der Porenskale bis zum Einzugsgebiet) ab.
Team
Lehrstuhlinhaber
- Jun.Prof. Dr. Conrad Jackisch
Mitarbeiter
- Dr. Anne Routschek
- M. Sc. Sean Adam
- Dr. Annelie Ehrhardt
- Bernt Hahnewald
Aktuelle Projekte
- Lösungsorientierte Untersuchungen zu erhöhten DOC-Austrägen aus Böden sächsischer Trinkwassereinzugsgebiete (Talsperre Sosa, LfULG)
- Methodische Entwicklung von Probenahme- und Analyseverfahren zum Boden-Kohlenstoff Monitoring in Sachsen (LfULG)
- Multiscale Soil Carbon and Water Cross-Lab-Field Experiment – Monitoring und Explorationssystem für räumlich und zeitlich dynamische Kohlenstoffeinlagerung und Wasserverfügbarkeit im Boden (SAB, EFRE)
- CrossLab touchSWAP – Das System Boden-Wasser-Pflanze-Atmosphäre greifbar machen
- Quellenbezogene Steuerung und Behandlung sächsischer Bergbauwässer – Charakterisierung und Steuerungsmöglicghkeiten dynamisch konnektiver Abflusssysteme im Altbergbau (Dr.-Erich-Krüger-Stiftung)
- Ableitung von physikalischen Erosionseigenschaften von Bergbauaufbereitungsrückständen mit kleinskaligen, laborfähigen Experimenten (Wismut)
- Drohnensaat
Präzise Messungen im Labor und Feld
Unsere Forschungsgruppe bietet ein breites Spektrum an analytischen Leistungen in den Bereichen Bodenphysik, Bodenwasserdynamik, Stofftransport, Erosion und Landschaftsentwicklung.
Wir freuen uns auf Ihre Anfrage für Kooperationen oder Unterstützung bei der Suche nach Lösungen für die Herausforderungen im Anthropozän.
Feldexperimente
- Bodenkundliche und bodenphysikalische Erhebungen und Probenahme
- Beregnungsexperimente zur Identifikation zentraler Steuerungsgrößen/-elemente von Infiltration und Bodenerosion
- Ökohydrologisches und hydropedologisches Monitoring von Systemzustandsdynamik (z.B. Bodenwasser, Matrixpotenzial, Wasserbilanzen)
- Angewandte oberflächennahe Geophysik
Laboranalysen
- Korngrößen/Textur, Lagerungsdichte und Kohlenstoffgehalt (basierend auf Siebung, Köhn-Apparat, Pario+, Helium-Pycnometer, SoliTOC Cube, multi EA 2000)
- Vollständige Analyse der Bodenwasserretention und hydraulischer Charakteristika mit ungestörten Stechzylinderproben (gesättigte und teilgesättigte hydraulische Leitfähigkeit, Retentionskurven basierend auf KSAT, HYPROP2, WP4C, Drucktöpfen, Sandbox)
- Experimentelle Erweiterung der Analyseinstrumente für spezifische Forschungsfragen
- Konzentration Stabiler Isotope des Wassers (∂2H/∂18O in flüssigen und gasförmigen Proben basierend auf Picarro L2130-i)
- Microerosionsexperimente (Wind und Water)
- Laborlysimeter
Landschafts- und Datenanalysen
- Felderhebungen und GIS-basierte Landschaftsanalyse
- Erhebung und Management von Monitoringdaten, sowie Analyse der Eigenschaften der Zustandsdynamik
Feldmesstechnik
- Freiland-Messstationen für Bodenfeuchte und Matrixpotenzial sowie meteorologische Randbedingungen inkl. automatischer Datenaufzeichnung
Problemangepasste Sensorik und Datenerfassung im Feld zur Ableitung und Analyse der Zustandsdynamik - Beregnungsanlagen zur Infiltrations- und/oder Bodenabtragsmessung
- Haubeninfiltrometer
Druckabhängige Infiltrationskapazität nahe Sättigung - Abflussmessungen und Pegelstandsmonitoring
Mobile Messwehre, Wasserstandslogger, Nivus FlowStic ADC für Fließprofilmessungen in Fließgewässern bis 1,2 m Tiefe - Oberflächennahe (Time-lapse) Geoelektrik
Åbem Terrameter mit 64 polarisierenden und nicht-polarisierenden Elektroden - Bodenbeprobungen mit Profilansprache
Manuelles Bodenbeprobungsequipment und Rammkernsonde für problemangepasste Probenahme und Sondierung
Laboraustattung
- HYPROP 2 von METER
Wasserretentionsfuktion und teilgesättigte hydraulische Leitfähigkeit +20 hPa bis -1.200/-2.400 hPa - WP4C von METER
Wasserretentionsfuktion -1.000 hPa bis -3.000.000 hPa - KSAT von METER
gesättigte hydraulische Leitfähigkeit - SoliTOC Cube von Elementar
Kohlenstoffbestimmung in Böden u. org. Auflagehorizonten nach DIN 19539 oder EN 15936/ISO 10694 - multi EA 2000 Analytik Jena
TIC, TOC, S-Bestimmung in Feststoffen - Alpha II FT-mIR Spektrometer von Bruker
Totale diffuse Reflexions midIR FT Spektroskopie für Bodenproben - Pario+ von METER
Korngrößenverteilung, Bodenartbestimmung - KÖHN-Apparatur
Korngröße, Bodenartbestimmung - Drucktöpfe u. Sandbox (pF 0 bis 4,7)
Porengrößenverteilung, Hygroskopizität nach Mitscherlich - Helium-Pycnometer
Feststoff-Dichtebestimmung - Trocken-Sandsiebung, Naßsiebung, Probenteiler Retzsch
Bestimmung von Stoffeigenschaften - Probenvorbereitung mit Sieben, Mühlen und Trockenschränken
- Säulenanlage (Unterdrucksäulenanlage, koppelbare Säulenanlage)
Stoffaustausch, Sickerwasserprognose - Kapillarregner, Kleinstberegnungsanlagen
Infiltration- und Bodenabtragsmessungen
Aktuelle Publikationen
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=36703928800
https://www.researchgate.net/profile/Conrad-Jackisch
| Hydro-pedotransfer functions: A roadmap for future development | Hydrology and Earth System Sciences Discussions DOI: 10.5194/egusphere-2023-1860 | 2023 (in review) | Weber T.K.D. et al. | Paper |
| Soil water retention and hydraulic conductivity measured in a wide saturation range | Earth System Science Data DOI: 10.5194/essd-2023-74 | 2023 | Hohenbrink T.L., Jackisch C., Durner w., Germer K., Iden S.C., Kreiselmeier J., Leuther F., Metzger J.C., Naseri M. and Peters A. | Paper |
| Encyclopedia of Soils in the Environment – Darcy’s law | Reference Module in Earth Systems and Environmental Sciences DOI: 10.1016/b978-0-12-822974-3.00150-6 | 2022 | Jackisch C. and Kroener E. | Chapt. |
| Preface: Linking landscape organisation and hydrological functioning: From hypotheses and observations to concepts, models and understanding | Hydrology and Earth System Sciences DOI: 10.5194/hess-25-5277-2021 | 2021 | Jackisch C., Hassler S.K., Hohenbrink T.L., Blume Th., Laudon H., McMillan H., Saco P. and van Schaik L. | Paper |
| Estimates of tree root water uptake from soil moisture profile dynamics | Biogeosciences DOI: 10.5194/bg-17-5787-2020 | 2020 | Jackisch, C., Knoblauch, S., Blume, T., Zehe, E. and Hassler, S.K. | Paper |
| Soil moisture and matric potential – an open field comparison of sensor systems | Earth System Science Data DOI: 10.5194/essd-12-683-2020 | 2020 | Jackisch, C., Germer K., Graeff, T., et al. and Durner, W. | Paper |
| Energy states of soil water – a thermodynamic perspective on storage dynamics and the underlying controls | Hydrology and Earth System Sciences DOI: 10.5194/hess-2018-346 | 2019 | Zehe, E., Loritz, R., Jackisch, C., Westhoff, M., Kleidon, A., Blume, T., Hassler, S. and Savenije, H. | Paper |
| How meaningful are plot scale observations and simulations of preferential flow for catchment models? | Vadose Zone Journal DOI: 10.2136/vzj2018.08.0146 | 2019 | Glaser B., Jackisch C., Hopp L. and Klaus J. | Paper |
| On the dynamic nature of hydrological similarity | Hydrology and Earth System Sciences DOI: 10.5194/hess-22-3663-2018 | 2018 | Loritz R., Gupta H., Jackisch C., Westhoff M., Kleidon A., Ehret U. and Zehe E. | Paper |
| Ecohydrological particle model based on representative domains | Hydrology and Earth System Sciences DOI: 10.5194/hess-22-3639-2018 | 2018 | Jackisch C. and Zehe E. | Paper |
Konferenzbeiträge
| How Darcy-scale daemons lead theory developments for soil-water dynamics astray | EGU 2023, 10.5194/egusphere-egu23-12915 | 2023 | Jackisch C. and Hohenbrink T.L. | Poster |
| DOC mobilisation from forest soils governed by intermittent hydrological connectivity of subsurface water pools | EGU 2023, 10.5194/egusphere-egu23-12766 | 2023 | Adam S., Lau M. and Jackisch C. | Poster |
| Proposals How to Unify Structural Heterogeneity and Conceptual Scaling in Hydrologic Modelling | WS Improving the Theoretical Underpinnings of Hydrologic Models | 2022 | Jackisch C. | invitedKey-note |
| Developing an operational forecast system as byproduct of scientific research - an example for inland floods at the German North Sea coast | EGU 2022, 10.5194/egusphere-egu22-3185 | 2022 | Lenz J, Jackisch C (presenting), Burkhard K, Schibalski A, and Schröder B | Poster |
| Initial non-uniform soil water redistribution as inherent hydrological process – from field experiments to model insights | EGU 2022, 10.5194/egusphere-egu22-12777 | 2022 | Jackisch C and Allroggen N | Talk |
| Providing relevant uncertainty information to decision makers: Subjective post-processing of rigorous Bayesian uncertainty assessment of model projections | AGU2020 | 2020 | Jackisch C., Schibalski A., Schröder B., Nowak W. and Guthke A. | virtual Display |
| How to inform decision making under uncertainty? Quantifying and evaluating different sources of uncertainty in environmental modelling | EGU2020 | 2020 | Jackisch C., Schibalski A. and Schröder B. | virtual Display |