Sektion 2.5: Geodynamische Modellierung

Unser Ziel ist es, das Verständnis von geodynamischen Prozessen innerhalb der festen Erde und ihren Ausdruck an der Oberflächen auf einem breiten räumlichen und zeitlichen Spektrum durch fortgeschrittene numerische Modellierung zu verbessern. Unsere Forschungsschwerpunkte liegen sowohl an den Plattengrenzen als auch innerhalb der Platten, im tiefen Mantel ebenso wie an der Oberfläche. Randbedingungen für unsere Modelle sind multidisziplinäre Oberflächenbeobachtungen, die vom GFZ und der internationalen wissenschaftlichen Gemeinschaft erworben wurden. Wir suchen nach praktischen Anwendungen der Grundlagenforschung, wie Tsunami-Frühwarnung und Gefahrenbeurteilung. Um unsere Ziele zu erreichen, entwickeln wir eigene numerische Methoden und Werkzeuge, aber verwenden auch umfangreiche numerische Techniken, die von der internationalen Gemeinschaft zur Verfügung gestellt werden.

News aus der Sektion

Januar 2023: Sascha Brune erhält den Consolidator Grant des Europäischen Forschungsrats

Priv. Doz. Dr. Sascha Brune erhält den Consolidator Grant des Europäischen Forschungsrats (ERC) in Höhe von zwei Millionen Euro für sein Forschungsprojekt EMERGE „Measuring and Modelling Tectonic CO₂ Emissions Through Time“ (Messung und Modellierung von tektonischen CO₂-Emissionen im Zeitverlauf). Das Projekt untersucht mithilfe von Drohnen und Computermodellen die CO₂-Emissionen während des Zerbrechens von Kontinenten. Es vereint interdisziplinäre Ideen und Methoden aus der Geodynamik, Mikrometeorologie, Petrologie und Paläoklimatologie. Drohnengestützte CO2-Flussmessungen werden das Verständnis der CO2-Freisetzung aus dem Erdinneren − an Grabenbrüchen und anderen Plattengrenzen weltweit − grundlegend verändern. Die methodischen und wissenschaftlichen Fortschritte können eine Grundlage dafür bilden, den Einfluss tektonischer CO₂-Ausgasungen auf vergangene und künftige Klimaveränderungen genau zu bestimmen.

Januar 2023: Willkommen Pauline Gayrin

Wir freuen uns, unser neues Sektionsmitglied, Pauline Gayrin, begrüßen zu dürfen. Pauline studierte Geowissenschaften mit dem Schwerpunkt Geodynamik an der Université Grenoble Alpes (Frankreich). Im Rahmen ihres Bachelorstudium kam sie über das Europäische Hochschulprogramm ERASMUS für ein Jahr nach Potsdam und schrieb ihre Bachelorarbeit in unserer Sektion. Zurückgekehrt als Doktorandin, befasst sich ihr Projekt mit der automatischen Fehlerextraktion und Charakterisierung mit Hilfe von Python-Programmierung und Machine Learning aus Satellitendaten sowie Ergebnissen numerischer Modelle.

Dezember 2022: "Outstanding Student and PhD candidate Presentation (OSPP) Award 2022" für Michaël Pons

Unser Sektionsmitglied und Doktorand Michaël Pons wurde mit dem "Outstanding Student and PhD candidate Presentation (OSPP) Award 2022” der EGU ausgezeichnet. Auf der EGU 2022 präsentierte Michaël Pons seine Arbeit über Subduktionsprozesse der Anden (https://doi.org/10.1029/2022JB025229). Dabei stellte er zwei neue Mechanismen vor, die mit der Platteninteraktion am konvergenten Rand in Verbindung stehen: (i) Verhinderung von Trench-Migration in Verbindung mit der Slabversteilerung, und (2) Krustenkontraktion und Transpression der kontinentalen Kruste in Verbindung mit „Flat slab“ Subduktion (z. B. die Pampeanischer und Laramide Flat slab).

Arbeitsgruppen

Dynamik der frühen Erde und Entwicklung der Plattentektonik

Die Plattentektonik ist der wichtigste geologische Prozess auf der Erde, der ihre Oberfläche formt und sie einzigartig unter den Planeten im Sonnensystem macht. Doch wie die Plattentektonik auf der Erde entstanden ist, welche tektonische Prozesse vorher eine Rolle spielten und welche Faktoren die Entwicklung der Plattentektonik in der Erdgeschichte gesteuert haben, bleibt umstritten. Wir gehen diesen Fragen im Rahmen des ERC Synergy Grant-Projekts MEET (Monitoring of Earth Evolution through Time) nach, indem wir numerische Modellierung verwenden, um verschiedene geodynamische Hypothesen mit neuen geochemischen Daten zu testen.

Website der Arbeitsgruppe Dynamik der frühen Erde und Entwicklung der Plattentektonik

Globale Geodynamische Modellierung

Der Erdmantel verhält sich über längere geologische Zeiträume wie eine sehr zähe Flüssigkeit. Kalte Erdplatten tauchen von der Oberfläche zur Kern-Mantel-Grenze ab, und heisses Material steigt von dort auf in Form von Mantelplumes und als großräumige Ausströme. Wir versuchen durch numerische Modellierung mit verschiedenen Beobachtungsdaten, insbesondere aus der Seismologie, Geodäsie und Mineralphysik als Randbedingungen, Vorgänge im Erdinneren besser zu verstehen. Insbesondere untersuchen wir den Zusammenhang von Mantelkonvektion und Plattentektonik, wir beschäftigen uns mit der Rolle von Mantelplumes und ihrem Einfluss auf die Lithosphäre, und wir untersuchen den Anteil der echten Polwanderung an den Bewegungen an der Erdoberfläche.

Webseite der Arbeitsgruppe  Globale Geodynamische Modellierung

Tsunami Gefährdung und Frühwarnung

Seit dem Mega-Erdbeben vor Sumatra (2004) und dem daraus folgenden Killer-Tsunami im Indischen Ozean leistet das GFZ Forschung- und Entwicklungsarbeit in den Bereichen Tsunami-Gefährdungsanalyse und -Frühwarnung. Die Sektion 2.5 “Geodynamische Modellierung” unterstützt diese Aktivitäten mittels numerischer Simulationen von Tsunami Generierung, Ausbreitung und Küstenaufprall. Wir verwenden sowohl deterministische als auch probabilistische Ansätze. Darüber hinaus beteiligt sich die Sektion 2.5 an der methodischen Entwicklung der innovativen GNSS-basierten Technologie zur Tsunami Frühwarnung.

Webseite der Arbeitsgruppe Tsunami Gefährdung und Frühwarnung

 

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