• Navigation überspringen
  • Zur Navigation
  • Zum Seitenende
Organisationsmenü öffnen Organisationsmenü schließen
Department Mathematik
  • FAUZur zentralen FAU Website
Suche öffnen
  • de
  • en
  • UnivIS
  • StudOn
  • campo
  • CRIS
  • Hilfe im Notfall

Department Mathematik

Menu Menu schließen
  • Department
    • Lehrstühle und Professuren
    • Förderverein
    • Rechnerbetreuung
    • Kontakt und Anreise
    • Pruefungsausschuss
    • Aktuelles
    Portal Department Mathematik
  • Forschung
    • Forschungsprojekte
    • Publikationen
    • Preprint-Reihe Angewandte Mathematik
    Portal Forschung
  • Studium
  • Veranstaltungen
  • Kolloquium
  1. Startseite
  2. Angewandte Mathematik 1
  3. Mitarbeitende A – Z
  4. Dr. Alexander Prechtel
  5. Forschung

Forschung

Bereichsnavigation: Angewandte Mathematik 1
  • Lehre
  • Mitarbeitende A - Z
    • Dr. Rufat Badal
    • Dr. Marco Bresciani
    • Sebastian Czop
    • Antonio Flavio Donnarumma
    • Prof. Dr. Manuel Friedrich
    • Kilian Hacker
    • Jonas Knoch
    • Prof. Dr. Serge Kräutle
    • Prof. Dr. Wilhelm Merz
    • Dr. Stefan Metzger (AG Grün)
    • Prof. Dr. Maria Neuss-Radu
    • Dr. Alexander Prechtel
      • Forschung
      • Lehre
    • Dr. Nadja Ray
    • Maximilian Rötzer
    • Franziska Lia Schmidt
    • Joscha Seutter
    • Dr. Daniel Tenbrinck
    • Cornelia Weber
  • Forschung
  • Veranstaltungen
  • Ehemalige Mitarbeitende

Forschung

Projekte  Review-Tätigkeiten  Publikationen  Betreute Abschlussarbeiten  Vorträge

Forschungsprofile bei Google Scholar und Research Gate

Interessen

  • Mathematik in den Geowissenschaften, dabei insbesondere Modellierung und Simulation reaktiven Schadstofftransports in porösen Medien, Beurteilung von Natural Attenuation, Geostatistik, effiziente und genaue Lösung von hydrogeochemischen Mehrkomponentenmodellen, Strukturbildung von Mikroaggregaten, insbesondere in der Rhizosphäre.
  • Mathematik in der Biologie, insbesondere räumlich-zeitliche Differentialgleichungsmodelle regulatorischer Netzwerke.
Left: Temporal evolution of root (brown), mucilage (pink) and soil structures (grey) in 18% clay soil Right: C/N dynamics coupled to microbial turnover after mucilage pulse

Aktuelle Forschungshighlights im Rahmen der interdisziplinären DFG Forschungsgruppe RU 2179 MAD Soil („Microaggregates: Formation and turnover of the structural building blocks of soils“) und des DFG Schwerpunktprogramms SPP 2089 (Rhizosphere Spatiotemporal Organisation – a Key to Rhizosphere Functions”):

In den letzten Jahren konzentrierte sich meine Forschung auf die Verbesserung des Verständnisses der Strukturbildung in Böden auf der Mikroskala und des damit verbundenen Kohlenstoffumsatzes. Zur Untersuchung der Selbstorganisation von Bodenaggregaten (Partikel mit einem Durchmesser von weniger als 250 Mikrometern) durch verschiedene Anziehungskräfte, die von der Geochemie und der Mikrobiologie beeinflusst werden, wurde ein neuartiges, umfassendes mathematisches Modell entwickelt, das die aus CT-Scans abgeleitete Porenstruktur explizit darstellt. Um die spezifischen Eigenschaften der Rhizosphäre zu berücksichtigen, musste der Funktionsumfang bestehender Modelle für Aggregation oder Kohlenstoffumsatz erweitert und z.B. eine explizite Phase für Exudate, Wurzeldynamik oder C/N-spezifisches mikrobielles Wachstum einbezogen werden.
Aufgrund der hohen Komplexität müssen wir Upscaling-Techniken anwenden, um Informationen von der Mikro- zur Makroskala zu übertragen. Wir verwenden Kombinationen von diskontinuierlichen Galerkin-Methoden und zellulären Automaten als numerische Approximationen des abgeleiteten mechanistischen Modells und integrieren sie in ein effizientes Software-Tool, das eine massiv-parallele Architektur nutzt.

Oben sehen Sie Abbildungen einer Studie, in der wir mit Hilfe des volldynamischen räumlichen und bildbasierten Modellierungswerkzeugs untersuchen, wie Bodenaggregation, Wurzelwachstum und Mucilage auf der Porenskala zusammenwirken (Rötzer et al., 2023). Die Simulationsergebnisse belegen, dass Exudate ein wichtiger Faktor für die Strukturbildung in der Rhizosphäre sind. Obwohl Mucilage innerhalb weniger Tage nach der Exudation abgebaut ist, führt es zu einer persistenten Stabilisierung der aggregierten Strukturen für verschiedene Bodentexturen im Wurzelraum. Diese Stabilisierung unterscheidet sich deutlich von den Strukturen, die auftreten, wenn nur partikuläres organisches Material (POM) die Entwicklung von organischen Klebepunkten auslösen kann, und ist auch nach dem vollständigen Abbau der Wurzel noch vorhanden. Weitere untersuchte Aspekte sind die mikrobielle Nekromasse und die C/N-spezifischen Pfade der mikrobiellen Umwandlungen. Dies ermöglicht die Verfolgung verschiedener Kohlenstoff-Pools und die Identifizierung von Hot-/Cold-Spots in Raum und Zeit, um den Kohlenstoffumsatz im Boden besser zu verstehen.

Unten sehen Sie Informationen aus Zech et al. (2022), die den Einfluss der Bodentextur, des POM-Eintrags und der Abbaugeschwindigkeit auf den Kohlenstoffumsatz und die CO2-Produktion durch Mikroben beleuchten.

Amount of organic carbon (OC) in different fractions of particulate organic matter (POM) by age (differently colored bars) and gluing agent (number above bar), CO2 production rate (arrows above bars), total CO2 production (rightmost arrows), and remaining share of initial POM in different input scenarios and for both soil textures with high decomposition rate: High/low/no input scenarios for low clay soil (a, c, e) and high clay soil (b, d, f).

Sie finden folgend eine Liste von Projekten mit meiner Beteiligung oder Leitung (Volumen eigenständig eingeworbener Drittmittel (als PI/Co-PI) seit 2015 ca. 1,176 Mio. Euro (Stand 2021)), Publikationen, Review-Tätigkeiten, betreute Bachelor-, Master- und Diplomarbeiten, sowie eine Liste von Vorträgen bei Tagungen.

Projekte

Laufzeit: 01-11-2022 - 31-10-2025
Mittelgeber: DFG / Schwerpunktprogramm (SPP)
Projektleitung: Alexander Prechtel, Nadja Ray
Dr. Alexander Prechtel

Dr. Alexander Prechtel, Akad. ORat

Dr. Nadja Ray

PD Dr. Nadja Ray, Nachwuchsgruppenleiterin

Die systematische Untersuchung des Zusammenspiels von Transformationsprozessen in der Rhizosphäre mit Fokus auf Mucilage und Wurzelhaare und deren Kopplungen zur Bodenstruktur, Geochemie,  Mikrobiologie und zu hochskalierten Bodenfunktionen wird zur zentralen Frage des PP beitragen, wie Resilienz aus selbstorganisierter raum-zeitlicher Musterbildung in der Rhizosphäre entsteht. Mechanistische, mathematische Modelle in Form von kombinierten zellulären Automaten und PDE/ODE-Systemen auf der
M…

→ Mehr Informationen

Laufzeit: 01-11-2019 - 31-10-2022
Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
Projektleitung: Alexander Prechtel, Nadja Ray
Dr. Alexander Prechtel

Dr. Alexander Prechtel, Akad. ORat

Dr. Nadja Ray

PD Dr. Nadja Ray, Nachwuchsgruppenleiterin

→ Mehr Informationen

Laufzeit: 01-02-2019 - 31-01-2022
Mittelgeber: DFG / Schwerpunktprogramm (SPP)
Projektleitung: Alexander Prechtel, Raphael Schulz
Dr. Alexander Prechtel

Dr. Alexander Prechtel, Akad. ORat

Im Projekt soll die Strukturbildung in der Rhizosphäre, welche durch geochemische, mikrobiologische und physikalische Einflüsse gesteuert wird, modellbasiert untersucht werden. Ziel ist die Entwickling eines mechanistischen Modellansatzes, welcher die dynamische strukturelle Reorganisation der Rhizosphäre auf der Skala einzelner Wurzeln (Mikroskala) ermöglicht (einschließlich expliziter Darstellung der Heterogenitäten des Porenraums). Dieses
sich zeitlich verändernde Mikroskalenmodell ist we…

→ Mehr Informationen

Laufzeit: 01-01-2016 - 31-12-2019
Mittelgeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Projektleitung: Alexander Prechtel, Nadja Ray
Dr. Alexander Prechtel

Dr. Alexander Prechtel, Akad. ORat

Dr. Nadja Ray

PD Dr. Nadja Ray, Nachwuchsgruppenleiterin

→ Mehr Informationen

Laufzeit: 01-01-2012 - 31-12-2013
Mittelgeber: Deutscher Akademischer Austauschdienst (DAAD)
Projektleitung: Peter Knabner
Prof. Dr. Peter Knabner

Prof. i. R. Dr. Peter Knabner

Nonlinear (multiphase) flow and reactive multicomponent transport problems in highly heterogeneous porous media and their numerical simulation are of great interest for evaluating site remediation, energy exploitation or CO2 sequestration scenarios.   The resulting advection-diffusion-reaction-systems are coupled nonlinear parabolic partial differential equations, and we have parabolic or elliptic nonlinear flow equations, possibly degenerate. The development of convergent and efficient numerical s…

→ Mehr Informationen

Laufzeit: 01-10-2009 - 30-09-2011
Mittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Projektleitung: Peter Knabner
Prof. Dr. Peter Knabner

Prof. i. R. Dr. Peter Knabner

The project was a cooperation of a group of applied mathematicians with the Russian company Aeroservice for the development and optimization of new photocatalytic filter systems for air cleaning of nanoparticles and organic substances with the help of mathematical simulation tools. For the simulation of aerosol transport in the filter made of polypropylene fibers, which is used in hospitals or airports, e.g., mathematical models and efficient solution algorithms had to be developed. These allow on…

→ Mehr Informationen

Laufzeit: 01-11-2006 - 31-12-2009
Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
Projektleitung: Peter Knabner
Prof. Dr. Peter Knabner

Prof. i. R. Dr. Peter Knabner

Soil colloids may influence the interaction between solutes and the immobile solid phase. A coupling to the fluid transport is possible by processes of sedimentation, flocculation, precipitation, filtration and deposition. The objective of this research project is the qualitative and quantitative examination of the crucial aspects of colloidal-influenced solute- and fluid transport by means of systematic, prognostic simulation. In detail,

  1. the attachment and detachment of colloids…

    → Mehr Informationen

Laufzeit: 01-04-2004 - 31-12-2008
Mittelgeber: BMBF / Verbundprojekt
Projektleitung: Peter Knabner, Alexander Prechtel
Prof. Dr. Peter Knabner

Prof. i. R. Dr. Peter Knabner

Dr. Alexander Prechtel

Dr. Alexander Prechtel, Akad. ORat

The evaluation of the potential of contaminated sites concerning natural attenuation needs comprehensive process descriptions and accurate, reliable numerical algorithms. Numerical errors may lead to qualitatively completely wrong conclusions concerning the potential of the site for degradation. It has been developed a comprehensive and flexible simulation tool, that is outstanding concerning the variety of processes, the quality and efficiency of the calculations ensured by modern numerical methods…

→ Mehr Informationen

Laufzeit: 01-06-2001 - 31-05-2003
Mittelgeber: Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit (StMUG) (bis 09/2013)
Projektleitung: Peter Knabner, Ulrich Rüde
Prof. Dr. Peter Knabner

Prof. i. R. Dr. Peter Knabner

The project included the mathematical modelling of natural attenuation processes in the subsurface and the extension of a software tool for complex reactive multicomponent processes in the framework of mixed hybrid and conforming finite elements. New  parameter identification methods allow the parametrization of unknown functions or a formfree optimization, and help to overcome the dilemma of missing data in complex models. Work included instationary 3D simulations and scenarios of  contaminated s…

→ Mehr Informationen

Laufzeit: 01-01-2001 - 31-12-2004
Mittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Projektleitung: Peter Knabner
Prof. Dr. Peter Knabner

Prof. i. R. Dr. Peter Knabner

Mathematical simulation tools allow the quantitative integration of competing transport and transformation processes which are relevant for a seepage water risk prognosis. Therefore model simulations have to contain a comprehensive process description, while they can serve for parameter identification by inverse modelling of suitable column or batch experiments, and allow to quantify the dependence of a key variable on parameters through a simultaneous sensitivity analysis. The software platform…

→ Mehr Informationen

Publikationen

  • Prifling B., Weber M., Rötzer M., Ray N., Prechtel A., Phalempin M., Schlüter S., Vetterlein D., Schmidt V.:
    Correlating pore space morphology with numerically computed soil gas diffusion for structured loam and sand, including stochastic 3D microstructure modeling
    In: Scientific Reports 15 (2025), Art.Nr.: 20174
    ISSN: 2045-2322
    DOI: 10.1038/s41598-025-05825-0
    BibTeX: Download

  • Zech S., Prechtel A., Ray N.:
    Coupling scales in process-based soil organic carbon modeling including dynamic aggregation
    In: Journal of Plant Nutrition and Soil Science (2024)
    ISSN: 1436-8730
    DOI: 10.1002/jpln.202300080
    BibTeX: Download

  • Amelung W., Tang N., Siebers N., Aehnelt M., Eusterhues K., Felde VJ., Guggenberger G., Kaiser K., Kögel-Knabner I., Klumpp E., Knief C., Kruse J., Lehndorff E., Mikutta R., Peth S., Ray N., Prechtel A., Ritschel T., Schweizer SA., Woche SK., Wu B., Totsche KU.:
    Architecture of soil microaggregates: Advanced methodologies to explore properties and functions
    In: Journal of Plant Nutrition and Soil Science (2023)
    ISSN: 1436-8730
    DOI: 10.1002/jpln.202300149
    BibTeX: Download
  • Prifling B., Weber M., Ray N., Prechtel A., Phalempin M., Schlüter S., Vetterlein D., Schmidt V.:
    Quantifying the Impact of 3D Pore Space Morphology on Soil Gas Diffusion in Loam and Sand
    In: Transport in Porous Media (2023)
    ISSN: 0169-3913
    DOI: 10.1007/s11242-023-01971-z
    BibTeX: Download
  • Prifling B., Weber M., Ray N., Prechtel A., Phalempin M., Schlüter S., Vetterlein D., Schmidt V.:
    Quantifying the Impact of 3D Pore Space Morphology on Soil Gas Diffusion in Loam and Sand
    In: Transport in Porous Media (2023)
    ISSN: 0169-3913
    DOI: 10.1007/s11242-023-01971-z
    BibTeX: Download
  • Rötzer M., Prechtel A., Ray N.:
    Pore scale modeling of the mutual influence of roots and soil aggregation in the rhizosphere
    In: Frontiers in Soil Science 3 (2023), Art.Nr.: 1155889
    ISSN: 2673-8619
    DOI: 10.3389/fsoil.2023.1155889
    BibTeX: Download

  • Schnepf A., Carminati A., Ahmed M., Ami M., Benard P., Bentz J., Bonkowski M., Brax M., Diehl D., Duddek P., Kröner E., Javaux M., Landl M., Lehndorff E., Lippold E., Lieu A., Müller CW., Oburger E., Otten W., Portell-Canal X., Phalempin M., Prechtel A., Schulz R., Vanderborght J., Vetterlein D.:
    Linking rhizosphere processes across scales: Opinion
    In: Plant and Soil (2022)
    ISSN: 0032-079X
    DOI: 10.1007/s11104-022-05306-7
    URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s11104-022-05306-7
    BibTeX: Download
  • Zech S., Ritschel T., Ray N., Totsche KU., Prechtel A.:
    How water connectivity and substrate supply shape the turnover of organic matter – Insights from simulations at the scale of microaggregates
    In: Geoderma 405 (2022), Art.Nr.: 115394
    ISSN: 0016-7061
    DOI: 10.1016/j.geoderma.2021.115394
    BibTeX: Download
  • Zech S., Schweizer SA., Bucka FB., Ray N., Kögel-Knabner I., Prechtel A.:
    Explicit spatial modeling at the pore scale unravels the interplay of soil organic carbon storage and structure dynamics
    In: Global Change Biology (2022)
    ISSN: 1354-1013
    DOI: 10.1111/gcb.16230
    BibTeX: Download

  • Suciu N., Illiano D., Prechtel A., Radu AF.:
    Global random walk solvers for fully coupled flow and transport in saturated/unsaturated porous media
    In: Advances in Water Resources 152 (2021), Art.Nr.: 103935
    ISSN: 0309-1708
    DOI: 10.1016/j.advwatres.2021.103935
    BibTeX: Download

  • Alecsa CD., Boros I., Frank F., Knabner P., Nechita M., Prechtel A., Rupp A., Suciu N.:
    Numerical benchmark study for flow in highly heterogeneous aquifers
    In: Advances in Water Resources (2020), S. 103558
    ISSN: 0309-1708
    DOI: 10.1016/j.advwatres.2020.103558
    BibTeX: Download
  • Zech S., Dultz S., Guggenberger G., Prechtel A., Ray N.:
    Microaggregation of goethite and illite evaluated by mechanistic modeling
    In: Applied Clay Science 198 (2020), Art.Nr.: 105845
    ISSN: 0169-1317
    DOI: 10.1016/j.clay.2020.105845
    BibTeX: Download

  • Rupp A., Guhra T., Meier A., Prechtel A., Ritschel T., Ray N., Totsche KU.:
    Application of a cellular automaton method to model the structure formation in soils under saturated conditions: A mechanistic approach
    In: Frontiers in Environmental Science 7 (2019)
    ISSN: 2296-665X
    DOI: 10.3389/fenvs.2019.00170
    URL: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fenvs.2019.00170/abstract
    BibTeX: Download

  • Marx A., Conrad M., Aizinger V., Prechtel A., van Geldern R., Barth J.:
    Groundwater data improve modelling of headwater stream CO2 outgassing with a stable DIC isotope approach
    In: Biogeosciences 15 (2018), S. 3093-3106
    ISSN: 1726-4170
    DOI: 10.5194/bg-15-3093-2018
    URL: https://www.biogeosciences.net/15/3093/2018/
    BibTeX: Download
  • Rupp A., Totsche KU., Prechtel A., Ray N.:
    Discrete-Continuum Multiphase Model for Structure Formation in Soils Including Electrostatic Effects
    In: Frontiers in Environmental Science 6 (2018), Art.Nr.: 96
    ISSN: 2296-665X
    DOI: 10.3389/fenvs.2018.00096
    BibTeX: Download
  • Totsche KU., Amelung W., Gerzabek MH., Guggenberger G., Klumpp E., Knief C., Lehndorff E., Mikutta R., Peth S., Prechtel A., Ray N., Kögel-Knabner I.:
    Microaggregates in Soils
    In: Journal of Plant Nutrition and Soil Science 181 (2018), S. 104-136
    ISSN: 1436-8730
    DOI: 10.1002/jpln.201600451
    URL: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jpln.201600451/full
    BibTeX: Download

  • Ray N., Rupp A., Prechtel A.:
    Discrete-continuum multiscale model for transport, biomass development and solid restructuring in porous media
    In: Advances in Water Resources 107 (2017), S. 393-404
    ISSN: 0309-1708
    DOI: 10.1016/j.advwatres.2017.04.001
    BibTeX: Download

  • Suciu N., Radu AF., Prechtel A., Brunner F., Knabner P.:
    A coupled finite element-global random walk approach to advection-dominated transport in porous media with random hydraulic conductivity
    In: Journal of Computational and Applied Mathematics 246 (2013), S. 27-37
    ISSN: 0377-0427
    DOI: 10.1016/j.cam.2012.06.027
    URL: https://www1.am.uni-erlangen.de/research/publications/Jahr_2013/2013_SuciuRaduPrechtelBrunnerKn_ACoupledFiniteElementGlobalRandomWalkApproach
    BibTeX: Download

  • Knabner P., Frank F., Hoffmann J., Kräutle S., Oßmann S., Prechtel A.:
    Entwicklung, Zuverlässigkeit und Effizienz reaktiver Mehrkomponententransportmodelle
    In: KORA - Synopse "Systemanalyse, Modellierung und Prognose der Wirkungen natürlicher Schadstoffminderungsprozesse - eine rezente Synopse", 2008, S. 195-233 (Gemeinsame Mitteilungen des Dresdner Grundwasserforschungszentrum e.V. und seiner Partner, Bd.5)
    BibTeX: Download
  • Luckner T., Sommer T., Luckner L., Bilek F., Knabner P., Prechtel A.:
    Grundlagen der Systemanalyse, Modellierung und Prognose
    In: KORA - Synopse "Systemanalyse, Modellierung und Prognose der Wirkungen natürlicher Schadstoffminderungsprozesse - eine rezente Synopse", 2008, S. 1-81 (Gemeinsame Mitteilungen des Dresdner Grundwasserforschungszentrum e.V. und seiner Partner, Bd.5)
    URL: https://www1.am.uni-erlangen.de/research/publications/Jahr_2008/2008_LucknerSommerLucknerBilekKnPrechtel_GrundlagenDerSystemanalyseModellierungUndPrognose
    BibTeX: Download
  • Radu AF., Bause M., Prechtel A., Attinger S.:
    A Mixed Hybrid Finite Element Discretization Scheme for Reactive Transport in Porous Media
    In: Kunisch K., Of G., Steinbach O. (Hrsg.): Numerical Mathematics and Advanced Applications, Berlin, Heidelberg: 2008
    BibTeX: Download

  • Prechtel A., Bitterlich S., Radu AF., Knabner P.:
    Natural Attenuation: hohe Anforderungen an die Modellsimulation Teilprojekt 6 des BayFoNA: Modellierung
    In: Grundwasser 11 (2006), S. 217-225
    ISSN: 1430-483X
    DOI: 10.1007/s00767-006-0147-6
    URL: https://www1.am.uni-erlangen.de/research/publications/Jahr_2006/2006_PrechtelBitterlichRaduKn_NaturalAttenuationHoheAnforderAnModellSimulation
    BibTeX: Download
  • Prechtel A., Hoffmann J., Kräutle S., Knabner P.:
    Reaktive Mehrkomponentenprobleme: Sicherung von Effizienz und Zuverlässigkeit
    In: Modellierung und Prognose von Natural Attenuation-Prozessen im Untergrund, Dresden: , 2006, S. 75-90 (Gemeinsame Mitteilungen des Dresdner Grundwasserforschungszentrum e.V. und seiner Partner, Bd.3)
    URL: https://www1.am.uni-erlangen.de/research/publications/Jahr_2006/2006_PrechtelHoffmannKraeutleKn_ReaktiveMehrKomponentenProblemeEffizienzUndZuverlaessigkeit
    BibTeX: Download

  • Knabner P., Kräutle S., Oßmann S., Prechtel A.:
    Modellierung des reaktiven Transports von Schadstoffen in der (un-)gesättigten Bodenzone zur Prognose der natürlichen Selbstreinigung - Komplexe Probleme berechenbar machen
    In: Dechema (Hrsg.): Statusseminar Forschungsverbund KORA - Kontrollierter natürlicher Rückhalt und Abbau von Schadstoffen bei der Sanierung kontaminierter Grundwässer und Böden, Frankfurt a. M.: , 2005, S. 417-427
    ISBN: 389746071X

    URL: https://www1.am.uni-erlangen.de/research/publications/Jahr_2005/2005_KnKraeutleOssmannPrechtel_Proj73ModellDesReaktTranspVonSchadstInDer(un)gesättBodenzonePrognSelbstreinig
    BibTeX: Download
  • Kräutle S., Bause M., Prechtel A., Radu AF., Knabner P.:
    ParRichy: Parallel Simulation of Bioreactive Multicomponent Transport Processes in Porous Media
    In: Arndt Bode, Franz Durst (Hrsg.): High Performance Computing in Science and Engineering, Garching 2004, Berlin, Heidelberg: Springer, 2005, S. 181-192
    ISBN: 978-3-540-26145-2

    DOI: 10.1007/3-540-28555-5_16
    URL: https://www1.am.uni-erlangen.de/research/publications/Jahr_2005/2005_KraeutleBausePrechtelRaduKn_ParRichyParallSimulOfBioreactMulticompTrnsptProcessInPM
    BibTeX: Download
  • Prechtel A.:
    Modelling and Efficient Numerical Solution of Hydrogeochemical Multicomponent Transport Problems by Process-Preserving Decoupling Techniques
    Aachen: Shaker, 2005
    ISBN: 3-8322-4295-3
    BibTeX: Download

  • de Fouquet C., Prechtel A., Setier JC.:
    Estimation of the total hydrocarbon concentration in the soil of a former petrochemical site: Methodological study
    In: Oil & Gas Science and Technology-Revue De L Institut Francais Du Petrole 59 (2004), S. 275-295
    ISSN: 1294-4475
    DOI: 10.2516/ogst:2004020
    BibTeX: Download

  • Knabner P., Bitterlich S., Iza Teran R., Prechtel A., Schneid E.:
    Influence of Surfactants on Spreading of Contaminants and Soil Remediation
    In: Willi Jäger, Hans-Joachim Krebs (Hrsg.): Mathematics - Key Technology for the Future, Berlin, Heidelberg: Springer, 2003, S. 152-161
    ISBN: 978-3-642-62914-3

    DOI: 10.1007/978-3-642-55753-8_12
    URL: https://www1.am.uni-erlangen.de/research/publications/Jahr_2003/2003_KnBitterlichTeranPrechtelSchneid_InfluOfSurfactOnSpreadOfContaminSoilRemed
    BibTeX: Download

  • Prechtel A., Knabner P.:
    Accurate and efficient simulation of coupled water flow and nonlinear reactive transport in the saturated and vadose zone-application to surfactant enhanced and intrinsic bioremediation
    In: S. Majid Hassanizadeh, Ruud J. Schotting, William G. Gray and George F. Pinder (Hrsg.): Computational Methods in Water Resources, 2002, S. 687-694 (Computational Methods in Water Resources, Proceedings of the XIV International Conference on Computational Methods in Water Resources (CMWR XIV), Bd.47)
    ISBN: 978-0-444-50975-8

    DOI: 10.1016/S0167-5648(02)80125-3
    URL: https://www1.am.uni-erlangen.de/research/publications/Jahr_2002/2002_PrechtelKn_AccurEfficSimuOfCouplWaterFlow+nonlinReactTransp
    BibTeX: Download
  • Prechtel A., Knabner P., Schneid E., Totsche KU.:
    Simulation of carrier-facilitated transport of phenanthrene in a layered soil profile
    In: Journal of Contaminant Hydrology 56 (2002), S. 209-225
    ISSN: 0169-7722
    DOI: 10.1016/S0169-7722(01)00211-X
    URL: https://www1.am.uni-erlangen.de/research/publications/Jahr_2002/2002_PrechtelKnSchneidTotsche_SimulationOfCarrFaciTrnasportOfPhenanInALayerSoilProfile
    BibTeX: Download

  • Schneid E., Prechtel A., Knabner P.:
    A comprehensive tool for the simulation of complex reactive transport and flow in soils
    In: Land Contamination and Reclamation 8 (2000), S. 357-365
    ISSN: 0967-0513
    URL: https://www1.am.uni-erlangen.de/research/publications/Jahr_2000/2000_SchneidPrechtelKn_AComperToolForTheSimulaOfComplexReactiveTransport
    BibTeX: Download

  • Prechtel A.:
    La pollution d'un site par des hydrocarbures - aspects de la modélisation hydrogéologique et étude géostatistique (Diplomarbeit, 1998)
    BibTeX: Download

  • Prechtel A.:
    Die Schätzung von Variogrammen durch Betrachtung ihrer Integrale (Diplomarbeit, 1997)
    BibTeX: Download

 

Reviews

Gutachter für die Agence Nationale de Recherche in Frankreich und die Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG, sowie folgende Zeitschriften:

BioSystems, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Environmental Pollution, Environmental Science & Technology, Geoderma, International Journal for Numerical Methods in Fluids, International Journal on Geomathematics, Mathematics and Computers in Simulation, Nonlinear Analysis: Real World Applications, Plant and Soil, PLOS One, und Water Resources Research.

Betreute und/oder begutachtete Arbeiten

Bachelorarbeiten:

Hutter, Jana: „Die Adsorptions-Advektions-Dispersionsgleichung“, 2009 (Technomathematik)

Rupp, Andreas: „Numerische Studien zur Strukturbildung in Böden durch Mineralreaktionen„, 2014 (Mathematik)

Clarner, Jan-Patrick: „Modellierung und Simulation der Bildung und Transformation von Aggregaten in Böden„, 2016 (Mathematik)

Conrad, Marcus: „Integration von Reaktionstermen in das 1D-Flachwassermodell basierend auf dem Discontinuous-Galerkin-Verfahren„, 2016 (Integrated Life Sciences)

Klingberg, Tim: „Charakterisierung des stationären Eingangs-/Ausgangsverhaltens von Doppelphosphorylierungszyklen„, 2017 (Integrated Life Sciences)

Pindl, Kathrin: „Charakterisierung des Eingangs-/Ausgangsverhaltens der MAP Kinase Kaskade„, 2017 (Integrated Life Sciences)

Möckel, Marianna: „Einfluss der Autoregulation auf das dynamische Verhalten von Zwei-Komponenten Systemen„, 2017 (Integrated Life Sciences)

Eckstein, Nadja: „Charakterisierung der dynamischen Regulation von SCF Ligasen durch CAND1„, 2017 (Integrated Life Sciences)

Hermann, Anne: „The influence of a symmetric boundary condition on the effective diffusion tensor of a soil column calculated by homogenisation„, 2022 (Mathematik)

Heimann, Lennard: “Untersuchungen zu Metabolismus und Genregulation in Corynebacterium diphteriae“, 2023 (Integrated Life Sciences)

Masterarbeiten:

Hutter, Jana: „Spatio-temporal modelling of cell cycle control„, 2011

Pérez Pardo, Beatriz: „Mathematical modeling and simulation of a microfluidic reactor. From real application towards a 2D computer simulation„, August 2012 (Computational Engineering)
Eckstein, Nadja: „Mathematical Modelling and Simulation of the Influence of Extracellular Polymeric Substances on Microaggregate Formation in Soils„, November 2018 (Integrated Life Sciences)

Tapia Schulze, Lorenzo: „Mathematical Modeling and Simulation of the chemotactic movement of neutrophils in in-flammatory environments„, September 2022 (Computational and Applied Mathematics)

Diplomarbeiten:

Kastner, Stephan: „Mathematische Modellierung und numerische Simulation von Selbstreinigungsprozessen„, February 2002

Oßmann, Stephan: „Mathematische Modellierung und numerische Simulation von präferenziellem Fließen mit Stofftransport in strukturierten porösen Medien„, June 2004

Schumann, Robert: „Operator Splitting und voll gekoppelte Lösungsalgorithmen für Transport-Reaktionssysteme in porösen Medien„, May 2006

Frank, Florian: „Hydrogeochemical multi-component transport – mineral dissolution and precipitation with consideration of porosity changes in variably-saturated porous media„, 2008

Vorträge

    • „A Comprehensive Tool for the Simulation of Complex Reactive Transport and Flow in Soils“.
      XXV General Assembly of the European Geophysical Society (EGS), April 25-29, 2000, Nice, France.
    • „Accurate and Efficient Simulation of Coupled Water Flow and Nonlinear Reactive Transport in the Saturated and Vadose Zone – Application to Surfactant Enhanced and Intrinsic Bioremediation“.
      Computational Methods in Water Resources XIV, June 23-28, 2002, Delft, The Netherlands.
    • „Entwicklung einer Simulationssoftware zur Prognose von Schadstoffausbreitung und -abbau in der (un-)gesättigten Bodenzone“.
      Workshop Forschungsverbundvorhaben „Nachhaltige Altlastenbewältigung unter Einbeziehung des natürlichen Reinigungsvermögens“, July 18-19, 2002, Freising, Germany.
    • Talks on „Mikrobiologie“, „Hydrochemie“ and „Modellierung“.
      Workshop Forschungsverbundvorhaben „Nachhaltige Altlastenbewältigung unter Einbeziehung des natürlichen Reinigungsvermögens“, February 20-21, 2003, Freising, Germany.
    • „Modelling and numerical simulation of variably saturated flow and coupled reactive, biogeochemical transport“.
      Workshop on Modeling and Simulation in Chemical Engineering, June 30 – July 4, 2003, Coimbra, Portugal.
    • „Abbaukinetiken: Möglichkeiten der Modellierung und Simulation“.
      BMBF-Förderschwerpunkt KORA (Kontrollierter natürlicher Rückhalt und Abbau von Schadstoffen bei der Sanierung kontaminierter Grundwässer und Böden), Fachgespräch Mikrobiologie, September 18-19, 2003, Karlsruhe, Germany.
    • „Handlungsempfehlung: Schwerpunkt Modellierung“.
      Symposium Natürliches Reinigungsvermögen – Natural Attenuation, Landesamt für Umweltschutz, November 10-11, 2003, Augsburg, Germany.
    • „Modeling and Simulation of Reactive Multicomponent Transport: Model Equations and Efficient Solution Concepts“.
      Workshop Porous Media, Zentrum für Angewandte Geowissenschaften, December 2-3, 2004, Blaubeuren, Germany.
    • „Efficient Modified Newton’s Method for Solving Reactive Multicomponent Transport Problems in Porous Media“.
      SIAM Conference on Mathematical and Computational Issues in the Geosciences, June 6-10, 2005, Avignon, France.
    • „Grundlagen und Modellierung der Schadstoffausbreitung im Boden“.
      DECHEMA-Arbeitskreis „Auswirkungen von Stoff- und Energiefreisetzungen“, November 3, 2005, Frankfurt am Main, Germany.
    • „Große Mehrkomponentenprobleme berechenbar machen: Reduktion der Komplexität“.
      2. BMBF Statusseminar KORA, November 22-23, 2005, Frankfurt am Main, Germany.
    • „Grundlagen und Stolpersteine der Modellierung in der Altlastenbearbeitung“.
      BEW-Seminar „Numerische Modelle als Instrument in der Altlastenbearbeitung“, 31. Mai 2006, Duisburg, Germany
    • „Efficient process-preserving modified Newton’s method for solving reactive multicomponent transport problems in porous media“.
      Workshop on simulation, modelling and numerical analysis, September 18-20, 2006, Liberec, Czech Republic.
    • „Efficient process-preserving and adaptive modified Newton’s method for solving reactive multicomponent transport problems in porous media“.
      6th International Congress on Industrial and Applied Mathematics, July 16-20, 2007, Zurich, Switzerland.
    • „Modellierung als Werkzeug zur Prozessidentifikation und -quantifizierung von NA-Prozessen sprengstofftypischer Verbindungen“.
      Abschließendes BMBF-Statusseminar des TV5 „Rüstungsaltlasten“ – KORA, 17.-18. Juni 2008, Berlin.
    • „An adaptive, process-preserving modified Newton’s method to solve reactive multicomponent transport problems efficiently“.
      5th European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering (ECCOMAS), June 30 – July 5, 2008, Venice, Italy.
    • „Efficient and Reliable Simulation of Reactive Multicomponent Problems“.
      Bio-Geo-Kolloquium Friedrich-Schiller-Universität Jena, December 16, 2008.
    • „Adaptive, Selective Coupling of Multicomponent Transport and Kinetic Reactions“.
      SIAM Conference on Mathematical and Computational Issues in the Geosciences, June 15 – 18, 2009, Leipzig.
    • „Identification of biogeochemical degradation parameters of propylene glycol by complex modelling“.
      Computational Methods in Water Resources XIX, June 17-21, 2012, Urbana-Champaign, Illinois, USA.
    • „Spatio-Temporal Modelling of Cell Cycle Control“.
      SIAM Conference on the Life Sciences, August 7 – 10, 2012, San Diego, California, USA.
    • „Solving Coupled Reactive Multicomponent Problems in Geosciences and Biology“, 30. Mai 2013, Universität Bergen, Norwegen.
    • „Mechanistic Modeling of the Formation and Consolidation of Soil Microaggregates“, SIAM Conference on Mathematical and Computational Issues in the Geosciences, June 29 – July 2, 2015, Stanford, California, USA.
    • „Process-based Modelling of the Formation and Consolidation of Soil Microaggregates“.
      Computational Methods in Water Resources XXI, June 20-24, 2016, Toronto, Canada.
    • „Hybrid Discrete-Continuum Modeling for Transport, Biofilm Development and Solid Restructuring including Electrostatic Effects“.
      General Assembly of the European Geophysical Union, April 23-28, 2017, Vienna, Austria.
    • „Mechanistic Model for Transport, Biofilm Development and Solid Restructuring in Soil Microaggregates“.
      Workshop on Formation, Properties and Function of Soil Microaggregates, October 10-12, 2017, Munich.
    • „Linking Processes to Structure and Structure to Function: Hybrid Discrete-Continuum Modeling forMicroaggregate Formation“.
      General Assembly of the European Geophysical Union, April 8-13, 2018, Vienna, Austria.
    • „Discrete-Continuum Multiscale Model for Evolving Microaggregates in Porous Media“.
      PICO Presentation, General Assembly of the European Geophysical Union, April 8-13, 2018, Vienna, Austria.
    • „Hybrid cellular automata / PDE modeling  for solid restructuring including EPS„, Computational Methods in Water Resources XXII, June 3-7, 2018, St. Malo, France.
    • „Hybrid Cellular Automata / PDE Modeling for Self-organisation of Soil Microaggregate Structures“, SIAM Conference on Mathematical and Computational Issues in the Geosciences, March 11 – 14, 2019, Houston, Texas, USA.
    • „Microaggregation of goethite and illite: Linking mechanistic modeling and laboratory experiments“,

      Online Presentation, General Assembly of the European Geophysical Union, May 4-8, 2020, Vienna, Austria.

    • „Evaluating the Interaction of Biofilms, Organic Matter and Soil Structures at the pore scale“,

      Online Presentation, at 3rd ISMC Conf. on Advances in Modeling Soil Systems, May 18-21; and at InterPore 2021, 13th General Assembly, May 31- June 4, 2021.

    • „Process-based, mechanistic modeling of dynamic structures at the pore scale“, Goldschmidt Conference, July 10-15, 2022, Honolulu, Hawaii, USA.
    • „Soils in silico – process-based modeling of dynamic structures at the pore scale“, 22nd World Congress of Soil Science, July 31- August 5, 2022, Glasgow, UK.
    • „Seven years of research on process-based, mechanistic modeling of aggregation and its drivers„, General Assembly of the European Geophysical Union, April 23-28, 2023, Vienna, Austria.
    • „Pore Scale Modelling of Evolving Soil Structures„, SIAM Conference on Mathematical and Computational Issues in the Geosciences, June 19-22, 2023, Bergen, Norway.
    • „Cellular Automata in Soil Science„, Invited Seminar Talk at Lappeenranta-Lahti University of Technology, August 8, 2023, Lappeenranta, Finland.
    • „Coupling scales in process-based soil organic carbon modeling including dynamic aggregation„, General Assembly of the European Geophysical Union, April 14-19, 2024, Vienna, Austria.
    • „Pore scale modeling of the mutual influence of roots and soil aggregation in the rhizosphere“, 12th International Symposium of the Int. Soc. Root Research, June 2-7, 2024, Leipzig.
    • „Modeling of structural development in soil and rhizosphere“, BayInt Workshop on
      Fluid flow and reactive transport in porous media, Nov. 5, 2024, KU Eichstätt-Ingolstadt.
    • „Coupling scales in soil C (and N) turnover modeling including soil structure dynamics“, MicroSoil, June 9-12, 2025, Saint-Loup Lamaire, France.

 

Friedrich-Alexander-Universität
Department Mathematik

Cauerstraße 11
91058 Erlangen
  • Kontakt und Anreise
  • Interner Bereich
  • Mitarbeitende A-Z
  • Impressum
  • Datenschutz
  • DE/EN
  • RSS Feed
Nach oben