ESM Advanced Earth System Modelling Capacity – Criticality of the Stress State in Central Western Europe

Laufzeit: 2017-2020

Zuwendungsgeber: Helmholtz Association

Projektverantwortliche:Oliver Heidbach   and Fabrice Cotton 

Projektmitarbeiter: Doktorand Malte Ziebarth

Projektwebseite: www.esm-project.net

Kooperationen: Mauro Cacace, Leni Scheck-Wenderoth, Judith Sippl  (GFZ Sektion 6.1), GFZ Potsdam, Deutschland; Eric Calais, ENS, Paris, Frankreich; Malte Westerhaus, KIT, Deutschland; Olaf Kolditz, Helmholtz-Centre Leipzig UFZ, Deutschland

 

Das ultimative Ziel des ESM-Projekts ist die Entwicklung, Evaluierung und Anwendung einer weltweit führenden Earth-System-Modellierungsinfrastruktur, die in einen Erdsystem-Simulator mündet, um Lösungen für große Herausforderungen der Erd- und Umweltwissenschaften bereitzustellen. Unser Beitrag besteht darin, die großtechnischen thermomechanischen Prozesse zu modellieren, die das gegenwärtige Deformationsmuster in Mittelwesteuropa auf Skalen von 10 km 1000 km kontrollieren, und das Ergebnis konzeptionell in einen Arbeitsablauf der physikalisch basierten probabilistischen seismischen Gefährdungseinschätzung für Regionen mit geringem Strain. Die klassische probabilistische seismische Gefährdungseinschätzung (PSHA) basiert auf seismischen Ereigniskatalogen und berücksichtigt noch keine physikalischen Prozesse der Stress- und Stammakkumulation während des seismischen Zyklus. Insbesondere für Intraplattenregionen mit geringer Belastung wird dieser Ansatz in den vergangenen Jahren kontrovers diskutiert (z. B. Calais et al. 2016).

Das Modell wird eine breite Palette von Daten wie Schwerkraft, seismologische Kataloge, tektonische Belastung, Temperatur und GPS-Beobachtungen integrieren. Darüber hinaus sollten die Modellresultate mit einer ergänzenden ESM-Doktorandenstelle am GFZ Potsdam (Sektion 6.1 - Beckenmodellierung) verknüpft werden, die thermo-hydromechanische (THM) Prozesse im Becken- und Reservoir-Maßstab modelliert. Die beabsichtigte Verbindung besteht darin, dass das Großmodell Anfangs- und Randbedingungen für die THM-Simulationen liefern soll und beide Modelle gemeinsam einen Arbeitsablauf zur Quantifizierung der Schlüsselmodellunsicherheiten erstellen sollen (z. B. Ziegler et al. 2016). Wir werden das Modell anhand einer breiten Palette von Geodatensätzen (insbesondere Stressdaten und GPS-Beobachtungen) validieren und in der Endphase des Projekts ein Konzept entwickeln, wie die Modellresultate in den klassischen PSHA-Ansatz eingebunden werden können.

 

Publikationen/Ergebnisse

  • Ziegler, M., O. Heidbach, J. Reinecker, A. M. Przybycin, and M. Scheck-Wenderoth (2016). A multi-stage 3-D stress field modelling approach exemplified in the Bavarian Molasse Basin. Solid Earth, 7, 1365-1382, doi.org/10.5194/se-7-1365-2016
  • Calais, E., Camelbeeck, T., Stein, R., Liu, M. and T. J. Craig (2016). A new paradigm for large earthquakes in stable continental plate interiors. Geophys. Res. Lett. 43, doi.org/10.1002/2016GL070815
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