Gennembrud inden for overfladebaserede grundvandsmålinger

• Af:
  
• John Nyberg

Forskere fra Institut for Geoscience og Institut for Elektro- & Computerteknolog ved AU har i samarbejde udviklet en effektiv teknologi til nøjagtige overfladebaserede grundvandsmålinger, baseret på nylige gennembrud inden for instrumenter og data-modellering.

Teknologien leverer signaler, der er størrelsesordener renere, end hvad der hidtil har været muligt med overfladebaserede NMR-baserede (kernemagnetisk resonans) målinger, og sætter dermed forskerne i stand til at give en detaljeret kortlægning af undergrundens hydrogeologiske og geologiske strukturer – selv på områder, som førhen var svært tilgængelige at måle på, hedder det om forskningen, som netop er publiceret i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Geophysical Research Letters.

”Med denne nye teknologi bliver NMR-målinger nu et billigt, hurtigt og frem for alt meget præcist værktøj til kortlægning og karakterisering af grundvandssystemer. Der er problemer med grundvandet overalt i verden, og det er rigtig godt nyt, at vi nu med dette redskab bedre kan kortlægge grundvandet og dermed bedre passe på det,” siger adjunkt Denys Grombacher fra Institut for Geoscience.

Grundvand er en kritisk ferskvandskilde for mange milliarder mennesker, men klimaændringer, forurening og overudnyttelse gør det sværere at finde egnede områder som grundvandskilde.

NMR-målinger er den eneste teknik i dag, der gør det muligt at foretage ikke-invasive direkte målinger af jordens vandindhold og pore-egenskaber.

NMR står for Nuclear Magnetic Resonance eller kernemagnetisk resonans og betyder kort og godt, at man påvirker brintatomer i vandmolekyler i jorden ved hjælp af et menneskeskabt magnetfelt på jordoverfladen.

Brintatomer har et såkaldt kernespin, som principielt – ligesom små magneter – retter sig ind efter jordens magnetfelt, enten med eller imod feltet. En puls fra det kunstigt skabte magnetfelt ændrer brintatomernes spin-retning, og når pulsen dør ud, falder atomerne igen tilbage i den retning, de havde før. Tilbagefaldet udsender et elektromagnetisk felt, som man kan måle.

NMR-målinger har dog den ulempe, at baggrundsstøj fra for eksempel elnettet kan overdøve signalerne, hvilket kan gøre det overordentligt svært at måle det meget svage elektromagnetiske felt fra tilbagefaldet.

Groft sagt leder forskerne efter det, der tilsvarer lyden af en hviskende stemme blandt publikum til en rockkoncert med Motörhead, og det er her, de nye teknologier inden for datatransmission og -modellering spiller ind:

”Vi kan så at sige rette mikrofonen mod den specifikke lydkilde, vi ønsker at høre, og via en række identiske pulser nærmest ’tvinge’ os frem til et klart signal fra brintatomerne i jorden. Signalet, vi modtager, kan computeren stykke sammen til en præcis gengivelse af originalen ved hjælp af data-modellering,” siger lektor Jakob Juul Larsen fra Institut for Elektro- & Computerteknologi.

Forskerholdet ser den nye teknologi som et gennembrud inden for grundvandsmodellering, og som et hurtigt, stabilt, pålideligt og billigt alternativ til kortlægning af grundvand overalt i verden.

Forskningen ledes af Jakob Juul Larsen og er støttet af Danmarks Frie Forskningsfond med 5.9 millioner kroner.