Helmholtz-Zentrum Deutsches Geoforschungszentrum

Umweltseismologie

Umweltseismologie ist ein zentrales Projektcluster der Sektion. Wir nutzen seismische Sensoren, um geomorphologische Prozesse zu detektieren, lokalisieren, verfolgen und quantifizieren; von Hangrutschungen und Steinschlägen über Murgänge and fluviale Dynamik bis hin zur Interaktion von Auslösemechanismen und den tatsächlichen Prozessen. Wir arbeiten an wichtigen Prozessregimen, die wir in speziellen field focus sites untersuchen.

eseisToolbox

Seismische Daten sind umfangreich und benötigen spezialisierte Software um die Datenmengen zu bewältigen. Um die Akzeptanz und Anwendung der seismischen Methode zu fördern und gleichzeitig die Prinzipien einer freien und reproduzierbaren Wissenschaft zu etablieren. Das eseis Paket für die freie Statistiksoftware R enthält die grundlegenden Werkzeuge zur Bearbeitung seismischer Daten.

eseisCatalogue

Umweltseismik (environmental seismology) ist ein junges Wissenschaftsfeld, dessen Potential gerade erst entdeckt wird. Es wurde in Pionierarbeit unter anderem in der Geomorphologie-Sektion des GFZ Potsdam vorangetrieben und zeigt immer mehr Anwendungsbereiche. Für eine Rekonstruktion geomorphologischer Prozessen aus den seismischen Signalen, die robuste Erstellung von Skalierungsfaktoren und die Validierung von seismischen Modellen sind Referenzdaten einschließlich unabhängiger Kontrollgrößen (etwa zum bewegten Volumen und der kinetischen Energie von Steinschlägen) aus Experimenten unabdingbar. Dies ist das Hauptziel des Projekts eseisCatalogue.

Mass Wasting and Rockwall Dynamics

We investigate the primary elements of the global sediment cascade to study the long term evolution of steep topography landscapes, quantify the relevance and temporal patterns of process triggers, identify coupling mechanisms between processes and infer robust seasonality effects. To effectively pursue these goals we work in designated natural scale experiment prototype landscapes, such as

Fluvial Seismology

Rivers are the main conveyor belts of sediments and route material from the mountains to the sea. By seismic means, we investigate hydraulic turbulence and sediment transport modes along with threshold conditions and tipping point patterns over several seasonal cycles in key field sites in sensitive regions across the globe. In the Negev Desert, Israel, and New Mexico, USA, we bring together in situ sediment measurements and flow stage information of flash flood events with continuous seismic observations. In the Erlenbach catchment, Switzerland, we explore the slope-channel coupling and interaction. In Nepal, we explore the nature of transient landscape behaviour after perturbations due to extreme events. In the Taroko National Park, Taiwan, we study the long term and event-based behaviour of a river exposed to rapid seismic uplift and frequent Typhoon strikes.

Sea Cliff Evolution

The interaction of the terrestrial margins with the sea is controlled by both the sediment and water flux from the continents and the dynamics of the ocean. This makes coasts extremely sensitive areas and valuable study sites to explore the reaction of landscapes and processes to changing boundary conditions. We explicitly focus on cliff coasts as they are well suited for the seismic approach. We investigate the processes of cliff preparation for failure, the drivers and triggers that lead to collapses and the modes of failure itself. We work on weakly cemented materials on Germany’s largest island, Rügen and rocky coasts exposed to large waves in the northern Atlantic.

Atmosphere-Biosphere-Subsurface Coupling and Feedbacks

Climate as a driver of landscape dynamics ultimately manifests itself as weather conditions that dissipate heat, impulse and momentum as they interact with the ground and vegetation growing on it. We explore these dissipation paths and interaction patterns seismically at the event scale, over seasonal cycles and long term perspectives. We work in almost undisturbed central European prototype landscapes (e.g., the Müritz National Park) and fast eroding, event controlled catchments (e.g., the Taroko National Park, Taiwan).

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