Die elektrischen Eigenschaften von Untergründen bieten wertvolle Hinweise auf deren Zusammensetzung. Eine Methode zur Untersuchung dieser Eigenschaften ist die Spektrale Induzierte Polarisation (SIP). Hierbei wird ein Wechselstrom in den Boden eingeleitet, der eine Ladungstrennung hervorruft. Diese Polarisation im Untergrund führt zu einer Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung. Anstelle eines konstanten ohmschen Widerstands wird die komplexwertige Impedanz gemessen, die von der Frequenz des Wechselstroms abhängt. Aus der Impedanz lassen sich zahlreiche Eigenschaften des untersuchten Materials, wie beispielsweise Sättigung und Porosität, ableiten. Die exakten Mechanismen, die zur Polarisation verschiedener Materialen führen, sind nach wie vor Gegenstand der Forschung, obwohl die grundlegenden Prinzipien bereits weitgehend verstanden sind.
Ein besonderer Forschungsschwerpunkt unserer Arbeitsgruppe liegt auf der Polarisationsantwort von Wassereis im Boden. Diese kann im Feld eingesetzt werden, um beispielsweise Permafrost zu detektieren und zu charakterisieren – ein Thema, das angesichts des menschengemachten Klimawandels zunehmend an Bedeutung gewinnt. Wir führen Feldmessungen, unter anderem in Nordschweden, durch, um lokale geologische Strukturen zu untersuchen und gleichzeitig Messmethoden sowie Auswertungsroutinen weiterzuentwickeln. Im Labor konzentrieren wir uns auf SIP-Messungen, um die Polarisationsantwort von (gefrorenen) Proben unter kontrollierten Bedingungen besser zu verstehen. Darüber hinaus entwickeln wir numerische und analytische Modelle, die die Polarisationseffekte auf mikroskopischer Ebene beschreiben.
