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 and 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.

Highlights

Februar 2018 - Eva Bredow erhält den Günter-Bock-Preis der DGG in Anerkennung ihrer Publikation "How plume-ridge interaction shapes the crustal thickness pattern of the Réunion hotspot track".

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November 2017 - Unser Artikel in Nature Geoscience stellt den Zusammenhang zwischen globaler Rift-Aktivität und dem CO2 Gehalt der Atmosphäre auf geologischer Zeitskala her: Sascha Brune, Simon E. Williams, R. Dietmar Müller (2017) ”Potential links between continental rifting, CO2 degassing and climate change through time”, Nature Geoscience, 10.1038/s41561-017-0003-6.

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Oktober 2017 - Juliane Dannberg, ehemals GFZ-Sektion Geodynamische Modellierung, wurde in Heidelberg der „KlarText – Preis für Wissenschaftskommunikation“ verliehen.

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Videobeitrag 

Arbeitsgruppen

Subduktion über die Skalen hinweg

Subduktion ist ein Schlüsselprozess der Plattentektonik. Wir entwickeln thermomechanische Subduktionsmodelle in einem großen Bereich von zeitlichen Skalen, von Minuten (Erdbeben) über Erdbebenzyklen (Jahrhunderte) und mehrere seismische Zyklen (Jahrtausende) bis hin zu Langzeitentwicklungen über Millionen von Jahren. Wir untersuchen wie der Beginn von Subduktionszonen in der frühen Erde und in heutigen Umgebungen stattfindet, einschließlich passiver Kontinentalränder und ozeanischer Becken. Wir modellieren auch den Effekt der Subduktion auf die Verformung der kontinentalen, nicht-subduzierenden Platte zum Beispiel in den südamerikanischen Anden.

Webseite der Arbeitsgruppe Subduktion über Skalen hinweg

Mantelkonvektion und Plattentektonik

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  Mantelkonvektion und Plattentektonik

Riftsysteme und Entstehung passiver Kontinentalränder

Rifting der kontinentalen Kruste findet dort statt, wo die Erdplatten wie im Ostafrikanischen Grabensystem gedehnt werden. In Folge des Zerbrechen eines Kontinents bilden sich zwei passive Kontinentalränder entlang eines neuen Meeresbeckens. Wir untersuchen die Dynamik kontinentaler Rifts und passiver Kontinentalränder durch Kombination numerischer Simulationen mit geophysikalischen und geologischen Beobachtungen. Zu diesem Zweck modellieren wir Prozesse, die von Mantelkonvektion und Mantelplumes über Lithosphärendeformation an Plattengrenzen bis hin zur Spannungslokalisierung auf der cm-Skala reichen.

Webseite der Arbeitsgruppe CRYSTALS

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

 

 

Stephan Sobolev
Sektionsleiter
Prof. Dr. Stephan Sobolev
Geodynamische Modellierung
Heinrich-Mann-Allee 18/19
Gebäude HMA 18/19, Raum 503
14473 Potsdam
+49 331 288-1940
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Till Bruens
Assistenz
Till Bruens
Geodynamische Modellierung
Heinrich-Mann-Allee 18/19
Gebäude HMA 18/19, Raum 509
14473 Potsdam
+49 331 288-1941
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