Bodenphysik

Bodenphysik ist ein Teilgebiet der Geowissenschaften, das das Verhalten von Böden als poröse Medien unter dem Einfluss von Wasser, Wärme und Gasbewegungen untersucht. Ziel ist es, die physikalischen Prozesse zu beschreiben, die auftreten, wenn Wasser und Luft durch den Boden wandern, wie Wärme transportiert wird und wie mechanische Eigenschaften mit dem Feuchtegehalt variieren. Böden werden dabei als mehrphasige Medien betrachtet, bestehend aus Feststoffpartikeln, Wasser und Luft, wobei auch chemische und elektrische Prozesse eine Rolle spielen können.

Wichtige Konzepte sind Porosität, Wasserspeichervermögen, Sorption, Kapillarität und der matric potential. Der Wassertransport wird durch Halte- und Transportprozesse beschrieben, oft mithilfe des Richardschen Gleichungssatzes für ungesättigten Fluss und dem Darcy-Gesetz für gesättigten Fluss. Weitere zentrale Größen sind die hydraulische Leitfähigkeit, die Bodenwasserspeicherkurve (Wasseraufnahme-Kurve) sowie die Diffusion und Dispersion gelöster Stoffe. Wärmeübertragung im Boden umfasst Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität, während mechanische Eigenschaften von Feuchte und Temperatur abhängig sein können (Schwinden/Quellen, Gefügestruktur).

Typische Methoden umfassen Labor- und Feldmessungen zu Bodenfeuchte, Druckpotenzial, Temperatur und Transportprozessen (z. B. TDR-Sonden, Tensiometer, Laborexperimente), sowie Modellierung mit Gleichungen des ungesättigten Flusses, Mehrporenmodellen und Kopplungen zwischen Wasser-, Wärme- und Stofftransport.

Anwendungen liegen in Landwirtschaft, Bewässerungsplanung, Hydrologie, Umwelttechnik, Grundbau und Klimaforschung, wo das Verständnis der Bodeneigenschaften und Transportprozesse zentrale Entscheidungen ermöglicht.