Anthropogenic sources and environmental implications of local groundwater warming

Abstract

Subsurface warming occurs at all scales and intensities, from local micro-effects in the vicinity of power cables to global warming in response to climate change. This additional heat affects groundwater quality and ecology but also enables the reuse of waste heat. The overall aim is to analyze the role of anthropogenic sources in subsurface warming by researching their thermal impact and environmental implications at different scales. This work presents a classification of anthropogenic sources that cause subsurface warming, characterizing all relevant heat source types. Furthermore, underground car parks are examined in detail and their thermal impact is upscaled for the city of Berlin. To tackle groundwater temperature data scarcity, we utilize satellite data and in-situ measurements for the state of Saxony-Anhalt. The final focus of this thesis is to assess the environmental impact of a local temperature anomaly on shallow groundwater.

Die Erwärmung des Untergrunds tritt in allen Größenordnungen und Intensitäten auf, von lokalen Mikroeffekten in der Nähe von Stromkabeln bis hin zur globalen Erwärmung als Reaktion auf den Klimawandel. Diese zusätzliche Wärme kann die Grundwasserqualität und -ökologie beeinträchtigen, ermöglicht aber auch die Nutzung von Abwärme. Diese Arbeit untersucht die Rolle anthropogener Quellen für die Erwärmung des Untergrunds mit ihren thermischen und ökologischen Auswirkungen auf verschiedenen Skalen. Es wird eine erstmalige Klassifikation der anthropogenen Wärmequellen vorgestellt. Darüber hinaus werden Tiefgaragen im Detail untersucht und ihre thermischen Auswirkungen für die Stadt Berlin hochskaliert. Um Grundwassertemperaturen großskalig vorherzusagen, werden Satellitendaten und In-situ-Messungen für das Land Sachsen-Anhalt genutzt. Abschließend werden die Umweltauswirkungen einer lokalen Temperaturanomalie auf das Grundwasser bewertet.