Curriculum Vitae

Civil status: Married, 3 children.

Education

• 06.11.2019 | German Habilitation in Hydrology | TU Munich
• 05.04.2017 | Italian Habilitation in Sector 08/A1 Hydraulics, Hydrology and Hydraulic Constructions
• 2007 – 2011 | Ph.D. Degree in Geology, University of Tuebingen, Germany | Thesis: “Transverse mixing of conservative and reactive tracers in porous media‟.
• 2010 | Visiting PhD student at Stanford University, USA. (October – December).
• 2007 – 2009 | Master’s degree in Applied Environmental Geosciences, University of Tübingen | Thesis: “The Relevance of Compound Dependent Dispersion Coefficients for Modeling of Mixing-Controlled Reactive Transport”.
• 2005 – 2007 | Italian-German Double degree program in Physics, University of Tübingen and University of Trento | Thesis: “The Derivative Riemann Problem in Special Relativistic Hydrodynamics”.
• 2002 – 2005 | Bachelor’s degree in Physics, University of Trento, Italy | Thesis: “Electric characterization of BJT silicon radiation detectors”.

Professional Career

• 01.04.2024 – present | Professor of Applied Geology and Modeling of Environmental Systems |Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Germany
• 2023 – present | Board member of the hydropeaking research network
• 2023 – present | Associate editor Journal of Hydrology
• 2022 | Editors’ Citation for Excellence in Refereeing for Water Resources Research
• 2021 | Editors’ Citation for Excellence in Refereeing for Water Resources Research
• 01.03.2021 – present | Adjunct Professor of Sustainable Resources Management | University of Innsbruck, Austria
• 07.11.2019 – 31.03.2024 | Privat Dozent at the Chair of Hydrology and River Basin Management, Faculty of Civil, Geo and Environmental Engineering | Technical University of Munich, Germany
• 10.2016 – present | Associate Editor Hydrological Science Journal
• 10.01.2021 – 31.12.2021 | Participation to the Flying Faculty Program of the German Jordanian University, Visiting Lecturer
• 01.10.2016 – 30.09.2020 | Professor of Sustainable Resources Management | University of Innsbruck, Austria
• 01.01.2015 – 06.11.2019 | Group Leader at the Chair of Hydrology and River Basin Management, Faculty of Civil, Geo and Environmental Engineering | Technical University of Munich, Germany
• 31.10.2012 – 17.02.2017 | Board member and founder of the Academic spin-off of the University of Trento Smart Hydrogeological Solutions srl | Italy
• 15.04.2011 – 31.03.2015 | Freelance scientific consultant (groundwater risk assessment, groundwater remediation, applied research projects, patent management and application)
• 01.09-2015 – 31.10.2015 | Visiting lecturer at the Department of Civil Environmental and Mechanical Engineering | University of Trento, Italy
• 01.04.2013 – 15.01.2015 | Post-Doctoral Fellow at the Center for Applied Geoscience | University of Tübingen, Germany
• 01.11.2013 – 10.12.2013 | Visiting scientist in the Department of Civil Engineering | Universidad de Chile, Chile
• 21.03.2011 – 20.03.2013 | Post-Doctoral Fellow at the department of Civil and Environmental Engineering | University of Trento, Italy

Schlüsselpublikationen

1. Chiogna G., Eberhardt C., Grathwohl P., Cirpka O.A. and Rolle M. (2010), Evidence of compound dependent hydrodynamic and mechanical transverse dispersion by multi-tracer laboratory experiments, Environ. Science and Technology, 44, 666-693. doi:10.1021/es9023964
2. Chiogna G., Hochstetler D. L., Bellin A., Kitanidis P. K. and Rolle M. (2012), Mixing, entropy and reactive solute transport, Geophys. Res. Lett., 39, L20405. doi:10.1029/2012GL053295.
3. Chiogna G., Cirpka O.A., Rolle M. and Bellin A. (2015) Helical flow in three-dimensional non-stationary anisotropic heterogeneous porous media. Water Resour. Res. doi: 10.1002/2014WR015330.
4. Marcolini G., Bellin A. and Chiogna G. (2017) Performance of the Standard Normal Homogeneity Test for the homogenization of mean seasonal snow depth time series, International Journal of Climatology 37 (S1), 1267-1277
5. Chiogna G., Marcolini G., Liu W., Pèrez Ciria T. and Tuo Y. (2018) Coupling hydrological modelling and support vector regression to model hydropeaking in alpine catchments Sci. Tot. Env., 633, 220-229
6. Pérez Ciria T, Labat D, Chiogna G*. (2019). Recent and historical effects of hydropeaking on streamflow time series at multiple spatial and temporal scales in the Adige and Inn River Basins. Journal of Hydrology, 124021
7. Bittner, D., Parente, M. T., Mattis, S., Wohlmuth, B., & Chiogna, G. (2020). Identifying relevant hydrological and catchment properties in active subspaces: An inference study of a lumped karst aquifer model. Advances in Water Resources, 135, 103472.
8. Matiu, M., Crespi, A., Bertoldi, G., Carmagnola, C. M., Marty, C., Morin, S., … & Kotlarski, S. (2021). Observed snow depth trends in the European Alps 1971 to 2019. The Cryosphere, 1-5
9. Basilio Hazas, M., Marcolini, G., Castagna, M., Galli, M., Singh, T., Wohlmuth, B., & Chiogna, G. (2022). Drought conditions enhance groundwater table fluctuations caused by hydropower plant management. Water Resources Research, 58(10), e2022WR032712.
10. Richieri, B., Bittner, D., Hartmann, A., Benettin, P., van Breukelen, B. M., Labat, D., & Chiogna, G. (2023). Using continuous electrical conductivity measurements to derive major solute concentrations in karst systems. Hydrological Processes, 37(6), e14929.

• Transferring knowledge of probabilistic groundwater flood maps for improved risk assessment

  
  (Third Party Funds Single)
  Term: 1. June 2025 - 31. October 2025
  Funding source: andere Förderorganisation
  
  →More information

• Grundwasserüberschwemmungen: Entwicklung eines Ansatzes zur Risikobewertung und -kommunikation

  
  (Third Party Funds Single)
  Term: 19. April 2025 - 18. October 2026
  Funding source: Deutsche Bundesstiftung Umwelt
  
  Abstract

  Asclimate change drives more frequent extreme weather events, groundwaterflooding poses an increasing threat to infrastructure and public safety. TheGrARBeKo project (Grundwasserüberschwemmungen: Entwicklung eines Ansatzes zurRisikobewertung und -kommunikation) addresses this challenge by developing arobust, data-driven methodology for risk assessment and public engagement.Ledby Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), the project bringstogether key partners:

  • Okeanos Smart Data Solutions GmbH (AI and hydroinformatics),
  • Zentrum für Digitale Entwicklung GmbH (ZDE) (citizen participation and strategic communication),
  • KI-P GmbH (sensor integration and data visualization), and
  • the City of Garching, which contributes monitoring infrastructure and supports public outreach.

  UsingGarching as a pilot site, GrARBeKo combines groundwater modeling (MODFLOW) withmachine learning techniques (ML) to generate rapid, high-resolution flood riskmaps. By involving citizens in the installation of low-cost sensors and thecollection of real-world data, such as water levels in basements, the projectstrengthens both the technical models and community awareness.Theproject also aims to test innovative sensing technologies, improve uncertaintyquantification using Bayesian inference, and produce guidelines that can beadapted by other municipalities. In this way, GrARBeKo improves floodpreparedness locally while offering a scalable model for climate resilienceplanning.
  →More information

• UnSAT-EIE - Kopplung der Boden-Aquifer-Behandlung und der technischen Injektion und Extraktion zur Verbesserung der Durchmischung an der Schnittstelle zwischen der gesättigten und der ungesättigten Zone

  
  (Third Party Funds Single)
  Term: 1. April 2025 - 31. March 2028
  Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
  
  →More information

• Ursachen und Risikobewertung von Grundwasserüberschwemmung

  
  (Third Party Funds Single)
  Term: 1. April 2024 - 30. September 2025
  Funding source: andere Förderorganisation
  
  Abstract

  Grundwasserüberschwemmungenkönnen schwere Schäden an Häusern, Versorgungseinrichtungen und Infrastrukturenverursachen und zu erheblichen wirtschaftlichen und soziale Kosten führen.Numerische Modelle werden eingesetzt, um diese Ereignisse zu verstehen, undbilden die Grundlage für die Erstellung von Produkten für das Risikomanagementund die Kommunikation. Im Gegensatz zu pluvialen und fluvialen Überschwemmungenist ein offenes Problem bei der Analyse der Anfälligkeit fürGrundwasserüberschwemmungen das Fehlen einer probabilistischen Bewertung, dieparametrische Unsicherheiten berücksichtigen. Daher schlagen wir einenBayes-basierten Rahmen vor, um probabilistische Risikokarten zu erstellen unddie Anfälligkeit für Grundwasserüberschwemmungen zu ermitteln. Unsere Forschungsfragen sinddeshalb:-       Ist es möglich die Ursachen vonGrundwasserüberschwemmungen zu identifizieren unter Berücksichtigung derUnsicherheiten von Modellparametern und verfügbaren Messungen?-       Ist es möglich mittels der Modellergebnisse einFrühwarnsystem basierend auf Grundwassermessungen zu entwickeln und validieren?-       Welche technischen Maßnahmen können das Risikovon Grundwasserüberschwemmungen reduzieren und mit welchen Sicherheitsgrad?Diese Forschungsfragen werdenbeantwortet mit Hilfe der Daten, die für die Gemeinde Garching im Dezember 2023und Januar 2024 gesammelt wurden und der Messungen die im Projekt durchgeführtwerden.
  →More information

• Impact of climate change on groundwater storage in high Alpine catchments: from observation to model predictions

  
  (Third Party Funds Group – Sub project)
  Overall project: Sensitivity of High Alpine Geosystems to Climate Change Since 1850 (SEHAG)
  Term: 1. April 2024 - 31. December 2025
  Funding source: DFG / Forschungsgruppe (FOR)
  
  →More information

• RObust Conceptualisation of KArst Transport

  
  (Third Party Funds Single)
  Term: 1. April 2024 - 31. March 2025
  Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
  
  Abstract

  Konzeptionelle Modelle werden häufig dafür verwendet, um den Abfluss aus Karstquellen vorherzusagen. Die Modellierung von Stofftransportprozessen im Karst stellt hingegen nach wie vor eine Herausforderung dar. Unsere Hypothese ist, dass eine parallelisierte robuste Konzeptualisierung von Quellabfluss und Stofftransport die Modellabbildung der hydrologischen Prozesse in den verschiedenen Kompartimenten von Karstgrundwasserleitern, sprich dem Boden undEpikarst, Matrix und Lösungskanälen, deutlich verbessert. Dazu werden wir einen Kalibrierungsansatz basierend auf den verschiedenen Zeitskalen der Wavelet Transformation anwenden, um sowohl eine robuste Simulation von Quellabfluss und Stofftransport, als auch eine adäquate Modelldarstellung der relevanten hydrologischen Prozesse zu erhalten. Mit Hilfe von experimentellen Ergebnissen aus ereignisbasierten Probenahmekampagnen werden wir zeitlich hochaufgelöste Zeitreihen der elektrischen Leifähigkeit in die dominanten Ionenkonzentrationen zerlegen, um relevante Faktoren zu ermitteln, die die Transportprozesse in den verschiedenen Kompartimenten von Karstsystemen beeinflussen. Auf der Grundlage unserer Erkenntnisse werden wir Stofftransportmodelle unterschiedlicher Komplexität entwickeln und anhand mehrererKarstsysteme validieren.
  
  →More information

• Capacity building for management and governance of MICROplastics in DRINKing water resources of Danube Region

  
  (Third Party Funds Single)
  Term: 1. April 2024 - 20. June 2026
  Funding source: Bayerisches Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst (StMWK) (seit 2018)
  URL: https://interreg-danube.eu/projects/microdrink
  →More information

• Impact of surface water management on groundwater mixing in Alpine catchments

  
  (Third Party Funds Single)
  Term: 1. April 2024 - 31. March 2025
  Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
  
  Abstract

  Geophysikalische Strömungen sind gewöhnlich durch komplexes räumliches und zeitliches dynamisches Verhalten charakterisiert, das die Ausbreitung von gelösten Stoffen, deren Verdünnung und reaktives Vermischen bestimmt. Ineffizientes Vermischen, charakteristisch für Strömungen mit geringer Reynoldszahl wie bei Grundwasserströmungen, kann die effektive Reaktionsrate im System wesentlich verringern. Das Vermischen ist insbesondere im Zusammenhang mit der Verschmutzung von Grundwasserkörpern relevant, da es hierbei den Schadstoffabbau hemmen kann. In Anbetracht von geringer Vermischung spielen die Topologie der Strömung und kinetische Prozesse wie das Ausdehnen und Falten bei zahlreichen räumlichen und zeitlichen Skalen eine zentrale Rolle in der Quantifizierung und im Verständnis von Verbleib und Verhalten der Schadstoffe. Unsere Hypothese dieses Projektes ist, dass die dynamische Interaktion zwischen Oberflächen- und Grundwasser eine zentrale Bedeutung für die exakte Quantifizierung der Vermischung in porösen Grundwasserleitern hat. Insbesondere beabsichtigen wir zu untersuchen, wie das Oberflächenwassermanagement in alpinen Einzugsgebieten, welche von starken anthropogenen Einflüssen beeinträchtigt sind (Schwall-/ Sunkbetrieb bei Wasserkraftwerken), Mischungsprozesse bei zahlreichen zeitlichen Skalen (mehrstündlich, täglich, wöchentlich, saisonal) steuert. Das Projekt zielt darauf ab, geeignete topologische und kinematische Maße zu entwickeln und anzuwenden. Diese können als Prädiktoren für Mischungen, für die Entwicklung von neuen numerischen Ansätzen zur Lösung inverser Probleme unter solch komplexen und transienten Bedingungen und für das Abschätzen von Parameterunsicherheiten verwendet werden. Neben numerischen Simulationen werden die in diesem Projekt entwickelten Methoden in einer echten Fallstudie (Etsch-Grundwasserleiter in Trient, Italien) geprüft.Die Neuheit des beabsichtigten Forschungsvorhabens liegt in der Untersuchung i) des Einflusses von Oberflächenmanagement in alpinen Einzugsgebieten auf Grundwasserströmung in alluvialen Grundwasserleitern (d.h. jenseits der hyporheischen Zone); ii) des Einflusses von stark transienten Grenzflächenübertragungsbedingungen auf die Topologie von zweidimensionalen und dreidimensionalen Grundwasserströmungen; iii) der Entwicklung von präzisen numerischen Inversion-Algorithmen zur Lösung von Grundwasserströmung unten stark transienten Randbedingungen; iv) der Quantifizierung der Unsicherheit im Zusammenhang mit Modellvorhersagen unter Berücksichtigung von hydrogeologischen Parameterunsicherheiten sowie Unsicherheiten, die die transienten Grenzflächenbedingungen betreffen.
  
  →More information

• Chaotic ADvection and Mixing Enhancement in Porous Media: The Quest for Experimental Evidence

  
  (Third Party Funds Single)
  Term: 1. April 2024 - 31. December 2026
  Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
  
  Abstract

  Das Mischen von Flüssigkeiten ist in vielen Bereichen der Wissenschaft und Technik von größter Bedeutung. In porösen Medien sind Mischprozesse normalerweise ineffizient. Eine Verbesserung der Durchmischung kann potenziell durch eine Verbesserung derSchadstofffahnenverformung durch Dehnung und Faltung des Strömungsfeldes unter Verwendung von Injektions-Extraktions-Systemen oder in Systemen, die von Natur aus eine komplexe instationäre Dynamik aufweisen, wie z.B. die Wirkung von Gezeiten,erreicht werden. Frühere Studien wurden auf mehreren räumlichen Skalen (d.h. Poren-, Darcy-, Feld- und Regionalskala) durchgeführt, wobei hauptsächlich theoretische und Modellierungsansätze verwendet wurden. Experimentelle Studien hingegen, die unterkontrollierten Bedingungen durchgeführt wurden, sind nur spärlich vorhanden. Das vorgeschlagene Forschungsprojekt zielt darauf ab, die Auswirkungen der chaotischen Advektion auf den Transport gelöster Stoffe in gesättigten porösen Medien unter kontrollierten Laborbedingungen experimentell nachzuweisen. Die experimentellenArbeiten werden von der Entwicklung neuer fortschrittlicher numerischer Methoden begleitet, die in der DUNE-Umgebung (Distributed Unified Numerics Environment) entwickelt werden, um eine genaue modellgestützte Interpretation der Ergebnisse zuermöglichen. Darüber hinaus werden auch multiparametrische Studien durchgeführt, um die realistischen Szenarien zu untersuchen, die den Rahmen von Laborexperimenten sprengen. Dieses Forschungsprojekt ist innovativ, da folgende Punkte untersuchtwerden: 1) Die Auswirkung der nichtlinearen Geschwindigkeitsabhängigkeit der Dispersion und des Nicht-Fick‘schen Transports im Allgemeinen auf die chaotische Advektion; 2) Die Auswirkung der unvollständigen Vermischung auf der Porenskala auf die effektive Vermischungsverstärkung durch chaotische Advektion; 3) Die Auswirkung der Verzögerungs- und Dichteeffekte, die den Transport von gelösten Stoffen chemischrelevanter Spezies beeinflussen, auf die durch chaotische Advektion erzielte Vermischungsverstärkung; 4) Die Auswirkung der chaotischen Advektion auf reaktiven Transport. Darüber hinaus zielen wir darauf ab, die fehlende Verbindung zwischen den Metriken, die die chaotische Advektion und die Vermischung auf der Darcy-Skalabeschreiben, herzustellen. Dies kann durch eine modellgestützte Interpretation der in diesem Forschungsprojekt gesammelten experimentellen Ergebnisse erreicht werden.
  
  →More information