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Publications of the German Soil Science Society

Turbulenz-induzierter Gastransport in Oberböden

Maier, Martin and Schack-Kirchner, Helmer and Hildebrand, Ernst E. (2011) Turbulenz-induzierter Gastransport in Oberböden. In: Böden verstehen - Böden nutzen - Böden fit machen, 3. - 9. September 2011, Berlin.

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Abstract

Gastransport in Böden lässt sich durch Konvektion und Diffusion beschreiben, wobei der Prozess der Konvektion nur in Ausnahmen ein Rolle spielt. Wind induzierte, oberflächennahe Turbulenzen führen zu Druckschwankungen in der Bodenluft, die jedoch selbst über relativ kurze Integrationszeiträume nicht zu Netto- Massenfluss in/aus dem Boden führen. Dennoch zeigen verschiedene Feldstudien, dass Turbulenzen den Gasaustausch zwischen Boden und Atmosphäre signifikant beschleunigen, womit dieser Effekt für die Quantifizierung von Gasflüssen mit der Gradienten-Fluss-Methode relevant wird. Wir entwickelten ein konzeptionelles Modell zur Erklärung des Turbulenzeffekts, das anschaulich zeigt, dass der Turbulenzeffekt sich durch Dispersionseffekte im Porensystem erklären lässt. Um den Turbulenzeffekt auf den Gasaustausch experimentell nachzuweisen und zu quantifizieren, wurde ein einfacher Laborversuch mit ungestörten Bodenproben von 3 stark unterschiedlichen Standorten durchgeführt. Die dabei beobachteten Zusammenhänge, insbesondere der starke Einfluss der Luftleitfähigkeit und des Luftporenvolumens ließen sich gut mit dem konzeptionellen Modell in Einklang bringen. Wegen des komplexen Zusammenspiel zwischen wind-induzierter Turbulenz, Druckschwankungen in der Bodenluft und der von der Porengeometrie abhängigen Dispersion erscheint derzeit im Regelfall eine standort-individuelle Kalibrierung des Turbulenzeffektes erforderlich.

Item Type: Conference or Workshop Item (Contribution to "Reports of the DBG")
Uncontrolled Keywords: Gasaustausch, Diffusion, Dispersion, pressure-pumping
Divisions: Kommissionen > Kommission I: Bodenphysik und Bodenhydrologie
Depositing User: Martin Maier
Date Deposited: 13 Oct 2011 08:35
Last Modified: 13 Dec 2015 16:26
URI: http://eprints.dbges.de/id/eprint/651

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