Skalenübergreifende Geophysik von Boden-Pflanze-Systemen

Über

Wir entwickeln und wenden hydrogeophysikalische Methoden an, um die Charakterisierung der kritischen Zone zu verbessern, einschließlich der Grundwasserleiter, Torfgebiete, Permafrostböden und landwirtschaftlichen Flächen.

Ein Schwerpunkt ist die Verbesserung der Auflösung kleinskaliger Heterogenitäten im Boden-Pflanzen-System. Die Professur ist eine gemeinsame Berufung des Forschungszentrums Jülich und der Universität zu Köln.

Forschungsthemen

Hydrogeophysik, Hydrologie und Permafrost Geophysik
GPR, GPR Full-Wave Inversion
Elektromagnetische Wellenausbreitung
Geophysikalische Modellierung, Imaging und Inversionstechniken
Geophysik der Feuchtgebiete/ Moore, Umwelt- und Ingenieurgeophysik

Kontakt

Prof. Dr. Anja Klotzsche

IBG-3

Gebäude 16.6z / Raum 3057

+49 2461/61-1796

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Team

Geophysik Standorte

Abbildung 1: Übersichtskarte des Gebiets südlich vom Forschungszentrum Jülich mit den Agrarflächen Selhausen (rote Box, sehe auch Abb. 2) mit den Feldstandort Krauthausen (Blaue Box links oben) und Feldstandort Selhausen (blaue Box in der rote Box). Weiße Pfeile neben den Feldstandort Selhausen zeigen die Standorte der zwei Rhizotronanlagen (sehe auch Abb. 5).

Selhausen Agrarflächen:

Abbildung 2: Oben: Erfassung der EMI Daten erfolgte mit einem Allrad Quad und mehreren EMI Geräten. Unten: EMI Bodenkarte (Einzugsgebiet: 1000 x 1000 x 2m) für die Agrafläche Selhausen (m Rahmen von TERENO, Phenorob und ICOS). Ergebnisse basierend auf Brogi et al. (2018).

Krauthausen Grundwasserleiter:

Abbildung 3: Oben: Bohrlochgeoradar Messung auf dem Krauthausen Testgelänge. Unten: GPR Volle-Wellenform Inversions Ergebnisse für den Krauthausen Grundwasserleiter (70 x 100x 12 m). Dabei wurden die berechnetet Permittivitätswerte umgerechnet in Porosität des Grundwasserleiters (Ergebnisse basieren auf Güting et al. (2017)). In den vergangenen Jahren wurden ebenfalls ERT und SIP Messungen durchgeführt im Rahmen verschiedenster Projekte.

Rhizotron Anlagen:

Mehr Information über die Anlage und die Messungen finden Sie unter diesem Link

Neuigkeiten und Links

Mastertopic projects: High-frequency GPR full-waveform inversion to characterize soil structures inside a lysimeter
PhenoRob field experiments

Georadar Rundtisch Gespräche

Rundtisch Gespräch 2024 Potsdam

Rundtisch Gespräch 2022 Aachen

Die Georadar Rundtisch Gespräche richten sich an Wissenschaftler, Ingenieure und Benutzer des Georadars/GPR mit dem Ziel konstruktiver Diskussion und Analyse neuer Erkenntnisse. Das Ziel des Workshops ist sowohl die Verbreitung von Wissen über die GPR Technologie und ihrer Nutzung als auch die einzigartige Gelegenheit für die Teilnehmer zum Austausch von Ideen über Fortschritte in ihrer Arbeit und Diskussion ihrer ermittelten Ergebnisse.

Publikationen

Lärm, L., Bauer, F.M., van der Kruk, J., Vanderborght, J., Morandage, S., Vereecken, H. Schnepf, A., & Klotzsche, A., 2023, Linking horizontal crosshole GPR variability with root image information for maize crops, VADOSE ZONE JOURNAL 23 (1), 10.1002/vzj2.20293
Lärm, L., Bauer, F.M., Hermes, N, van der Kruk, J, Vereecken, H, Vanderborght, J, Nguyen, TH, Lopez, G, Seidel, SJ, Ewert, F, Schnepf, A, & Klotzsche, A, 2023, Multi-year belowground data of minirhizotron facilities in Selhausen, SCIENTIFIC DATA 10(1), 10.1038/s41597-023-02570-9
Hoven, D. Mester, A., Vereecken, H. & Klotzsche, A., 2023, Evaluation of starting model approaches and effective source wavelet variations for high-frequency ground-penetrating radar full-waveform inversion, GEOPHYSICS 88 (2), KS27 -KS45, 10.1190/GEO2021-0683.1
Yu, Y., J.A. Huisman, A. Klotzsche, H. Vereecken, and L. Weihermüller, Coupled full-waveform inversion of horizontal borehole ground penetrating radar data to estimate soil hydraulic parameters: A synthetic study. Journal of Hydrology, 610, 127817 2022, 10.1016/j.jhydrol.2022.127817
Schmäck, J., L. Weihermüller, A. Klotzsche, C. von Hebel, S. Pätzold, G. Welp, and H. Vereecken, Large-scale detection and quantification of harmful soil compaction in a post-mining landscape using multi-configuration electromagnetic induction. Soil Use and Management, 2021, 10.1111/sum.12763
dal Bo, I., A. Klotzsche, R. Bol, G. Moradi, L. Weihermüller, H. Vereecken, and J. van der Kruk, GPR and EMI characterization of the hyperarid study site of Yungay, Chile: Implications of applying geophysical methods on Mars. Earth and Space Science, 8, e2021EA001790, 2021, 10.1029/2021EA001790
Mozaffari, A., A. Klotzsche, Z. Zhou, H. Vereecken and J. van der Kruk, 3-D Electromagnetic modeling explains apparent-velocity increase in crosshole GPR data-borehole fluid effect correction method enables to incorporating high-angle traveltime data. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2021, 10.1109/TGRS.2021.3107451
Keskinen J., M. Looms, A. Klotzsche, and L. Nielsen, Practical data acquisition strategy for time-lapse experiments using crosshole GPR and full-waveform inversion. Journal of Applied Geophysics, 191, 104362 2021
Zhou, Z., A. Klotzsche, and H. Vereecken, Improving crosshole ground-penetrating radar full-waveform inversionresults by using progressively expanded bandwidths of the data. Near Surface geophysics, 19 (4), 465-487, 2021, 10.1002/nsg.12154
Zhou, Z., A. Klotzsche, J. Schmäck, H. Vereecken, and J. van der Kruk, Improvement of ground-penetrating radar full-waveform inversion images using cone penetration test data. Geophysics, 86 (3), H13-H25, 2021
Yu, Y., L. Weihermüller, A. Klotzsche, L. Lärm, H. Vereecken, and J.A. Huisman, Sequential and coupled inversion of horizontal borehole ground penetrating radar data to estimate soil hydraulic properties at the field scale. Journal of Hydrology, 596, 126010, 2021
Schaller, M., I. dal Bo, T.A. Ehlers, A. Klotzsche, R. Drews, J.P. Fuentes-Espoz, and J. van der Kruk, Comparison of regolith physical and chemical characteristics with geophysical data along a climate and ecological gradient, Chilean Coastal Cordillera (26° to 38° S). Soil, 6 (2), 629-647, 2020
Zhou, Z., A. Klotzsche, T. Hermans, F. Nguyen, J. Schmäck, P. Haruzi, H. Vereecken, and J. van der Kruk, 3D aquifer characterization of the Hermalle-sous-Argenteau test site using crosshole GPR amplitude analysis and full-waveform inversion. Geophysics, 85 (6), H133-H148,2020
Mozaffari, A., A. Klotzsche, C. Warren, G. He, A. Giannopoulos, H. Vereecken, and J. van der Kruk, 2.5D crosshole GPR full-waveform inversion for synthetic and measured data. Geophysics, 85 (4), 1JA-Z18, 2020
Yu, Y., A. Klotzsche, L. Weihermüller, J.A. Huisman, J. Vanderborght, H. Vereecken, and J. van der Kruk, Estimating vertical soil water content profiles by combining horizontal borehole and dispersive surface ground penetrating radar data. Near Surface Geophysics, 18, 275-294, 2020, 10.1002/nsg.12099
Kaufmann, M.S, A. Klotzsche, H. Vereecken, and J. van der Kruk, Simultaneous multi-channel multi-offset ground penetrating radar measurements for soil characterization. Vadose Zone Journal, 19:e20017, 2020, 10.1002/uar2.20017

Institut für Bio- und Geowissenschaften (IBG)

Agrosphäre (IBG-3)