Prof. Johannes Barth, PhD

JB

Prof. Johannes Barth (Ph.D.)

Lehrstuhl für Angewandte Geologie

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Review editor in journal  Frontiers in Water / Section Water and Human Health

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  • Anwendung stabiler Isotope in Grund- und Oberflächengewässern zur Ermittlung von Massenbilanzen, Stoffumsetzungen und -flüssen
  • Verhalten und Umsatz von Schadstoffen
  • Aquatische Chemie
  • CO2 und sein Verhalten in unter- und oberirdischen Gewässern
  • Gelöster Sauerstoff und Isotope

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  • TraceS - Erforschung des Schwefelkreislaufs in der isländischen Kruste


    (Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)
    Project leader:
    Term: 1. Januar 2025 - 31. Dezember 2027
    Acronym: TraceS
    Funding source: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
    Abstract

    Trotz des erheblichen Einflusses menschlicher Aktivitäten auf den globalenSchwefelkreislauf sind die natürlichen Schwefelflüsse von der Hydrosphäre undLithosphäre zur Atmosphäre noch relativ unerforscht. Insbesondere anmittelozeanischen Rücken (MOR) bleibt die Schätzung des aus dem Mantelstammenden Schwefelflusses zur Oberfläche eine Herausforderung aufgrund (1)fehlender Daten zu Schwefelkonzentrationen in basaltischen Gläsern, (2)variabler Schwefelreservoire, die eine mögliche Mantelherkunft verdecken, und(3) unbekannter Mengen an in der ozeanischen Kruste aufgenommen Schwefelwährend Fluid-Gesteins-Interaktionen. Dieses Projekt zielt darauf ab, dieHerkünfte und Flüsse von Schwefel innerhalb mittelozeanischer Rücken unterVerwendung der isländischen Kruste als Analogon zu bestimmen. In Verbindung mitgeochemischer Isotopenmodellierung und hochmodernen massenspektrometrischenTechniken werden Schwefelkonzentrationen sowieSchwefelisotopenzusammensetzungen und Spurenelementdaten von thermalen Wässern,Gesamtgestein, Sulfiden und Sulfaten verwendet, um die Flüsse von verschiedenenReservoiren (z.B. Meerwasser, Gestein, Magma) von Schwefel an mittelozeanischenRücken zu berechnen. Darüber hinaus wird das Potenzial derFluid-Gesteins-Interaktion in hydrothermalen Systemen entlang mittelozeanischerRücken untersucht, Schwefel durch Mineralbildung dauerhaft in der Kruste zufixieren. Das Aufschmelzen einer solchen chemisch modifizierten (potentiellschwefelreichen) ozeanischen Kruste innerhalb von Subduktionszonen könnte dieSchwefelisotopenwerte von Schmelzen, vulkanischen Gasen und geothermischenFluiden in vulkanischen Bögen erheblich beeinflussen. Die Ergebnisse dieserStudie werden auch Auswirkungen auf laufende Forschungen zur Sequestrierunganthropogener Schwefelverbindungen in der Erdkruste haben.

  • Grundwasser-Isoscapes für Deutschland - Wasserisotope als innovatives Werkzeug für eine nachhaltige Wasserbewirtschaftung


    (Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)
    Project leader: ,
    Term: 1. März 2023 - 28. Februar 2026
    Acronym: IsoGW
    Funding source: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR)

  • Danube Region Water Lighthouse Action


    (Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)
    Overall project: Danube Region Water Lighthouse Action
    Project leader:
    Term: 1. Januar 2023 - 31. Dezember 2026
    Acronym: DALIA
    Funding source: Europäische Union (EU)
    Abstract

    The Danube River Basin (DRB) host 79 million inhabitants. As the Danube River Management Plan indicates the majority (52%) of all rivers do not meet the criteria of good chemical status, moreover all monitored indicators deteriorated. The Danube River is an artery of the ecosystems of the whole DRB and the region with significant environmental impact. The river also has an important economic utilization supporting SMEs, and creating jobs for locals as well as having a cultural importance. To properly manage this complex and fragile ecosystem we must think of a river basin and harmonize our actions from the Black Forest to the Black Sea.
    The project DALIA (Danube Region Water Lighthouse Action) is comprised of 22 expert organizations – including universities, authorities, SMEs and NGOs – from 8 different Danube EU and Associated countries accumulating an outstanding set of knowledge, covering not only the basin geographically but all different fields of expertise necessary to deal with the multidisciplinary issues from source to sea.
    The project brings to DRB integrated DALIA tool, which will be integrated into DAnube Mission Hub for better decision making to improve DRB restoration of fresh and transitional water ecosystems. The project also provides options for strategies and policies that concern freshwater ecosystem protection and ecosystem connectivity in the DRB and improved protection of local communities and ecosystems from extreme events and pollution threats.
    The DALIA project will contribute directly to the establishment of EU and UN initiatives, related to the further execution on the Water Framework Directive by the execution of innovative actions across a variety of geographies, their scaling and the multiplication of outcomes with a wider network of ecosystems and related EU Missions and project actions throughout framework.

  • More - Morfettenuntersuchungen Investighations of water and CO2 including their isotope ratios in boreholes, springs and mofettes in the Eger Graben Czech republic


    (Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)
    Project leader:
    Term: 1. Juli 2019 - 30. Juni 2020
    Acronym: MORE
    Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
    URL: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/419880416
    Abstract

    More - Morfettenuntersuchungen

    Investighations of water and CO2 including their isotope ratios in boreholes, springs and mofettes in the Eger Graben Czech republic

  • Sauerstoffdynamik in großen Talsperren: Ein mechanistisches Verständnis zur Entstehung metalimnischer Sauerstoffminima? Investigation of dissolved oxygen and its isotope ratios in drinking water reservoirs


    (Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)
    Project leader:
    Term: 1. Juni 2019 - 31. Mai 2022
    Acronym: Oxy4Dim
    Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
    URL: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/410560381
    Abstract

    Predicting oxygen dynamics in large reservoirs in four dimensions.


    Investigation of dissolved oxygen and its isotope ratios in drinking water reservoirs

  • Einfluss multipler Stressoren auf Fließgewässer im Klimawandel


    (Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Gesamtprojekt)
    Project leader:
    Term: 1. September 2018 - 31. Juli 2023
    Acronym: AquaCliff
    Funding source: Bayerisches Staatsministerium der Finanzen, für Landesentwicklung und Heimat (StMF) (ab 10/2013)
    URL: https://germany.iah.org/news/hydrogeology-meets-nephrology
    Abstract

    Das Verbundprojekt wird im Zeitraum 2018-2023 durch das Bayerische Klimaforschungsnetzwerk (bayklif) gefördert.

  • Untersuchungen von Zusammenhängen lokal begrenzter chronischer Nierenerkrankungen und Wasserqualitäten in Sri Lanka


    (Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)
    Project leader:
    Term: 1. August 2017 - 31. Juli 2019
    Acronym: Sri-Kid-H2O
    Funding source: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR)
    URL: https://germany.iah.org/news/hydrogeology-meets-nephrology

  • Stabile Isotopenuntersuchungen zum Prozessverständnis von Fluidverhalten in und um Salzkavernen


    (Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)
    Overall project: ProSalz: Prozessverständnis, Skalierbarkeit und Übertragbarkeit von reaktivem Mehrphasentransport in Salzlagerstätten
    Project leader:
    Term: 1. Juli 2017 - 30. Juni 2020
    Acronym: ProSalz
    Funding source: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR)
    URL: https://www.fau.de/2017/07/news/wissenschaft/glueckauf-fuer-das-projekt-prosalz/

  • CO2 LOSS FROM STREAMS IN EUROPEAN KARST SYSTEMS


    (Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)
    Overall project: CO2 LOSS FROM STREAMS IN EUROPEAN KARST SYSTEMS
    Project leader:
    Term: 1. Februar 2017 - 31. Januar 2019
    Acronym: EURO-KARST
    Funding source: Individual Fellowships (IF)

  • Stabile Isotope von gelöstem Sauerstoff (DO) als dynamische Tracer für aerobische Umsätze in Grund- und Oberflächengewässern (IsoDO)


    (Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)
    Project leader:
    Term: 1. Juni 2016 - 31. Mai 2019
    Acronym: IsoDO
    Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)

  • Der Einfluss hoher Gebirgsreliefs auf die Isotopenhydrologie und damit verbundener Klimaproxies


    (Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)
    Project leader:
    Term: since 1. Januar 2016
    Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
    URL: http://www.corsicarchive.de
    Abstract

    Wichtige Klimaproxies wie z.B. Baumringe nutzen stabile Isotopenverhältnisse zur Rekonstruktion paläoklimatischer Verhältnisse. Dies wiederum erlaubt Abschätzungen über die zukünftigen Auswirkungen des derzeit stattfinden Klimawandels. Die Insel Korsika im westlichen Mittelmeer liegt in einer besonders stark von Klimaveränderungen betroffen Region. Die Insel war daher in den letzten Jahren das Ziel von Klimarekonstruktionen mittels Dendrochronologien und stabilen Isotopenmessungen. Allerdings ließen sich vorhandene Untersuchungsergebnisse von Sauerstoffisotopenmessungen an korsischen Schwarzkiefern bislang nicht zufriedenstellend interpretieren.Sauerstoffisotopenuntersuchungen von Baumringen hängen entscheidend vom Sauerstoffisotopenwert (delta18O) des lokalen Niederschlages und des daraus resultierenden Bodenwassers ab. Der delta18O-Wert des Niederschlages variiert vor allem in Abhängigkeit von Temperatur, Geländehöhe und dem Ursprungsgebiet der Luftmassen. Diese Parameter lassen sich heute meist gut bestimmen lassen, müssen für die Vergangenheit aber oft abgeschätzt werden. Ein wichtiger Effekt ist der Höheneffekt, welcher die Abhängigkeit des delta18O-Werts von der Geländehöhe beschreibt. Für solche Isotopeneffekte gibt es über die globalen Datenbasis der Internationalen Atomenergiebehörde (IAEA) gute regionale Abschätzungen. Sehr viel schwieriger gestalteten sich hingegen lokale Abschätzungen in Regionen mit einem sehr steilen, hohen Gebirgsrelief. Neueste Arbeiten lassen vermuten, dass für solche Regionen die Isotopenwerte in bestimmten Jahreszeiten keinen höhenabhängigen Gradienten mehr zeigen. Ursache hierfür können jahreszeitliche Schwankungen der Höhenlage der atmosphärischen Grenzschicht sein.Der vorliegende isotopenhydrologische Antrag ist Teil des Bündelantrages CorsicArchive, welcher weitere Anträge zum Klima, der Dendroisotopie und der Dendrökologie umfasst. An insgesamt neun Stationen entlang eines Ost-West verlaufenden Höhenprofils sollen Regensammler installiert und beprobt werden. Im Teilprojekt Isotopenhydrologie sollen Fragen zur Wechselwirkung zwischen dem Höheneffekt und der atmosphärischen Grenzschicht untersucht werden. Weitere Fragestellungen sind die Herkunft der Luftmassen sowie der Anteil der lokalen Verdunstung am hydrologischen Kreislauf der Insel. Darüber hinaus sollen Oberflächengewässer- und Bodenwasseruntersuchungen durchgeführt werden, um Veränderungen des delta18O-Wertes auf seinem Weg zum Baumring zu entschlüsseln und zu quantifizieren. Die Untersuchungen sollen zu einem besseren Verständnis isotopenhydrologischer Prozesse in Gebieten mit steilen Höhengradienten beitragen. Dies soll schließlich dazu führen, dass auf stabilen Isotopen basierende Klimarekonstruktionen solcher Regionen zuverlässig interpretiert werden können. Im Hinblick auf den derzeitigen Klimawandel ist es entscheidend solche Prozesse in der Vergangenheit zu verstehen, um verlässliche Prognosen über zukünftige Veränderungen abzugeben.

  • Programm zur Förderung von Institutspartnerschaften


    (Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)
    Project leader:
    Term: 1. Januar 2015 - 30. Juni 2017
    Funding source: Alexander von Humboldt-Stiftung

  • Einflüsse rapider Transportwege (preferential flow) auf die Umsetzung von gelösten und partikulären Kohlenstoffformen (DIC, DOC und POC). Neuentwicklungen mit kombinierten Modellierungen und stabilen Isotopenuntersuchungen (Pref-Carb-Flow)


    (Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)
    Project leader:
    Term: since 1. Juli 2014
    Acronym: Pref-Carb-Flow
    Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
    Abstract
    Der Antrag sieht gemeinsame Forschung zwischen dem Department of Hydraulics and Hydrology (DHH) der Czech Technical University in Prag (CTU) und dem Lehrstuhl für Angewandte Geologie der Universität Erlangen vor. Hierbei sollen die Rolle und das Umsetzungsverhalten von CO2 sowie der verschiedenen gelösten und partikulären Formen von Kohlenstoff (DIC, DOC und POC) mit besonderem Augenmerk auf die Modellierung von rapiden Transportwegen (preferential flow) untersucht werden. Das für die Untersuchungen vorgesehene Uhlirska Catchment liegt in der Jizera Bergkette der Tschechischen Republik und stellt ein granitisches Einzugsgebiet dar. Dieses hat durch geringe Pufferkapazität besonders empfindlich auf sauren Regen reagiert und stellt wegen aktiver Verwitterung und teilweiser Bedeckung mit moorigen Flächen und anderen Kohlenstoff-reichen Böden in Aussicht, dass stark variable und bislang kaum charakterisierte Kohlenstoffdynamiken vorliegen. Die hier vorgesehenen Arbeiten ergänzen sich in idealer Weise mit einem parallel eingereichtem Antrag der Partner von CTU zur Czech Science Foundation (GACR) unter dem Namen Subsurface transport of water, carbon and heat - combined hydrological, geochemical and isotopic approach. Zusammenarbeiten sind über neu entwickelte Modelle für das Test-Einzugsgebiet vorgesehen, die eine Ausweitung auf Untersuchungen des Kohlenstoffzyklus und stabile Isotope des Kohlenstoffes zulassen. Damit könnte in idealer Weise an schon bestehende Modelle mit stabilen Isotopen des Wassers angeknüpft werden. Die Arbeiten sollen eine Quantifizierung der Aufenthaltszeiten der wichtigsten Speicherungs- und Umsetzungs-Kompartimente des Einzugsgebietes ermöglichen. Darüber hinaus sollen historische und neue Daten sowie Infrastruktur, Gelände und Laborarbeiten durch gemeinsame Untersuchungen geteilt werden.

  • Preliminary biogeochemical investigations of small rivers in the Franconian Alb to lay foundations for detailed investigations of turnover and origin of high carbon in the Main River system


    (Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)
    Project leader:
    Term: since 1. Februar 2012
    Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
    Abstract

    Investigations of the carbon cycle in river systems are important to outline interactions between the terrestrial biosphere and the atmosphere. They also allow quantification of carbon fluxes to larger river systems and ultimately the ocean. This helps to constrain terrestrial carbon cycles that in turn have strong influences on the atmospheric CO2 through providing sources and sinks. Flux rates of carbon by rivers can also help to provide boundary parameters for climate models. In this context, rivers act as important integral information sources because they are key links between terrestrial systems and oceans. On the other hand, most rivers actively release considerable amounts of carbon to the atmosphere in the form of CO2. Nonetheless, its sources from soils, groundwater or river internal turnover are poorly defined. These aspects are planned to be investigated in small river systems of less than 12 m3 s-1 discharge in the Franconian Alb. Such small stream investigations holds promise to better quantify processes and mechanisms including geological, agricultural and urban influences on riverine carbon cycles. This work opens the opportunity to start biogeochemical investigations on the Main River System that is one of the major tributairies of the Rhine, one of the major waterways in Europe. It is placed in international context by allowing comparison to work on other river systems in various countries.