Geophysikalische Strömungen sind gewöhnlich durch komplexes räumliches und zeitliches dynamisches Verhalten charakterisiert, das die Ausbreitung von gelösten Stoffen, deren Verdünnung und reaktives Vermischen bestimmt. Ineffizientes Vermischen, charakteristisch für Strömungen mit geringer Reynoldszahl wie bei Grundwasserströmungen, kann die effektive Reaktionsrate im System wesentlich verringern. Das Vermischen ist insbesondere im Zusammenhang mit der Verschmutzung von Grundwasserkörpern relevant, da es hierbei den Schadstoffabbau hemmen kann. In Anbetracht von geringer Vermischung spielen die Topologie der Strömung und kinetische Prozesse wie das Ausdehnen und Falten bei zahlreichen räumlichen und zeitlichen Skalen eine zentrale Rolle in der Quantifizierung und im Verständnis von Verbleib und Verhalten der Schadstoffe. Unsere Hypothese dieses Projektes ist, dass die dynamische Interaktion zwischen Oberflächen- und Grundwasser eine zentrale Bedeutung für die exakte Quantifizierung der Vermischung in porösen Grundwasserleitern hat. Insbesondere beabsichtigen wir zu untersuchen, wie das Oberflächenwassermanagement in alpinen Einzugsgebieten, welche von starken anthropogenen Einflüssen beeinträchtigt sind (Schwall-/ Sunkbetrieb bei Wasserkraftwerken), Mischungsprozesse bei zahlreichen zeitlichen Skalen (mehrstündlich, täglich, wöchentlich, saisonal) steuert. Das Projekt zielt darauf ab, geeignete topologische und kinematische Maße zu entwickeln und anzuwenden. Diese können als Prädiktoren für Mischungen, für die Entwicklung von neuen numerischen Ansätzen zur Lösung inverser Probleme unter solch komplexen und transienten Bedingungen und für das Abschätzen von Parameterunsicherheiten verwendet werden. Neben numerischen Simulationen werden die in diesem Projekt entwickelten Methoden in einer echten Fallstudie (Etsch-Grundwasserleiter in Trient, Italien) geprüft. Die Neuheit des beabsichtigten Forschungsvorhabens liegt in der Untersuchung i) des Einflusses von Oberflächenmanagement in alpinen Einzugsgebieten auf Grundwasserströmung in alluvialen Grundwasserleitern (d.h. jenseits der hyporheischen Zone); ii) des Einflusses von stark transienten Grenzflächenübertragungsbedingungen auf die Topologie von zweidimensionalen und dreidimensionalen Grundwasserströmungen; iii) der Entwicklung von präzisen numerischen Inversion-Algorithmen zur Lösung von Grundwasserströmung unten stark transienten Randbedingungen; iv) der Quantifizierung der Unsicherheit im Zusammenhang mit Modellvorhersagen unter Berücksichtigung von hydrogeologischen Parameterunsicherheiten sowie Unsicherheiten, die die transienten Grenzflächenbedingungen betreffen.
Das Integrierte Graduiertenkolleg bereitet seine ca. 30 Doktorandinnen und Doktoranden darauf vor, selbständig in Wissenschaft oder Industrie zu arbeiten, und bietet an, Fähigkeiten und Fertigkeiten für die Lösungen interdisziplinärer wissenschaftlicher und angewandter Probleme zu erlernen. Qualifizierungsmaßnahmen, Organisation und Betreuungskonzepte bleiben im TR32 eingebettet, um eine international anerkannte Ausbildung und einen Abschluss zu gewährleisten. Wir werden mit den bestehenden lokalen Graduiertenschulen an den Hochschulen zusammen arbeiten, um die positiven Erfahrungen und etablierten Strukturen auch nach seiner Lebensdauer fortzusetzen.
a) Zielstellung, fachliche Begründung, zentrale Forschungsfragen: Das Vorhaben soll im interdisziplinären Querschnittsbereich nachhaltige Finanzwirtschaft Informationen wissenschaftlich analysieren, aufbereiten und strukturiert darstellen, um in diesem dynamischen und komplexen Themengebiet fachlich fundierte und kontinuierliche aktualisierte Informationen mit hoher Qualitätssicherung zu bieten. Damit soll es zur Etablierung und Verbreitung von seriösem Wissen in diesem Bereich für Akteure / Entscheidungsträger in Finanzwirtschaft, Wissenschaft, NGOs und Verwaltung beitragen. Außerdem sollen Vorschläge zur Lösung ökologisch dringender Probleme durch die nachhaltige Ausrichtung der Finanzwirtschaft wissenschaftlich bewertet werden. Ziel des Vorhabens ist die wissenschaftliche Begleitung, insbesondere im Hinblick auf - Monitoring des (fach-)wissenschaftlichen Diskurses im Bereich nachhaltige Finanzwirtschaft im In- und Ausland. - Verständliche Aufbereitung und strukturierte Darstellung des Forschungs- und Wissensstands - Vorstellung von vorbildlichen Ansätzen und Vorschlägen im Bereich nachhaltige Finanzwirtschaft - Bewertung aktueller Vorschläge - Handlungsempfehlungen für die Bundesebene zur Unterstützung aktueller Entwicklungen und Prozesse. b) Output: - Informationsplattform für umfangreiches Wissen aus einer Hand im Internet - Aufbereitung der Informationen und des Diskurses an den Schnittstellen von Finanzwissenschaft/-wirtschaft und Umwelt-/Klimaschutz/ Nachhaltigkeit in geeigneter Form - Berichte zu ausgewählten Themen und Vorschlägen - Handlungsempfehlungen zum weiteren Vorgehen bei Legislativvorschlägen der EU Kommission - Fachgespräche mit Finanzmarktakteuren und Experten aus der Wissenschaft und der Praxis.