Software
Übersicht zu Softwarepaketen und Modellierungsumgebungen, die am Lehrstuhl für Hydrogeologie entwickelt wurden
Handbuch zur Programmiersprache C/C++
Graphisches Schema der Interaktion und des Transports mobiler Sorbenten im porösen Medium
Carry
Carry erlaubt die Modellierung von trägervermitteltem Stofftransport in einem Finite-Elemente- Ansatz. Damit wird die komplexe Wechselwirkung zwischen Fließfeld, kolloidaler Mobilität und reaktivem Stofftransport abgebildet.
Darstellung der Nichtlinearität und Graph einer daraus resultierenden Durchbruchskurve
IsoFit und ParFit
Die Rekonstruktion des nichtlinearen Adsorptionsverhalten reaktiver Stoffe mit parametrisierten Isothermen wie der Langmuir- oder BET-Isotherme scheitert häufig an der Heterogenität der Sorbate und Sorbenten. Ohne "a priori"-Annahmen über die Form der Interaktion können flexible Isothermen erzeugt werden, die jede Adsorptionscharakteristik genau reproduzieren und modellieren.
Müller et al. (2007). Sorption of polycyclic aromatic hydrocarbons to mineral surfaces.Externer Link
3D-Modell eines poröses Mediums (links) und Fließmodell (rechts)
3D Finite-Volume Solver for Flow and Transport
Die Modellierung von Fließfeldern im Dreidimensionalem ist auf Porenskala eine massive Herausforderung für die Implementierung. Aus Bildanalysen tomographischer Messungen von porösen Medien konnte ein Modell entwickelt werden, das mehrere Hierarchien von Porensystemen zu einem gesamten Fließfeld vereint.
Source Code availabe at UFZ archiveExterner Link
Eine Bildergalerie von EDX-Aufnahmen zeigt die Verteilung verschiedener PMF-Komponenten in einem Dünnschliff
PMF-Tool (Positive Matrix Factorization)
Die Verteilung von Komponenten in einer bildgebenden Methode sind häufig in den lokalen Spektren (z.B. IR, EDX) verborgen. Die Rekonstruktion der Komponentenspektren mit positiver Matrixfaktorisierung offenbart hierbei, wie sich Minerale und Organik in einer Probe verteilen. Damit verringert PMF nicht nur die Datenmenge erheblich, sondern gewährt einen intuitiven Zugang zu komplexen mehrdimensionalen Daten.
Diagramm eines visuellen PARAFAC zur Rekonstruktion von Excitation-Emission-Matrices (Fluoreszenz)
PARAFAC-Tool (Parallel Factor Analysis)
Daten der Fluoreszenzspektroskopie liegen mehrdimensional als Excitation-Emission-Matrices vor und sind charakteristisch für den Typ organischer Substanz in Bodensickerwässern. Die Auswertung mithilfe von PARAFAC wurde in einem Softwarepaket mit graphischer Echtzeitüberwachung implementiert. Die Mehrdeutigkeiten und Fehlparametrisierungen des PARAFAC-Modell werden so viel früher erkannt.
Verlauf von Wasserstand und Temperatur in einer Grundwassermessstelle gegen die Zeit
GAEA (Graphical Analyzing & Editing Application)
Schnelle intuitive Darstellung von Zeitreihen kann die Datenauswertung erheblich erleichtern und Fehler/Artefakte sichtbar machen. Eine visuelle Überprüfung bei der Prozessierung und Erhebung von Daten ist damit nicht nur ansprechend, sondern steigert die Effizienz und Robustheit wissenschaftlicher Datenerhebungen und Auswertungen. GAEA beherrscht zusätzlich wesentliche statistische Grundfunktionen, Interpolationen und Aggregationen.
Modellierter Stofftransport mit typischen Oszialltionen im Kreislaufexperiment
YaTSi (Yet another Transport Simulation)
Transport folgt auf der Kontinuumskale der Advektions-Dispersionsgleichung. Deren numerisvhe Lösung und die Inversion des Modells ermöglicht die Nachbildung experimenteller Daten und die Bestimmung von Parametern. Mithilfe dieses Tools konnten die Kreislaufexperimente erst richtig erforscht werden.
Ritschel & Totsche (2016a). Closed-flow column experiments: Experimental AspectsExterner Link
Ritschel & Totsche (2016b). Closed-flow column experiments: Numerical AspectsExterner Link
Source available on PANGAEAExterner Link
Ein Beispiel eines Aggregatmodells, das die Verteilung von Sphären, Stäbchen und Plättchen zeigt
MADDLA (MicroAggregate Development by Diffusion-Limited Agrgegation)
Die Modellierung von Aggregation aus Mineralen bedarf der Berücksichtigigung lokaler Transport- und Interaktionsaktionsmechanismen wie sie zum Beispiel aus der DLVO-Theorie hervorgehen. Daraus enstehen komplexe, teils fraktale Strukturen mit charakteristischen morphologischen Eigenschaften.
Ritschel & Totsche (2019). Modeling the formation of soil microaggregates.Externer Link
Exemplarische Darstellung einer dreidimensionalen Verteilung von Aggregaten, die sich unter dem Einfluss der Schwerkraft gebildet haben
MADDLA 3D
Im Zuge einer Untersuchung zum Einfluss der Gravitation auf die Aggregation wurde das Modellierungspaket nicht nur um die Schwerkraft als Transportprozess, sondern auch um eine umfassende dreidimensionale Visualisierung erweitert.