Das Cosmic Sense Projekt ist eine von der DFG (Deutschen Forschungsgemeinschaft) geförderte, interdisziplinäre und überregionale Forschungseinheit, die die Veränderungen der Bodenfeuchtigkeit durch Niederschläge, Verdunstung und tiefe Versickerung aber auch die Veränderungen der Wasserspeicher der Pflanzen und des Schnees in kleinen Einzugsgebieten untersucht.

Mit Hilfe der Hochenergiepartikeln aus dem Weltall, die auf die Erde treffen, ist es durch die Technik der Neutronen Sensorik möglich, Schwankungen in den Neutronenintensitäten an der Erdoberfläche und somit auch die Wasserverteilung in und auf dem Boden der Erdoberfläche zuerkennen. Die Entwicklung dieser Methode geht einher mit numerischen Modelierungen und einer stetigen Weiterentwicklung der Detektoren.

Die Arbeiten werden dazu beitragen, die allgemeinen Prozesse des Wasserkreislaufes, wie z.B. die Neubildung neuer Grundwasser- und Bodenfeuchtemuster in Landschaften besser zu verstehen. Darüber hinaus werden die grundlegenden Erkenntnisse der Wasserverteilung zwischen Atmosphäre, Boden, Grundwasser und Vegetation in die Modelle, auf die Praxis und auf andere Untersuchungsgebiete übertragen.

Der Wasseraustausch zwischen Atmosphäre, Biosphäre und Hydrosphäre kann als Ergebnis komplexer Wechselwirkungen dynamischer Rückkopplungsmechanismen betrachtet werden, bei denen die Bodenfeuchte als Schlüsselzustandsgröße dient. Um die Komplexität der Landoberfläche und die Abhängigkeit der Wasserflüsse von dieser Größenordnung zu bewältigen, sind wissenschaftliche Ansätze erforderlich. Modernste Beobachtungen der Bodenfeuchte reichen von kontinuierlichen Punktmessungen, über Schnappschüsse im Feld, bis hin zu Fernerkundungsprodukten im Einzugsgebiet und darüber hinaus. All diesen Methoden ist gemein, dass die Messfrequenz typischerweise mit der abgedeckten räumlichen Skala abnimmt, wodurch oft eine Abwägung zwischen räumlicher und zeitlicher Auflösungen nötig wird.

Unser Ziel ist es, bestehende Wissenslücken zwischen den Skalen durch zusätzliche Techniken und Informationsquellen über die Bodenwasserspeicherung zu schließen. Mittels des Cosmic-Ray Neutronen Sensors (CRNS) kann durch das Erfassen der Änderung der Neutronendichte über den Boden, das Vorhandensein von Wasser gemessen werden. Wir werden einen quantitativen, anpassungsfähigen und übertragbaren Ansatz entwickeln, um repräsentative Bodenfeuchtewerte auf der Feldebene zu beobachten und gleichzeitig andere dynamische Wasserressourcen auf der Landoberfläche, wie Biomasse, Abfangungen und Schnee, zu berücksichtigen. Darüber hinaus soll durch eine Kombination von Sensorenclustern und mobilen Neutronendetektoren die Kartierung der Bodenfeuchte auf größere Skalen übertragen werden.