Die reaktiven Stofftransportprozesse in subterranen Ästuaren (subterranean estuary, STE) sind bislang nur wenig unter Zuhilfenahme numerischer reaktiver Transportmodellierung untersucht worden. In der Grundwasserforschung ist die reaktive Transportmodellierung ein unverzichtbares Werkzeug geworden, um die gekoppelten, nicht-linearen, und meist nicht intuitiv nachvollziehbaren hydrodynamischen und biogeochemischen Prozesse im Untergrund aufzulösen und zu quantifizieren. In Bezug auf den in DynaDeep postulierten hochdynamischen Bioreaktor ist die reaktive Stofftransportmodellierung eine Herausforderung, aber eben auch ein sehr vielversprechender Weg die verzahnten Prozesse unter Hochenergiestränden aufzulösen. 

Das Teilprojekt P6 hat in Phase 1 damit begonnen die Forschungsgruppe in ihrer Aufgabe zu unterstützten die komplexen Zusammenhänge im STE unter dem Einfluss der extrem instationären Randbedingungen zu verstehen. Dafür wurden in enger Zusammenarbeit und im ständigen Feedback mit den Projektpartnern (P1-P5) erste reaktive Transportmodelle entwickelt, welche die untersuchten Einzelprozesse und Effekte in den Laborversuchen, als auch das Verhalten des Gesamtsystems am Feldstandort so gut wie möglich wiedergeben können. In Phase 2 wird Teilprojekt P6 dazu beitragen, (i) diese komplexen Prozesse im tiefen STE unter hochgradig instationären Randbedingungen besser zu verstehen und (ii) den Umsatz der Elemente C, N, P und Fe in STEs und ihrer globalen Stoffflüsse in die küstennahen Ozeane zu quantifizieren. Dazu wird ein grundlegendes biogeochemisches Modell entwickelt, welches anhand unseres Hauptstandorts Spiekeroog, Deutschland, sowie zwei weiteren Validierungsstandorte, Truc Vert, Frankreich, und De Panne, Belgien, verifiziert wird. Darauf aufbauend wird ein rechnerisch effizientes ‚surrogate‘-Modell erstellt (z.B. durch multivariate Regression oder maschinelle Lernverfahren). Mit diesem ‚surrogate‘-Modell werden die STE-Stoffflüsse für die globalen Küstenabschnitte unter Verwendung einer globalen Datenbank bestehend aus hydrogeologischen und biogeochemischen Standortparametern berechnet. Dies wird sowohl für aktuelle als auch projizierte Klimadaten durchgeführt, um die zukünftige Entwicklung der Stoffflüsse abschätzen zu können. Die globale Datenbank wird in Zusammenarbeit mit dem Teilprojekt P7 erstellt. Weiterhin wird eine Monte-Carlo-basierte Unsicherheitsanalyse der berechneten globalen Stoffflüsse durchgeführt.