UNIverse - Public Research Portal
Profile Photo

PD Dr. Jannis Epting

Department of Environmental Sciences
Profiles & Affiliations

Applied geology and hydrogeology - Providing solutions to tackle climate change and the energy transition

I am group leader of the Applied and Environmental Geology (AUG), Hydrogeology, Department of Environmental Sciences, Basel University, Switzerland. Our research focuses on 3D-geological and hydrogeological modeling of subsurface systems. The tools we develop are an important basis for the discussions on sustainable subsurface planning including the thermal management of subsurface resources also in the context of questions concerning the debate on climate change and energy transition.

Selected Publications

Epting, Jannis, Raman Vinna, Carl Love, Affolter, Annette, Scheidler, Stefan, & Schilling, Oliver S. (2023). Climate change adaptation and mitigation measures for alluvial aquifers - Solution approaches based on the thermal exploitation of managed aquifer (MAR) and surface water recharge (MSWR). Water Research, 238, 119988. https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.119988

URLs
URLs

Epting, Jannis, Raman Vinna, Carl Love, Piccolroaz, Sebastiano, Affolter, Annette, & Scheidler, Stefan. (2022). Impacts of climate change on Swiss alluvial aquifers - A quantitative forecast focused on natural and artificial groundwater recharge by surface water infiltration. Journal of Hydrology X, 17, 100140. https://doi.org/10.1016/j.hydroa.2022.100140

URLs
URLs

Epting, Jannis, Baralis, Matteo, Künze, Rouven, Müller, Matthias Heidulf, Insana, Alessandra, Barla, Marco, & Huggenberger, Peter. (2021). Thermal activation of tunnel infrastructures: city-scale solutions for Basel, Switzerland. In Barla, M.; Di Donna, A.; Sterpi, D. (Ed.), Lecture Notes in Civil Engineering (Vol. 126). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-64518-2_118

URLs
URLs

Epting, Jannis, Michel, Adrien, Affolter, Annette, & Huggenberger, Peter. (2021). Climate change effects on groundwater recharge and temperatures in Swiss alluvial aquifers. Journal of Hydrology X, 11, 100071. https://doi.org/10.1016/j.hydroa.2020.100071

URLs
URLs

Huggenberger, Peter, & Epting, Jannis. (2011). Urban geology : process-oriented concepts for adaptive and integrated resource management. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-0348-0185-0

URLs
URLs

Selected Projects & Collaborations

Project cover

Swiss-wide future river temperature under climate change

Research Project  | 2 Project Members

A key water quality indicator for both ecosystem and human water needs is river temperature, which is expected to change as climate warms. River temperature are highly controlled by local upstream catchment processes. Therefore, when studying influencing factors on river temperatures, it is desirable to use local-scale forcing. Yet, climate change is a global phenomenon, usually studied with Global Circulation Models (GCMs), which sometimes are coupled to Regional Climate Models (RCMs), through the use of Representative Concentration Pathway (RCP) climate scenarios. This coupling results in increased spatial resolution of the forcing, however local biases are still a problem for their use in local hydrological analyses, especially in mountainous regions. In this project, locally downscaled projections of future air temperatures and streamflow are used to improve projections of future river temperatures in Switzerland. As climate forcing for two semi-deterministic water temperature models ( air2stream & air2water ) 9 GCMs coupled to 8 RCMs, 3 RCP scenarios, and projections of future river flow from 4 different streamflow models, are used.

Project cover

ThePoTun - Machbarkeitsstudie: Thermisches Potential urbaner Tunnelinfrastruktur in Lockergesteinsgrundwasservorkommen

Research Project  | 2 Project Members

BFE finanzierte Machbarkeitsstudie "ThePoTun"

Im Rahmen von «ThePoTun» wurden von der AUG Konzepte für eine koordinierte effiziente thermische Nutzung von Tunnelbauwerken zur Gewinnung von erneuerbarer Wärmeenergie im Stadtgebiet von Basel evaluiert. Ein weiterer Schwerpunkt lag auch auf der Evaluation von verschiedenen Strategien zur Kombination mit ATES-Systemen (Aquifer Thermal Energy Storage) zur saisonalen thermischen Energiespeicherung im Festgestein.

Die Ergebnisse zeigen, dass die thermische Aktivierung von Tunnel Absorbersystemen (TAS) in Abschnitten des geplanten S-Bahntunnels «Herzstück» dort am effizientesten ist, in welchen dieser in den Grundwasser-gesättigten Lockergesteinen verläuft. Die thermische Nutzung von Wasser, welches in Dükersystemen zirkuliert, erwies sich nur im Heizbetrieb und für Abschnitte als vorteilhaft, in welchen der Autobahntunnel senkrecht zur regionalen Grundwasserströmung verläuft und vergleichsweise hohe Grundwassertemperaturen existieren. Die «Tunnel- und auch Grundwasserklimatisierung» können eine Lösung für lokale umweltrelevante Ersatzmassnahmen von Grossbauprojekten darstellen. So zeigte sich, dass vor dem Hintergrund der Klimaänderungen, der Betrieb von TAS eine mögliche Anpassungsstrategie darstellt, um der Temperaturentwicklung urbaner Grundwasserressourcen zu begegnen.

Ein wichtiges Ergebnis der Machbarkeitsstudie ist auch, dass das Potenzial der thermischen Nutzung von Tunnelinfrastrukturen im aktuellen kantonalen Teilrichtplan Energie für den Kanton Basel-Stadt Berücksichtigung fand und, dass für den sich in der Planung befindenden „Rheintunnel“ Aspekte der thermischen Beeinflussung und Nutzung abgeklärt werden. 

Auch die im Rahmen von ThePoTun durchgeführten Messungen der Tunnelinnenlufttemperatur des Nordtangentenbauwerkes dienen gegenwärtig als Referenz für eine Abschätzung der thermischen Beeinflussung der geplanten Autobahn «Rheintunnel». Dies zeigt auch nochmals die Bedeutung entsprechender Datengrundlagen und Kenntnisse der thermischen Beeinflussung von Untergrundstrukturen. Vor allem auch vor dem Hintergrund, dass in der Schweiz Infrastrukturbauten vermehrt im Untergrund realisiert werden, welche sowohl quantitativ (Grundwasserdurchfluss) als auch qualitativ (Grundwassertemperaturen) Untergrundressourcen beeinträchtigen.