Institut für Angewandte Geowissenschaften
KARMAChen et al. (2017), verändert

Karst Aquifer Resources availability and quality in the Mediterranean Area (KARMA)

  • Ansprechpartner:

    Prof. Dr. Nico Goldscheider

  • Förderung:

    Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Partnership for Research and Innovation in the Mediterranean Area (PRIMA)

  • Partner:

    KIT (Koordinator), Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), University of Malaga, University of Montpellier, University of Rome, American University Beirut, Ecole National d’Ingénieurs de Tunis (ENIT)

  • Starttermin:

    September 2019

  • Endtermin:

    August 2022

Projektbeschreibung

Das übergeordnete Ziel des KARMA-Projekts besteht darin, wesentliche Fortschritte beim hydrogeologischen Verständnis und der nachhaltigen Bewirtschaftung der Karstgrundwasservorkommen im Mittelmeerraum im Hinblick auf Wasserverfügbarkeit und -qualität zu erzielen. Karstgrundwasserleiter tragen in den meisten Ländern des Mittelmeerraums zur Süßwasserversorgung bei. Viele Städte werden aus Karstwasser versorgt, z. B. Rom, Wien, Montpellier und Beirut (Kresic und Stevanovic 2010). Verkarstete Karbonatgesteine sind in den Mittelmeerländern weit verbreitet und machen 21,6% der europäischen Landfläche aus (Chen et al. 2017). Diese Landoberflächen entsprechen weitgehend den Neubildungsgebieten der Karstgrundwasserleiter, die oft über große Flächen miteinander verbunden sind und aufgrund ihrer hydraulischen Eigenschaften, wie z. B. einer schnellen und turbulenten Strömung in einem Netzwerk von Röhren, stark verschmutzungsanfällig sind und oft eine stark variable Quellschüttung und Wasserqualität aufweisen (Hartmann et al. 2014). Daher benötigen Karstsysteme spezifische Untersuchungsmethoden und Management-Tools über alle Skalen (Goldscheider and Drew 2007), die in diesem Projekt weiterentwickelt werden sollen.

Auf dem Maßstab der gesamten Region besteht das Hauptziel darin, die erste konsistente und detaillierte Karstaquifer-Karte und Datenbank für den Mittelmeerraum (MEDKAM) zu erstellen. MEDKAM soll detailliertere Informationen hinsichtlich Aquifertypen, Neubildung, Verletzlichkeit gegenüber Verschmutzungen (Vulnerabilität) und grundwasserabhängige Ökosystemen enthalten und somit die Durchführung weiterführender Analysen ermöglichen, z.B. in Bezug auf Hochwasserspeicherung und Wasserstress unter den Bedingungen des globalen Wandels.

Auf dem Einzugsgebiets- bzw. Aquifer-Maßstab sollen übertragbare Modellierungswerkzeuge für bessere Vorhersagen der Auswirkungen des Klimawandels und für fundierte Entscheidungen zum Wassermanagement weiterentwickelt und verglichen werden. Außerdem sollen Vulnerabilitätskarten als Instrumente zum Schutz der Grundwasserqualität erstellt werden. Diese Werkzeuge werden in fünf Untersuchungsgebieten getestet, die über den gesamten Mittelmeerraum verteilt sind. Hydrologisches Monitoring, Isotopenstudien und Markierungsversuche werden durchgeführt, um ein besseres hydrogeologisches Verständnis zu erreichen und Daten für die Kalibrierung und Validierung von Modellen und Vulnerabilitätskarten zu erhalten. Auf dem Maßstab einzelner Quellen ist es das Ziel, Monitoring- und Frühwarnsysteme (Early-Warning System, EWS) für die Verschmutzung des Grundwassers zu entwickeln, wobei der Schwerpunkt auf kurzfristigen Kontaminationsereignissen liegt, aber auch längerfristige Schwankungen oder Trends analysiert werden sollen.

Vorläufige Karstkarte des Mittelmeerraums (Detail aus WOKAM, Chen et al. 2017) mit Lage der fünf Untersuchungsgebiete. Die Forschung wird auf drei Maßstäben durchgeführt: (i) gesamter Mittelmeerraum; ii) Grundwasserleiter / Einzugsgebiete; (iii) ausgewählte Karstquellen.

Hauptziele des Teilprojekts am KIT sind (i) die Projektkoordination, wozu auch Kommunikation, Verbreitung und Ergebnisverwertung gehören; (ii) die federführende Erstellung der Mediterranen Karstaquifer-Karte und Datenbank, in enger Zusammenarbeit mit allen Projektpartnern; (iii) die Durchführung von Markierungsversuchen in ausgewählten Testgebieten, zur Abgrenzung von Quelleinzugsgebieten, zur Validierung von Vulnerabilitätskarten und zur Charakterisierung des Schadstofftransports im Grundwasser; (iv) konzeptionelle und praktische Mitwirkung beim Aufbau von Monitoring- und Frühwarnsystemen zur Kontrolle der Grundwasserqualität und möglicher Kontaminationsereignisse; (v) Weiterentwicklung und Anwendung künstlicher Neuronaler Netze als Bestandteil der Frühwarnsysteme und Prognosewerkzeuge für die Auswirkung hydrologischer Extreme.