Erdbeben, Vulkanausbrüche, Tsunami oder Erdrutsche gefährden weltweit Milliarden Menschen. Nur wenn wir mehr über die zugrundeliegenden physikalischen Prozesse wissen, lassen sich die Auswirkungen minimieren. Dafür wollen wir zum einen die nächste Generation von Erdbeobachtungssystemen entwickeln, zum anderen innovative Systeme zur Modellierung und zuverlässigen Interpretation der Daten. So gelingen langfristige Gefahrenabschätzungen und besonders bedrohliche Georisiken werden kurzfristig vorhersagbarer.

Im Rahmen von Topic 3 wollen wir unser grundlegendes Verständnis der geophysikalischen Prozesse verbessern, welche zu Georisiken mit negativen Auswirkungen auf die Umwelt und die moderne Gesellschaft führen. Unser Anspruch ist es, neue Methoden zu entwickeln, mit denen sich Georisiken und andere Gefahren, wie die Folgen des Weltraumwetters, besser beurteilen, simulieren und vorhersagen lassen. Zum Einsatz kommen dabei Forschungsinfrastrukturen wie regionale Erdsystemobservatorien in Chile und der Türkei, globale Netzwerke für die Erdbebenüberwachung wie das GEOFON-Programm, Satellitenmissionen sowie moderne analytische und experimentelle Laboratorien.

Unsere Ziele sind:

• die Entwicklung innovativer und verbesserter numerischer Modelle der beteiligten geophysikalischen Prozesse.
• die Einbeziehung neuer Beobachtungsgrößen und Überwachungstechniken und die Integration solcher Analysen mit Methoden des Maschinellen Lernens und des Deep Learning.
• die Berücksichtigung der Häufigkeit, der Größenordnung und des Ausmaßes solcher Ereignisse
• die Kopplung von geodynamischen Modellen aus der Tiefe der Erde mit Prozessen an der Oberfläche, wie Bodenverschiebungen, Verwerfungen, Vulkanen und Erosion.
• die Berücksichtigung solcher Prozesse auf dem gesamten Planeten, von der oberflächennahen Geologie und ihrem Einfluss auf Erdrutsche und Lagerstättenverdichtung über die tieferen Prozesse, die Vulkanismus und Plattentektonik antreiben, bis hin zum Kern als Quelle des geomagnetischen Feldes, das mit der Weltraumumgebung interagiert.
• die Berücksichtigung von Verbindungen zu exogenen klimatischen Prozessen und deren Auswirkungen auf einige dieser Gefahren wie z. B. Erdrutschen.
• die Berücksichtigung der Zeitskala, die von Sekunden bis Minuten (Erdrutsche, Erdbeben), Tagen bis Wochen (Vulkanausbrüche) bis hin zu Jahren (Landabsenkung oder -hebung) reicht.

Alle diese Themen stellen die Forschungsaktivitäten zu einer Reihe von physikalischen Prozessen in den Kontext einer zeitlich wie räumlich dynamischen Erde. Die Ergebnisse müssen wiederum in Maßnahmen wie z.B. Frühwarnung übertragen werden, die helfen, solche Ereignisse abzumildern, insbesondere – aber nicht ausschließlich – für städtische Umgebungen.

Vertiefende Details folgen in Kürze.