ALBERT

Beschreibung: Albedo – the reflectivity of a surface - is an important component in the energy budget, impacting the local to global climate. Data from nadir-viewing satellites can be combined with bidirectional reflectance distribution function (BRDF) data from multi-angular observation platforms to achieve realistic albedo values that acknowledge anisotropy. In my thesis, I evaluated how the land surface albedo varied on spatial and temporal scales during the snow-free period on Disko Island, Greenland. I examined how the albedo differed among the vegetation classes. Concerning the methodology, I assessed how the combination of MODIS BRDF data with Landsat 8 (L8) or Sentinel-2 (S2) influenced the albedo. The study area was located at the southern tip of Disko Island (69.27 °N, -53.47 °E) in West Greenland and covered a wetland and a range of tundra vegetation. I analysed automatic weather station (AWS) data from 2013 to 2022 and conducted mobile albedo measurements in August and September 2022 to examine the temporal and spatial variability. For the period from June to September 2022, I derived the L8 and S2 based albedo with inclusion of MODIS BRDF and narrow to broadband conversion and analysed their variability with regard to vegetation classes. In the snow-free period, the albedo increased from a monthly mean of 0.16 in June to 0.19 in September in the AWS data. The mobile measurements ranged from 〈 0.10 above bare soil and water to 〉 0.23 above areas dominated by lichen, Salix glauca or Equisetum arvense. The satellite-based albedo revealed temporally variable, significant correlations to normalised difference vegetation and moisture indices that reached values 〉 0.5 in the fen and wet heath class on several days. The albedo of shrubs was not notably smaller than other vegetation types but partly 0.01-0.05 above them in both the mobile measurements and the satellite-derived albedo. This finding challenges the assumption that shrubification causes climate forcing in all circumstances. The albedo of L8 and S2 differed to each other and the local data (root-mean-square error 0.04-0.14). The BRDF correction increased the albedo by 0.01 on average compared to nadir reflectance. L8 was better in reproducing the expected temporal and spatial variability of albedo than S2, which displayed less variability. S2 seemed to be more sensitive to atmospheric effects of haze and clouds influencing albedo. Thus, L8 seemed more suitable to calculate albedo in the study area. Though there were some methodological limitations, this thesis highlights aspects that should be considered when analysing albedo or jointly using L8 and S2 in high latitude regions.

Beschreibung: This is a dataset that has been acquired in 1995 as part of the U.S.-ROC Deep Seismic Imaging Study of the Taiwan Arc-Continent Collision (TAICRUST) project. This particular line was measured in the Taiwan Strait in September 1995 to image the shallow sediments and upper crust. Additional information from the Cruise EW9509 is stored at the Marine Geoscience Data System (MGDS).

Beschreibung: In vielen naturwissenschaftlich-technischen Disziplinen zeigt es sich immer wieder, daß es sehr lohnend sein kann, eine schon als abgeschlossen betrachtete Fragestellung mit neuen methodischen Ansätzen wieder aufzunehmen. So bemerkt man in den technischen Anwendungen eine regelrechte Renaissance der Variationsrechnung, da die damit durchgeführten Computersimulationen helfen, einen Teil der Entwicklungskosten für z.B. Automodelle im Maßstab 1:1 einzusparen. Die topographischen Reduktionsrechnungen, welche als geradezu klassisches Gebiet der Gravimetrie gelten, werden in dieser Arbeit analog dem oben angeführten Gesichtspunkt erneut diskutiert. Dabei werden in den einleitenden Betrachtungen diejenigen Verfahren in einem sehr kurzen historischen Abriß vorgestellt, die sich durch ihre Anwendungsbreite und ausreichende Genauigkeit auszeichnen. Der entscheidende Gesichtspunkt für die erneute Entwicklung von Reduktionsverfahren sind die gerade jetzt im Entstehen begriffenen Höhendatenbanken. Die dort in geeigneter Weise abgespeicherten Daten ersparen dem Gravimetriker in Zukunft die enorm zeitaufwendige Kartendigitalisierung. Ausführlich werden in der Arbeit die beiden neuesten Rechenschemata das • Sideris-Verfahren , das die schnelle Fourier-Transformation (FFT) benutzt, und • eine Methode, die auf der Basis einer Polyeder-Approximation des Geländes arbeitet, erläutert und an synthetischen Beispielen getestet. Eine kritische Gewichtung der Arbeitsresultate hinsichtlich der Verwendung dieser Verfahren und ihrer Weiterentwicklung ergibt folgendes Bild: • Die Verwendung der FFT nach Sider is liefert zwar ein überragend schnelles Verfahren, ist aber durch seine physikalische Äquivalenz zur Massenlinienmethode für die angewandte Gravimetrie zu ungenau. • Die Polyeder -Methode ist von einer exakten Darstellung des Geländes (zumindest in unmittelbarer Stationsumgebung) abhängig und erleidet bei der Anwendung auf Datensätze mit mittleren Höhen einen Genauigkeitsverlust. Die zukünftig verfügbaren Datenbanken, die so oder ähnlich wie das mit TIN bezeichnete Abspeicherungsschema auf gebaut sind, werden für die Polyeder -Methode in idealer Weise verwendbar sein. Denn diese Höhendatenbanken verwenden nicht nur exakte Punkthöhen zur Geländebeschreibung, auch die sehr rechen zeitaufwendige Dreiecksbildung würde damit entfallen. Bis zur Verfügbarkeit solcher Datenbanken kann man aber mit dem in der Arbeit als "kombiniertes System" vorgestellten Kompromiß arbeiten: Die Schnelligkeit der FFT-Methode wird für den Stationsfernbereich ausgenutzt und die Genauigkeit der Polyeder -Methode in der Stationsnähe. Mit diesem Verfahren lassen sich Fehler von weniger als einem Milligal mit durchaus vertretbarem Aufwand erzielen. In den Anwendungen der entwickelten Methoden auf reale Gegebenheiten werden im Falle des Westharzes die oben genannten Eigenschaften bestätigt. Dabei kann man als Ergebnis der Simulation eines TIN -Höhenmodells davon ausgehen, daß die Polyeder -Methode ohne Kompromisse auch auf sehr große Datensätze anwendbar ist, wenn die Dreiecksbildung entfällt. Das Beispiel aus Zimbabwe zeigt, daß man sich mit modernen digitalen Methoden solch ein TIN-Höhenmodell selbst erstellen kann (Digitalisiertablett und angeschlossener PC). Die dann im weiteren diskutierten, modellgebundenen Anwendungen der topographischen Massenreduktionen wurden in erster Linie durch die einfache morphologische Situation des Gebietes provoziert.

Beschreibung: In most natural sciences and technology it is sometimes profitable to tackle an old problem which seems to be solved once more with new powerful tools. In finite element computer simulations one can find optimization methods which are based on a very old mathematical discipline called variational calculus. These methods can be used in the automobile industry for instance, for reducing the costs in motor car development. Analogously, in this work, the classical subject of topographic reduction calculations has been tackled with modern algorithmic techniques. Firstly a brief historical overview gives insight into topographical algorithms which are precise enough in calculating and flexible to use. Some remarks about data bases of topographic heights serve as an introduction into geographical information systems. Such systems may be of great help in future topographical work, as they eliminate the time consuming digitalization of topographic maps by hand. The topographical reduction method of Sideris using the fast fourier transform algorithm and a new developed reduction scheme based on an exact polyhedron algorithm and a triangulization of the topography are discussed in detail and tested. The calculations of synthetic topographic models gave varied results: • The method of Sideris works with an enormous speed but as it is physically equivalent to the massline method it is not precise enough for applied gravimetry. • The algorithm using polyhedral bodies needs exact topographical point heights especially in the near surroundings of the gravimetrical station. In future there will be a data base of topographical heights stored in a triangular fashion (triangulated irregular network) called a TIN data base. With TIN the topographical reduction method using the polyhedron formula will be fast enough to handle even big topographical models. As such data bases are not available at present one can use a method developed in this work which combines the positive attributes of both algorithms: The heights far away from the station are calculated with FFT while those in the immediate surroundings with the algorithm using the polyhedron formula. This combined system gives results which are better than 1 mGal and take a considerable short CPU-time. All algorithms are tested with real topographical models of the Harz mountains of West Germany and the Zambezi escarpment of Zimbabwe.

Beschreibung: thesis

Beschreibung: DFG, SUB Göttingen

Beschreibung: Die vorliegende Arbeit stellt einen Beitrag zur Gezeitenforschung im allgemeinen, und zur Überprüfung von Meeresgezeitenmodellen in Südskandinavien im speziellen dar. Die relativ gut bekannten Krusten- Mantelstrukturen im Bereich Dänemarks ermöglichen die Interpretation von beobachteten ozeanischen Auflasteffekten, hinsichtlich der Beurteilung verschiedener Meeresgezeitenmodelle. Mit zwei ASKANIA Gravimetern und einem LaCoste & Romberg Erdgezeitengravimeter wurden Gezeitenregistrierungen an sieben verschiedenen Orten in Dänemark durchgeführt. Der Auflasteffekt für die Hauptpartialtide M2 liegt zwischen 0.75 μgal und 1.40 μgal, sowie 52° und 87°, wobei die größten Amplituden in Südwest - Jütland beobachtet wurden. Der Effekt klingt nach Norden und Osten, mit zunehmender Entfernung von der Deutschen Bucht ab. Neben der Gezeitenanalyse wurden die Registrierungen auf nicht lineare Einflüsse des Wattgebietes und auf Effekte von windfeld verursachten Auflasten untersucht. In den küstennahen Stationen Varde und Møgeltdnder lassen sind keine signifikanten "höheren Harmonischen" der Hauptgezeitenwellen nachweisen. Allerdings kann der spektrale Nachweis eines periodischen Signals (3 Stunden, 15 Minuten) in der Registrierung aus Møgeltdnder erbracht werden. Für drei Sturmfluten mit extremen Wasserständen wurden die Einflüsse auf die Gravimeterregistrierungen untersucht. Mit der Einschränkung, daß die Gerätedrift nicht genau genug bekannt ist, lassen sich größere Driftgradienten ca. einen Tag vor und einen Tag nach den maximalen Wasserständen feststellen. Die theoretischen Auflasteffekte wurden nach dem Algorithmus von FARRELL (1972) berechnet. Vor den Modellrechnungen wurde untersucht, in welchem Maße die Ergebnisse von der Wahl des Erdmodells und der Modellierung der regionalen und lokalen Geologie abhängen. Der Einfluß des Erdmodells ebenso wie der Krusten- Mantelstruktur auf den theoretischen Auflasteffekt ist mit ca. 5 % äußerst gering. Für die Überprüfung der Meeresgezeitenmodelle wurden theoretische Auflasteffekte mit den Modellen von Schwiderski, Mathisen, Flather und des Deutschen Hydrographischen Instituts (DHI) berechnet und mit den beobachteten Auflasteffekten verglichen. Es zeigt sich, daß bei der Verknüpfung, Modifikation und Erweiterung von Meeresgezeitenmodellen die Konservierung der modellierten Wassermasse eine wesentliche Rolle spielt. Der regionalen Fragestellung entsprechend wurde die Massenkonservierung der adaptierten Meeresgezeitenmodelle als Normierung auf Schwiderski’s Modell der Nordsee realisiert. Dies bewirkt eine deutlich bessere Übereinstimmung von modelliertem und beobachtetem Auflasteffekt. Die Modellrechnungen bestätigen vor allem das vom DHI verwendete Meeresgezeitenmodell für die Deutsche Bucht. Eine Modellerweiterung für den Skagerrak, Kattegat, Beltsee und südliche Ostsee, sowie eine Verfeinerung der Gridstruktur an der Nordseeküste erhöhen zusätzlich die Korrelation von theoretischem und beobachtetem Auflasteffekt. Dieses Meeresgezeitenmodell ist in Kapitel 6.4.6 beschrieben und im Anhang (Kapitel 13.6) in dem von Schwiderski verwendeten Format wiedergegeben und kann für Auflastberechnungen in Südskandinavien, auch hinsichtlich der Korrektur geodätischer Messungen, herangezogen werden. Bei der Interpretation der Ergebnisse wurde versucht, Hinweise über die Richtung möglicher Verbesserungen der Meeresgezeitenmodelle der Deutschen Bucht und der östlichen Nordsee heraus zuarbeiten. Hierbei ist einerseits die Methode zur Ausgleichung von Restvektordifferenzen zwischen den Stationen eingesetzt worden, andererseits wurden ca. 150 Modellrechnungen mit schrittweise modifizierten Amplituden und Phasen der Meeresgezeitenmodelle für die genannten Meeresgebiete gerechnet. Die Ausgleichung führt bei unveränderten Phasen der Modelle zu einer Vergrößerung der Amplituden in der Deutschen Bucht und einer Amplitudenverminderung in der östlichen Nordsee. Die Summe der Restvektordifferenzen zwischen den Stationen wird dabei von 0.5 pgal auf 0.2 pgal reduziert. Die systematische Variation der Amplituden und Phasen der Meeresgezeitenmodelle der Deutschen Bucht, der östlichen Nordsee und des Nordsee Küstenbereichs ergibt eine Verringerung der mittleren Restvektoramplitude von 0.22 μgal auf 0.15 μgal bei größeren Phasen der Modelle (Östliche Nordsee und Schelfgebiet +20°, Deutsche Bucht +10°) und einer Verringerung der Modellamplituden (östliche Nordsee -5 cm, Schelf -20 cm und Deutsche Bucht -10 cm). Diese Resultate können als Randbedingungen für ozeanographische Überlegungen zur Verbesserung der Meeresgezeitenmodelle genutzt werden.

Beschreibung: This work is a contribution to general tidal research and specially to the investigation of ocean tide models in the area of South Scandinavia. The relatively well known crust - mantel structures in the region of Denmark enable the interpretation of observed ocean load effects with regard to view of different ocean tide models. Earth tide measurements were carried out with two ASKANIA gravimeters and one LaCoste & Romberg Earth tide gravimeter at seven different stations in Denmark. The load effect of the main tidal wave M2 is between 0.75 μgal and 1.40 μgal, with 52° to 87° phase; highest amplitudes were observed in Southwest Jutland. The effect is decreasing to north and east with larger distance to the German Bight. In addition to the Earth tide analysis, the recordings were investigated with regard to non-linear influences, due to tidal water level changes in the coastal area, and to loading effects during storms and windfields. For the coastal stations Varde and M0gelt0nder no significant higher harmonicals of the main tidal waves were found. But the spectral investigation of the record at M0gelt0nder shows a periodical signal of 3 hours and 15 minutes. The theoretical load effect was calculated according to the method of FARRELL (1972). Before the model calculations, the influence of the chosen earthmodel and the modelled regional and local geology was investigated. The effect due to changes in the earthmodel or to the structure of the crust to the theoretical load effect is very small with about 5 %. For reviewing the ocean tide models, the theoretical load effects of the models from Schwiderski, Mathisen, Flather and the German Hydrographical Institute (DHI) were calculated and compared with the observed load effects. It was shown that for the adaption, modification and extension of ocean tide models, the conservation of water, moved by tides, playes a decisive role. Corresponding to the regional question the massconservation of the adapted ocean tide models were realized as normalisation to Schwiderski’s model for the North Sea. This produces an increased agreement of the theoretical and the observed load effect. The model calculations confirm especially the ocean tide model of the DHI. The extension of the model for the Skagerrak, Kattegat, Belt Sea and South Baltic Sea and the refined gridstructure of the North Sea coast leads to further improvement of correlation between theoretical and observed load effects. This model is described in chapter 6.4.6 and reproduced in the appendix (chapter 13.6) in the format applied by Schwiderski. The ocean tide model can be used for load calculations in South Scandinavia and for correction of geodetical precise measuremants. The interpretation of the results was carried out in order to find out the requirements of possible improvements for the ocean tide model (M2) of the German Bight and the East North Sea. On the one side the method for the adjustment of the rest vectors between the stations was used, on the other side 150 model calculations were carried out by varying the amplitudes and phases of the ocean tide models for the mentioned sea areas. The adjustement leads with constant model phases to increased amplitudes in the German Bight and decreased amplitudes in the East North Sea. The sum of the restvector differences between the stations was reduced from 0.5 μgal to 0.2 μgal. But the systematical variation of the amplitudes and phases for the ocean tide models of the German Bight, the East North Sea and the coastal area at the North Sea leads to a reduced mean restvector amplitude from 0.22 pgal to 0.15 pgal with increased model phases (East North Sea and Shelf Area +20°, German Bight +10°) and decreased amplitudes (East North Sea -5 cm, Shelf Area -20 cm and German Bight -10 cm). These results can be used as boundary conditions of oceanographical considerations for the improvement of ocean tide models.

Beschreibung: thesis

Beschreibung: DFG, SUB Göttingen

Beschreibung: In der vorliegenden Arbeit wird das Schwerefeld in den südlichen zentralen Anden in Hinblick auf die Vorgänge an einem aktiven, konvergenten Plattenrand untersucht. Es können wesentliche Randbedingungen für die Strukturen und den Stoffbestand der Lithosphäre abgeleitet werden. Die Grundlage dieser Interpretationen bildet die Bearbeitung der gravimetrischen Meßdaten in drei Schritten: • Erstellung einer homogenen, regionalen Datenbasis unter besonderer Berücksichtigung der Vernetzung der Schweredaten und der topographischen Reduktion • Numerische Analyse des Schwerefeldes mit Hilfe von Filterungen, isostatischen Berechnungen und Massenabschätzungen • Durchführung 2-dimensionaler und 3-dimensionaler Modellrechnungen Die wesentlichen Ergebnisse der Bearbeitung des Schwerefeldes der andinen Subduktionszone sind in der Reihenfolge von den tieferen zu den höheren Stockwerken: • Die subduzierte Nazca Platte hat einen maximalen gravimetrischen Effekt von 55 mGal. • Thermische isostatische Prozesse nach Froidevaux ir Isacks (1984) haben einen minimalen Einfluß auf das Schwerefeld. • Die Berechnung regionaler isostatischer Modelle nach Banks et al. (1977) ergibt eine Biegesteifigkeit der Kruste von 1 ∙ 1023 Nm im W-E Segment zwischen 20° S und 22° S und 5 ∙ 1022 Nm im Segment zwischen 22° S und 26° S. • Die Kruste - Mantel - Grenze zeigt entlang der Hochkordillere einen strukturierten Verlauf mit einer maximalen Tiefe von 63 km bei 67.5° W, 23° S. • In dem Gebiet zwischen 23.5° S bis 24.5° S und 68.5° W bis 69.5° W wird im Bereich der Moho eine anomale Geschwindigkeit - Dichte Beziehung registriert. • Die kombinierte Interpretation seismologischer, refraktionsseismischer, gravimetrischer und petrophysikalischer Untersuchungen deutet auf eine Mächtigkeit der kontinentalen Kruste im küstennahen Bereich von 30 - 33 km und einer zunächst mit einem sehr geringen Abtauchwinkel subduzierten ozeanischen Lithosphärenplatte hin. • Die kontinentale Unterkruste zeigt im Untersuchungsgebiet eine geringe Änderung in der Streichrichtung der Anden. • Die Ostgrenze der aus refraktionsseismischen Messungen abgeleiteten, stark aufgegliederten Unterkruste mit sehr geringen Durchschnittsgeschwindigkeiten kann mit Hilfe des Schwerefeldes kartiert werden. Ihre Übereinstimmung mit der Ostgrenze des neogenen bis holozänen Vulkanismus deutet auf einen direkten Zusammenhang zwischen dieser Unterkrustenstruktur und dem rezenten Magmatismus hin. • Die gravimetrisch geforderte Mittelkruste mit Dichten um 2.9 g/cm3 unter der Hochkordillere könnte zum überwiegenden Teil aus Gesteinen einer präandinen Unterkruste bestehen. • Die gravimetrische Modellierung der Schichten mit schon oberflächennah sehr hohen Geschwindigkeiten im Bereich Küstenkordillere und Längstal in Kombination mit Massenabschätzungen zeigt, daß nur der obere maximal 5 km mächtige Teil der modellierten Körper für die Anomalien im Residualfeld verantwortlich ist. Die tieferliegenden Massen erzeugen zusammen mit der Unterkrustenstruktur im wesentlichen den regionalen Trend im Schwerefeld. • Die bedeutendste Struktur im residualen Schwerefeld, das langgestreckte Maximum südöstlich von Calama, ist vermutlich ein relativ einheitlicher, paläozoischer Gesteinskomplex in 10 bis 20 km Tiefe. • Modellrechnungen und Massenabschätzungen im Bereich des rezenten magmatischen Bogens lassen auch aufgrund des Schwerefeldes die Anwesenheit von kleineren, partiell geschmolzenen Magmenreservoiren in der oberen Kruste möglich erscheinen. • Im andinen Vorland ist im Schwerefeld deutlich zwischen dem SANTA BARBARA SYSTEM und dem fold and thrust belt zu unterscheiden. Auf der Basis des regionalen Schwerefeldes konnten bisher unbekannte Krustenstrukturen aufgezeigt werden. Trotz der Einschränkungen, die sich aus den mangelnden oder nicht existenten Randwerten ergeben, konnte ein plausibles Strukturmodell des Untergrundes des Andenorogens erstellt werden.

Beschreibung: The present work deals with the gravity field in the Southern Central Andes in regard to the processes at an active convergent margin. Substantial boundary conditions can be deduced for the structure and the material parameters of the lithosphere. This interpretation is based on the processing of the gravity data in three steps: • Preparation of a homogeneous, regional data base considering especially the connection of the different gravity networks and the topographic reduction. • Numeric analysis of the gravity field with the aid of filtering procedures, isostatic calculations and excess mass estimations. • Realization of 2-dimensional and 3-dimensional model calculations. The main results of the analysis of the gravity field at the Andean subduction zone considered from the lower to the higher levels are: • The subducted Nazca slab has a gravity effect not exceeding 55 mGal. • Processes of the thermal compensation model by Froidevaux fc Isacks (1984) have an insignificant effect on the gravity field. • The calculation of regional isostatic models according to Banks et al. (1977) results in a crustal flexural rigidity of 1 • 10 23 Nm in the W - E segment between 20° S and 22° S, and 5 • 10 22 Nm between 22° S and 26° S. • The crust - mantle boundary shows undulations along the High - Cordillera with a maximum depth of 63 km at 67.5° W, 23° S. • In the region between 23.5° S - 24.5° S and 68.5° W - 69.5° W a level with a anomalous velocity - density relationship exists near the M – discontinuity. • The combined interpretation of seismological, refraction seismic, gravimetric and petrophysical investigations points to a thickness of the continental crust near the coast of 30 - 33 km. There the dip of the subducted plate seems to have a very low angle. • In the area under investigation the lower continental crust shows only little variations in the general strike direction of the Andean orogen. • According to the seismic investigations the lower Andean crust is highly structured and has a small mean velocity. The easternmost limit of this lower crust can be mapped with the aid of the gravity field. Its agreement with the limit of the neogene to holocene volcanism points to a direct relation between this structured lower crust and the recent, magmatism. • The postulated crustal layer with densities about 2.9 g/cm 3 beneath the High - Cordillera, which is necessary for the gravity fitting, may consist mainly of rocks of a preandean lower crust. • The 3D - modelling of the layers with high velocities near the surface under the Coast Range and the Longitudinal Valley in combination with mass estimations shows, that only the uppermost 5 km of the modelled structure are relevant for the anomalies seen in residual gravity fields. The deeper masses produce, in combination with the structure of the lower crust, mainly the regional trend of the gravity field. • The most important feature in the residual gravity fields, the pronounced regional maximum southeast of Calama, is presumably a relatively homogeneous, paleozoic rock complex in the depth range of 10 to 20 km. • The results of modelling and mass calculations in the area of the recent magmatic arc could possibly account for smaller, partly molten magma reservoires in the upper crust. • The gravity field distinguishes well between the Santa Barbara System and the Bolivian fold and thrust belt along the Andean Foreland. Based on the regional gravity field new structures in the lithosphere were detected. Besides the restriction of the limited boundary constraints it was possible to establish a plausible structural model of the Andean orogen.

Beschreibung: thesis

Beschreibung: DFG, SUB Göttingen

Beschreibung: Im Bereich der westlichen Poebene stoßen die aus der Kollision der adriatischen und der europäischen Platte hervorgegangenen Gebirge der Alpen und des Apennin mit ihren gegensätzlichen Vergenzen unmittelbar aneinander. Diese in unterschiedlichen Zeiten entstandenen Orogene näher zu untersuchen, war das Ziel der in den Jahren 1983 und 1986 auf dem Südsegment der Europäischen Geotraverse (EGT) durchgeführten umfangreichen refraktionsseismischen Messungen. Zusammen mit älteren refraktionsseismischen Daten bilden diese die Grundlage für die vorliegende Arbeit, die sich mit den Strukturen der die nordwestliche Adriaplatte umgrenzenden Gebirgszuge der Südalpen und des Nordapennin auseinandersetzt. Zusammen mit den Ergebnissen der reflexionsseismischen Messungen bestätigen die refraktionsseismischen Messungen, daß der nordwestliche Teil der adriatischen Platte im Westen und Norden randlich der europäischen Platte aufliegt. Entlang der EGT-Hauptlinie kann auf eine Fortsetzung von Krustenmaterial der europäischen Platte in 45 - 65 km Tiefe bis weit unter die Südalpen geschlossen werden. Die resultierende Krustenüberlappung mit ihren keilförmigen und stark asymmetrischen Strukturen weist Ähnlichkeiten sowohl mit der Situation in den Westalpen als auch mit deijenigen in den Pyrenäen auf. Eine Krustenbilanz im europäischen Teil der Alpen entlang der EGT-Hauptlinie unter Berücksichtigung geologischer Randbedingungen ergibt, daß die tiefe Alpenwurzel vollständig mit europäischem Material gefüllt ist und ihre Ausbildung im Neogen stattfand. Die adriatische Platte zeigt eine sehr prägnante Fragmentierung, so daß sich hier das Bild eines Stapels lithosphärischer Einheiten ergibt. Die einzelnen Fragmente können entsprechend ihrer geographischen Lage und ihrer Reihenfolge im Stapel in eine ligurische Einheit, eine Poebenen- und eine Südalpen-Einheit, welche wiederum auf der europäischen Einheit liegt, unterteilt werden. Unter dem Nordrand des Nordapennnin legen die geophysikalischen Ergebnisse eine intrakontinentale Subduktion nahe. Der damit verbundene Abscherungshorizont durchschneidet die gesamte Kruste wie auch einen Teil des obersten Mantels. Eine Bewegung an diesem Storungssystem muß zu einem Aufsteigen des fragmentierten Randes der Adriaplatte bis einschließlich des obersten Mantels führen. Eine Folge davon kann die in dem oberen Krustenniveau der Toskana zu beobachtende und sich in die externen Bereiche verlagernde Extensionstektonik sein. Die spät-miozäne und pliozäne Überschiebung dieses lithosphärischen Keils ist das Endstadium der orogenen Entwicklung im Nordapennin nach der paläogenen ozeanischen Subduktion und der Ausbildung eines Keils kontinentaler Kruste im frühen und mittleren Miozän. Eine Krustenbilanz entlang der EGT-Hauptlinie ergibt eine Verkürzung von mindestens 90 km, die seit dem Torton stattgefunden haben muß. Zu den geophysikalischen Ergebnissen gehören im einzelnen: Aufgrund der hohen Dichte der seismischen Information konnte entlang der EGT-Hauptline ein detailliertes raytracing-Modell erarbeitet werden, aus dem die folgenden Punkte abgelesen werden können: ► Unter dem nördlichen Teil der Poebene erreicht die Krustenmächtigkeit ein Minimum von 29 -30 km. ► Etwa 20 km nördlich des Po beginnt die adriatische Moho mit einem Winkel von rund 10 - 14° nach Süden einzufallen. Sie erreicht an ihrer südlichsten nachzuweisenden Position, 20 km nördlich der Küstenlinie, eine Tiefe von etwa 55 km. ► Die Moho besitzt unter dem ligurischen Küstenbereich eine Tiefe von 20 - 22 km. Sie ist bis 25 km nördlich der Küste in einer Tiefe von 22 - 24 km nachweisbar. Es folgt, zusammen mit dem letztgenannten Punkt, eine krustale Verdopplung unter dem Hauptkamm des Nordapennin. ► Unter dem nördlichen Rand des Nordapennin sind in der Kruste extrem niedrige Geschwindigkeiten anzutreffen. In einer Tiefe von 8-11 km nimmt die Geschwindigkeit auf 4.0 km/s ab. Eine Zone niedriger Geschwindigkeit (LVL) setzt sich unter südlichem Einfallen zumindest bis in Tiefen von 25 km fort. Die Durchschnittsgeschwindigkeit für die gesamte Kruste ist mit 5.7 km/s außergewöhnlich gering. ► Am Übergang von der Poebene zu den Südalpen existiert ein Sprung in der Moho-Tiefe von 6-8 km. Die Moho der Südalpen erstreckt sich in relativ flacher Lagerung in 36 - 42 km Tiefe nordwärts bis etwa 20 - 25 km nördlich der Insubrischen Linie. ► Unter dem südlichen Teil der Südalpen befindet sich in rund 10 - 15 km Tiefe eine LVL, in der die Geschwindigkeit maximal 5.6 km/s beträgt. ► Das südliche Einfallen der europäischen Moho unter den Schweizer Alpen setzt sich bis unter die Südalpen fort. Die größte Tiefe wird mit rund 65 km knapp südlich der Insubrischen Linie erreicht. Es folgt damit unter den Südalpen und einem Teil der angrenzenden Schweizer Alpen eine weitreichende krustale Überlappung. Aus der Interpretation der Fächer und Profile außerhalb der EGT-Hauptlinie folgt weiterhin: ► Die Moho setzt sich im ligurischen Küstenbereich östlich der Hauptlinie in einem Tiefenniveau von 20 - 25 km um zumindest 100 km bis Viareggio fort. Sie ist bis 20 - 30 km landeinwärts nachweisbar. ► Nach Westen setzt sich die Moho in demselben Tiefenniveau bis unter das Penninikum der Seealpen und unter das südliche Piemont fort. Der Übergang von der adriatischen zur europäischen Platte läßt sich dort nicht in der Konfiguration der Moho-Tiefen beobachten. ► Die Krustenstruktur im Piemont erscheint südlich des Monferrato tektonisch stark gestört. ► Am südlichen Rand der Südalpen setzt sich der Versatz der Moho östlich der Hauptlinie in den östlichen Teil der Südalpen fort. ► An der Grenze zwischen Südalpen und Schweizer Alpen setzt sich östlich des Hauptlinie die Überlagerung der adriatischen Moho über die tiefe europäische Moho zumindest bis zur Judicarien-Linie fort. Das auf der EGT-Hauptlinie entwickelte seismische Strukturmodell wurde auf seine Vereinbarkeit mit dem Schwerefeld überprüft. Die Dichtewerte des Startmodells wurden aus den seismischen Geschwindigkeiten nach einer Standard-Beziehung ermittelt. Zunächst wurde ein Optimierungsverfahren nach der Evolutionsstrategie angewendet. Eine zusätzlich durchgeführte 'trial and error* Modellierung ergab im wesentlichen dieselben Ergebnisse und bestätigte damit die Einsatzmöglichkeiten des Optimierungsverfahrens. Als Ergebnisse sind zu nennen: ► Die Modellierung des Kontaktes der europäischen zur adriatischen Kruste aufgrund des seismischen Modells ist mit Abweichungen der Dichte von unter 0.05 g/cm3 vom Startmodell möglich. ► Die Modellierung des Überganges von der Poebene zum Nordapennin ist problematischer. Es ergibt sich aus dem Startmodell aufgrund der dort bis in die mittlere Kruste seismisch gut belegten niedrigen Geschwindigkeiten ein signifikantes Massendefzit. ► Unter der Poebene befindet sich unterhalb der Moho eine positive Dichteanomalie, deren Wirkung in etwa mit der einer schon früher postulierten Dichteanomalie übereinstimmt. ► Über die Existenz und Ausdehnung der bis in Tiefen von 65 km bzw. 60 km liegenden Krustenwurzeln unter den Südalpen und unter dem Nordapennin kann keine eindeutige Aussage getroffen werden. Die Krustenstruktur wurde weiterhin mit der Verteilung der Hypozentren der Beben verglichen. Hierfür wurden Daten der nationalen seismologischen Stationsnetze aus Italien und der Schweiz untersucht. Die wichtigsten Ergebnisse sind: ► Die größte Konzentration von Hypozentren tritt an dem Sprung von der flachen Moho im ligurischen Küstenbereich zur tiefen Moho unter dem nördlichen Nordapennin auf. ► Die tiefen Hypozentren (Tiefe ≥ 20 km) sind in den Bereichen zu finden, in denen die Krustenmächtigkeit groß (Tiefe ≥ 40 km) ist. ► Die quasi-kontinuierliche Tiefenverteilung der Hypozentren bis in 50 km Tiefe unter dem nördlichen Nordapennin läßt dort auf eine hohe Rigidität und damit vermutlich auf ungewöhnlich niedrige Temperaturen schließen.

Beschreibung: The mountain chains of the Alps and the Northern Apennines, which developed from the collision of the Adriatic and the European plate, border each other in the area of the western Po-plain with opposite vergences. In order to investigate these different orogenes extensive seismic refraction measurements were carried out in the southern segment of the European Geotraverse (EGT) in the years 1983 and 1986. Combined with older refraction profiles they served as a basis for this thesis, which investigates the structures of the mountain ranges that encircle the northwestern Adriatic plate, the Southern Alps and the Northern Apennines. Together with the results of seismic reflection studies the seismic refraction measurements confirmed that the northern and western margin of the northwestern part of the Adriatic plate is lying onto the European plate. Along the EGT-mainline a continuation of crustal material of the European plate at a depth range of 45 – 65 km beneath the Southern Alps can be concluded. The resulting crustal overlapping with its flakelike and strongly asymmetric structures shows similarities to the tectonic situation in the western part of the Alps as well as to the Pyrenees. A crustal balancing in the European part of the Alps under consideration of geological constraints shows, that the deep Alpine root contains European crustal material and that this deep root developed in neogene times. The Adriatic plate shows a very distinct fragmentation with a staking of lithospheric units. The fragments can be subdivided according to their geographical position and to their stacking sequence in the Ligurian, the Po-plain and the Southern Alps unit, the last one lying on the European plate. Beneath the northern rim of the Northern Apennines the geophysical results suggest a intracontinental subduction. The corresponding decoupling horizon cuts through the whole crust and a part of the uppermost mantle. Movement along this system must result in an upwards motion of the fragmented rim of he Adriatic plate, including parts of the upper mantle. As a consequence, the extensional tectonic, which can be observed in the upper crustal layers in Tuscany, may develop. The late-miocene and pliocene thrusting of the lithospheric wedge seems to be the final stage of the orogenic development in the Northern Apennines after the paleogene oceanic subduction and the development of a wedge of continental crust in early to middle miocene. A crustal balancing along the EGT-mainline results in a minimum shortening of 90 km since tortonian times. The geophysical results in particular are: ► Below the northern part of the Po-plain the crustal thickness reaches 29 - 30 km. ► About 20 km north of the river Po the Moho starts to dip southwards with an angle of 10 - 14°. At the southernmost provable position 20 km north of the coastline the depth of the Moho reaches 55 km. ► Beneath the Ligurian coast the Moho lies at a depth of 20 - 22 km. It is documented till 25 km north of the coastline at a depth of 22 - 24 km. Together with the previous point it follows a crustal doubling beneath the crest of the Northern Apennines. ► Under the northern part of the Northern Apennines extrem low velocities were detected in the crust. At a depth of 8 - 11 km the velocity lowers to only 4.0 km/s. A low velocity layer (LVL) continues with a southern dip to a depth of at least 25 km. The avarage crustal velocity in this area is as low as 5.7 km/s. ► At the transition from the Po-plain to the Southern Alps the Moho jumps 6-8 km in depth. The Moho beneath the Southern Alps continues northwards with a relatively low dip at a depth of 36 - 42 km to about 20 - 25 km north of the Insubric line. ► Below the southern part of the Southern Alps a LVL exists at a depth of about 10 - 16 km where the velocity drops to at least 5.6 km/s. ► The southward dip of the European Moho beneath the Swiss Alps continues below the Southern Alps. The maximum depth of 65 km is reached some km south of the Insubric line. It follows a crustal overlapping beneath the Southern Alps and beneath a part of the adjacent Swiss Alps. From the interpretation of fans and profils off the EGT-mainline it follows: ► In the Ligurian coastal area the Moho continues east of the mainline at a depth of 20 - 25 km for at least 100 km to Viareggio. Onshore it is provable for a distance of 20 - 30 km off the coastline. ► West of the mainline the Moho continues in the same depth range till below the penninic realm in the coastal area of the Western Alps and below southern Piemont. The transition from the Adriatic to the European plate cannot be seen in the configuration of the Moho. ► The crustal structure south of the Monferrato seems to be tectonically distorted. ► Beneath the southern boundary of the Southern Alps the jump in the depth of the Moho continues into the eastern part of the Southern Alps. ► At the boundary between the Southern Alps and the Swiss Alps the overlapping of the Adriatic Moho over the deep European Moho continues eastwards at least till the Judicaria-line. The structural model along the EGT-mainline based on seismic data must be compatible with the gravity field. Density values of a starting model were calculated using a standard relationship between velocity and density. To fit the observed gravity , an optimization method according to an evolution strategy was applied. Additional trial and error modeling was done, which gave essentially the same results and confirmed the applicability of the optimization method. The following results have been found: ► The modeling of the transition between the European and the Adriatic lithosphere on the basis of the seismic model is possible without problems and deviations of less than 0.05 g/cm3 from the starting model. ► The modeling of the transition between the Po-plain and the Northern Apennines causes more problems. A significant mass deficit results from the starting model, which is due to the the seismically well proven low velocities in this area. ► A positive density anomaly must exist in the area of the Po-plain below the Moho, which coincides roughly with the density anomaly postulated earlier in this region. ► No definite statement is possible concerning the existence and extend of the up to 65 km resp. 60 km deep crustal roots beneath the Southern Alps and the Northern Apennines. The crustal structure was furtheron compared with the distribution of hypocentres of earthquakes. The data were taken from the national seismological networks in Italy and Switzerland. The most important results are: ► The concentration of hypocentres is highest where the shallow Moho in the Ligurian coastal area jumps to the deep Moho beneath the northern part of the Northern Apennines. ► Deep hypocentres (depth ≥ 20 km) are found in areas where the crustal thickness is large (thickness ≥ 40 km). ► The quasi-continuous depth distribution of hypocentres down to a depth of 50 km below the northern part of the Northern Apennines suggests a high rigidity und therefore presumably unusual low temperatures.

Beschreibung: thesis

Beschreibung: DFG, SUB Göttingen

Beschreibung: To identify greater detail in the seismicity pattern preceding the 24 August 2016 Mw6.0 earthquake in Central Italy, we apply waveform matching using 1,028 events as templates. In the 8 months before the mainshock, we find ~2,000 additional earthquakes mostly located along a subhorizontal shear zone (SZ) bounding at depth the extensional fault system. Asynchrony is observed in the occurrence of events nucleating along the SZ compared to the ones on fault portions embedded in the shallower upper crust, with the former anticipating the latter. Within the SZ, we also observe along-strike seismic migration episodes with earthquakes pointing toward the Mw6.0 mainshock nucleation zone. These episodes are followed by an apparent quiescence within the main fault area. We suggest that the variations in the seismic activity along the SZ represent the brittle signature of the tectonic loading process enabling portions of the overlaying normal faults to become unlocked.

Beschreibung: Published

Beschreibung: 12170–12180

Beschreibung: 6T. Variazioni delle caratteristiche crostali e precursori

Beschreibung: JCR Journal

Beschreibung: Earthquake interaction and stress change on nearby faults by afterslip, static and dynamic triggering play an important role in the activation of major events. We apply a matched filter technique to augment the detected events in the time window between the two main shocks of 20 (Mw 6.1) and 29 (Mw 6.0) May 2012, during the Emilia seismic sequence (Italy). From 1,727 well-located templates, we increase the number of detections to 7,616 lowering the completeness magnitude of approximately 0.6 degrees. This greater detail allows evidencing migrations of seismic events from the nucleation point of the first shock to the second. The seismicity pattern suggests a transient aseismic slip acting immediately after the shallow first event, weakening and loading the volume around the deep nucleation point of the 29 May 2012 Mw6.0 earthquake. Repeating earthquakes are also found between the two main-shocks. The released cumulative slip, estimated from the earliest repeating earthquake amounts to approximately 27 cm at a depth of about 7 km within the first 5 hours after the 20 May Mw6.1. Migrations and repeaters could represent the fingerprint of an early afterslip triggered by the first mainshock.

Beschreibung: Published

Beschreibung: 625-635

Beschreibung: 2T. Deformazione crostale attiva

Beschreibung: JCR Journal

Beschreibung: When a lava flow enters a body of water, either a lake, sea, river or ocean, explosive interaction may arise. However, when it is an 'a'ā lava flow entering water, a more complex interaction occurs, that is very poorly described and documented in literature. In this paper, we analysed the 2–4 ka San Bartolo lava flow field emplaced on the north flank of Stromboli volcano, Italy. The lava flow field extends from ~ 650 m a.s.l. where the eruptive fissure is located, with two lava channels being apparent on the steep down to the coast. Along the coast the lava flow field expands to form a lava delta ~ 1 km wide characterised by 16 lava ‘Flow’ units. We performed a field survey to characterise the features of lava entering the sea and the associated formation of different components and magnetic measurements to infer the flow fabrics and emplacement process of the lava flow system. We measured the density, porosity and connectivity of several specimens to analyse the effect of lava-water interaction on the content in vesicles and their connectivity and conducted a macroscopic componentry analysis (clast count) at selected sites to infer the character of the eroded offshore segment of the lava flow field and its component flow units. The collected data allowed us to define the main components of a lava delta fed by 'a'ā lava flows, with its channels, littoral units, ramps, lava tubes, and inflated pāhoehoe flows controlled by the arterial 'a'ā flow fronts. The spatial organisation of these components allowed us to build a three-step descriptive model for 'a'ā entering a water. The initial stage corresponds to the entry of channel-fed 'a'ā lava flow into the sea which fragments to form metric blocks of 'a'ā lava. Continued lava supply to the foreshore causes flow units to stall while spreading over this substrate. Subsequent 'a'ā lava flow units ramp up behind the stalled flow front barrier. Lava tubes extending through the stalled flow barrier feed the seaward extension of a bench made of several pāhoehoe flow units.

Beschreibung: Open access funding provided by Università degli Studi di Torino within the CRUI-CARE Agreement. This project is a part of RS PhD project. This research was funded by MIUR ex-60% attributed to EZ and PhD grants-Budget 10% attributed to RS. Also, it was partially funded by the Project FIRST (ForecastIng eRuptive activity at Stromboli volcano: Timing, eruptive style, size, intensity, and duration), INGV-Progetto Strategico Dipartimento Vulcani 2019 (Delibera n. 144/2020). This is contribution no. 637 of the ClerVolc program of the International Research Center for Disaster Sciences and Sustainable Development of the University of Clermont Auvergne.

Beschreibung: Published

Beschreibung: 50

Beschreibung: OSV1: Verso la previsione dei fenomeni vulcanici pericolosi

Beschreibung: JCR Journal