Globally, evaporation consumes about 25% of solar energy input and is a key hydrologic driver with 60% of terrestrial precipitation returning to the atmosphere via evapotranspiration. Quantifying evaporation is important for assessing changes in hydrologic reservoirs and surface energy balance and for many industrial and engineering applications. Evaporation dynamics from porous media reflect interactions between internal liquid and vapor transport, energy input for phase change, and mass transfer across air boundary layer. We reviewed recent advances on resolving interactions between soil intrinsic properties and evaporation dynamics with emphasis on the roles of capillarity and wettability affecting liquid phase continuity and capillary driving forces that sustain Stage I evaporation. We show that soil water characteristics contain information for predicting the drying front depth and mass loss at the end of Stage I and thus derive predictions for regional‐scale evaporative water losses from soil textural maps. We discuss the formation of secondary drying front at the onset of Stage II evaporation and subsequent diffusion‐controlled dynamics. An important aspect for remote sensing and modeling involves nonlinear interactions between wet evaporating surfaces and air boundary layer above (evaporation rate is not proportional to surface water content). Using pore scale models of evaporating surfaces and vapor transport across air boundary layer, we examined the necessary conditions for maintenance of nearly constant evaporation while the surface gradually dries and the drying front recedes into the soil. These new insights could be used to improve boundary conditions for models that are based on surface water content to quantify evaporation rates.

Soil salinization has become one of the major environmental and socioeconomic issues globally and this is expected to be exacerbated further with projected climatic change. Determining how climate change influences the dynamics of naturally-occurring soil salinization has scarcely been addressed due to highly complex processes influencing salinization. This paper sets out to address this long-standing challenge by developing data-driven models capable of predicting primary (naturally-occurring) soil salinity and its variations in the world's drylands up to the year 2100 under changing climate. Analysis of the future predictions made here identifies the dryland areas of South America, southern and western Australia, Mexico, southwest United States, and South Africa as the salinization hotspots. Conversely, we project a decrease in the soil salinity of the drylands in the northwest United States, the Horn of Africa, Eastern Europe, Turkmenistan, and west Kazakhstan in response to climate change over the same period.

Significance Land degradation due to soil salinization has detrimental impacts on vegetation, crops, and human livelihoods, leading to a need for a methodologically consistent analysis of the variability of different aspects of salt-affected soils. However, previous studies on the soil salinity issue have been primarily spatial and localized, leaving the large-scale spatiotemporal variations of soil salinity widely ignored. To address this gap, we present a globally validated analysis quantifying the long-term variations (40 y) of topsoil salinity at high spatial resolutions using machine-learning techniques. The results have significant implications for agroecological modelling, land assessment, crop growth simulation, and sustainable water management.

One of the pioneering applications of foam is in enhanced oil recovery (EOR). A major stumbling-block to the success of foam application in EOR is the adverse influence of oil on foam stability. The objectives of the present work were to evaluate the effects of various surfactants and hydrocarbons with well-defined properties on foam stability. To do so, we have conducted a comprehensive series of experiments at bulk- and bubble-scale to investigate the foam stability of four surfactants in the absence and presence of three isoparaffins distinguished by their carbon chain length, density and viscosity. For the bulk foam stability experiments, foam was generated by sparging pure air into surfactant solution in a vertical cylindrical column. An automated camera was used to record the gradual decay of foam as a function of time. The results showed the significant impact of the type of the surfactant on foam stability. Besides, our results illustrated less stable foam in the presence of oil with less adverse impact on foam stability as oil viscosity and density increased. The limitation of the method used in the present study to quantify foam stability, i.e., measuring the decay of foam height over a certain period of time, which is a commonly used method in literature, is discussed here and an alternative approach is proposed to investigate foam stability at bubble-scale to supplement and improve understanding of the physical phenomena controlling foam stability.

Soil plays a vital role in maintaining ecosystem functionality, supporting biodiversity, facilitating successful crop production, and ensuring socio-economic stability. Soil quality is, however, constantly threatened by various factors, such as adverse climate conditions, hydrogeological processes, and human activities. One particularly significant stressor is soil salinity, which has a detrimental effect on soil quality. This study focuses specifically on understanding how soil properties contribute to the accumulation of surface soil salinity in the presence of shallow saline groundwater. To achieve this objective, advanced groundwater modeling techniques are employed to simulate saltwater intrusion in a riparian area known as Altes Land in northern Germany. A realistic representation of the salinization process is created and evaluated using a comprehensive dataset of hydrogeological information specific to the region. Additionally, the study examines the influence of soil heterogeneity on regional soil salinity by varying soil properties through devising six distinct scenarios for generating the numerical models that represent variations in soil texture and structure. The study reveals that regional soil texture and layering arrangement significantly influence the availability of water and the propagation of saline water in the vadose zone, and are major contributors to surface soil salinity. Subtle alterations and simplifications, often inconspicuous or deemed inconsequential in the context of small-scale experiments, may carry substantial ramifications for the formulation of enhanced management strategies in regions characterized by low elevation and influenced by groundwater salinity. Furthermore, the insights gained from this research provide valuable information for applications in agricultural practices and environmental conservation. Plain language summary Saltwater intrusion occurs when seawater enters coastal groundwater. In low-lying coastal regions, saline groundwater can rise close to the soil surface, leading to soil salinization that negatively impacts soil health and plant growth. The extent of soil salinization can be impacted by soil texture and heterogeneity, which is not fully understood at regional scales. In this study, we developed a new decision-support framework capable of describing and predicting salt transport through unsaturated zones lying over groundwater affected by seawater intrusion, and evaluated it against field measurements. This enabled us to investigate soil salinity under a variety of conditions and quantify the effects of important parameters, including soil texture, heterogeneity, and layering arrangement, on salt deposition close to the surface. Our study offers new quantitative insights into and tools for revealing the mechanisms governing the spatial distribution of soil salinity, as well as its health, hence contributing to global efforts for sustainable resource management and United Nations Sustainable Development Goals, particularly UN SDG15.

InterPore Journal is an international, peer-reviewed, open-access journal, entirely published and owned by The International Society for Porous Media (InterPore) focused on a wide range of topics related to porous media science and technology.

Abstract We implemented research-based learning (RBL) as an alternative to traditional frontal classroom lectures and laboratory sessions to impart knowledge on the emerging topic of microplastics in soil to students. The RBL module aimed at studying how microplastics (MPs) affect soil processes. We designed low-cost, small-scale and simple experiments for master’s students in Environmental Engineering at the Hamburg University of Technology. Students reported a clear understanding of concepts underlined by their presentation of the results and enthusiasm towards future exploration for their master’s or doctoral projects evidenced by a number of students carrying out research projects in the same field after finishing the module. The experiments were consequently published as an online learning module with the Hamburg Open Online University, to make them accessible for other students. The recent push in the education sector to include innovative teaching and learning methodologies offers new opportunities for RBL that are practical and replicable learning experiences that foster students’ research and problem-solving skills in areas of chemical, soil physics and environmental engineering fields.