Universität zu Köln

Lippert, Klaus (2015). Detektion eines submarinen Aquifers vor der Küste Israels mittels mariner Long Offset Transient-elektromagnetischer Messung. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Die Bedeutung von submarinen Grundwasserkörpern für das Grundwassermanagement sowie der submarine Abfluss von Grundwasser (SGD) wurden in den letzten Jahren allgemein anerkannt. Das Vorhandensein der Grundwasserkörper bis zu Entfernungen von einigen Metern bis hin zu zweisstelligen Kilometerentfernungen wurde weltweit dokumentiert. Der submarine Grundwasserabfluss ist auch im östlichen Mittelmeer, vor der Küste Israels, entdeckt und untersucht worden. Israels mediterraner Küstenaquifer ist eine der Hauptgrundwasserresourcen des Landes. Als Ergebnis der starken Nutzung verschlechtert sich die Wasserqualität zunehmend. Es ist bekannt, dass sich der Aquifer in vier Subaquifere aufteilt. Die oberen beiden Subaquifere sind von lateralem Eindringen von Meerwasser und von Verschmutzungen von oben betroffen, wohingegen bei den unteren Subaquiferen angenommen wird, dass sie zum Meer hin geblockt sind. Seit langer Zeit sind geoelektrische und insbesondere geoelektromagnetische Methoden die führenden geophysikalischen Techniken um verschiedene Hydrogeologische Probleme in Bezug auf die Charakterisierung des Salzgehaltes zu lösen. Dies ist dem engen Zusammenhang zwischen Salzgehalt und dem elektrischen Widerstand, der von diesen Methoden gemessen wird, geschuldet. Um das Grundwasser unter dem Meer, zu untersuchen wird die Long Offset Transient-elektromagnetische Methode (LOTEM), welche geerdete Dipole als Transmitter und Empfänger nutzt, in mariner Umgebung angewandt. Die vorliegende Arbeit ist Teil eines Deutsch-Israelischen Gemeinschaftsprojekts, finanziert vom deutschen Bundesministerium für Bildung und Forschung und dem israelischen Ministerium für Wissenschaft, Technik und Weltraum (MOST). Das LOTEM-Messsystem des Instituts für Geophysik und Meteorologie der Universität zu Köln kam zum ersten Mal in mariner Umgebung zur Anwendung. Obwohl marine elektromagnetische Zeitbereichsmethoden mit einem horizontalen Sendedipol von der Erdölindustrie und anderen universitären Arbeitsgruppen für ähnliche Untersuchungsobjekte eingesetzt werden, ist, außer vom israelischen Projektpartner Geophysical Institute of Israel, noch keine Anwendung in dieser geringen Wassertiefe bis zu 50 m veröffentlicht worden. Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Detektierung des submarinen Aquifers und die Untersuchung seiner lateralen Ausdehnung.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language The importance of offshore submarine fresh groundwater bodies as well as of submarine groundwater discharge (SGD) became commonly recognized in the recent years for groundwater management. The existence of submarine fresh groundwater bodies extending offshore to distances between a few meters to several tens of kilometers was reported all over the world and SGD was detected and studied also in the eastern Mediterranean, offshore Israel. The Mediterranean coastal aquifer of Israel is one of the main groundwater resources of the country. It has been exploited heavily and, as a result, the quality of water is gradually deteriorating. It is well known that the aquifer is grouped into four subaquifers, which were managed separately. The upper two sub-aquifers are known to be subjected to lateral seawater intrusion and to pollution from above whereas the lower ones are assumed to be, in places, blocked to the sea. For a long time, geoelectric and, particularly, geoelectromagnetic methods were leading geophysical techniques in solving various hydrogeological problems related to the characterization of groundwater salinity. This is due to a very close relationship, which exists between the salinity and electrical resistivity measured by the methods. In order to explore fresh groundwater below the sea the Long Offset Electromagnetic (LOTEM) method, which uses grounded lines (electric dipoles) as both transmitter and receiver antennae, is applied in the marine environment. The presented work is part of a Joint German-Israeli project, funded by the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) and the Israeli Ministry of Science, Technology and Space (MOST). The LOTEM measuring system from the Institute of Geophysics and Meteorology, University of Cologne is applied for the first time in the marine environment. Although marine Time Domain electromagnetic methods with a horizontal transmitter dipol are used by the oil-industry or other university working groups for similar targets, it was never reported, besides by the Israeli project partner Geophysical Institute of Israel, to be applied to such shallow waterdepths up to a maximum of 50 m. The main goal of this thesis is to detect the submarine aquifer and to examine its lateral dimension. English
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Lippert, Klaus lippert@geo.uni-koeln.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-63518
Date:	2015
Language:	German
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Geosciences > Institute for Geophysics and Meteorology
Subjects:	Physics Earth sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Geophysics Transient-Electromagnetics LOTEM Time-domain electromagnetics groundwater offshore marine Aquifer English
Date of oral exam:	26 June 2015
Referee:	Name Academic Title Tezkan, Bülent Prof. Dr. Hördt, Andreas Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/6351