ALBERT

Description: Das Stettiner Haff ist von großer wirtschaftlicher Bedeutung, dabei jedoch auch Gegenstand wissenschaftlicher Untersuchungen. Die Verbindung zwischen Szczecin, Polens größtem Ostseehafen, und der Ostsee bedeutet einerseits die wirtschaftliche Anbindung an die Handelsrouten durch die Ostsee und nach Übersee, andererseits besteht ein großes wissenschaftliches Interesse an den hydrographischen Verhältnissen, besonders in bezug auf die Dynamik und den Massenaufbau eines Gebietes, in dem salzreiche und salzarme Wasserkörper aufeinandertreffen. So gibt es bereits seit Beginn des vorigen Jahrhunderts Pegelregistrierungen (Swinoujscie 1810, Wolgast 1848, Szczecin 1851 nach Majewski [28]). Die fischereiwirtschaftliche Nutzung, die auch heute noch intensiv betrieben wird, macht eine Überwachung und Vorhersage der chemischen und biologischen Entwicklung des Gewässers notwendig. Dabei spielen einerseits der Einfluß der Ostsee, andererseits die zunehmende Verschmutzung der Gewässer im Einzugsbereich der Oder eine wesentliche Rolle. In der hier vorgestellten Arbeit sollen die Bewegungs- und Transportvorgänge dieses Gebietes, welches das Stettiner Haff sowie die Mündungsarme von Peene, Swina und Dziwna umfaßt, mit Hilfe eines numerischen Modells simuliert werden. Mit der erfolgreichen Anpassung wird das Modell die Vorhersage von Wasserstandsänderungen, insbesondere die Überschwemmungsgefahr bei Sturmfluten, sowie von Geschwindigkeitsverteilungen und Massenaufbau ermöglichen können.

Description: In der vorliegenden Arbeit werden Untersuchungen zur Verteilung des elektrischen Widerstandes in den südlichen zentralen Anden vorgestellt. Gestützt auf eine breite Datenbasis konnten mit Hilfe von ein- und überwiegend zweidimensionalen Modellierungen für Daten der Magnetotellurik und der Erdmagnetischen Tiefensondierung Modelle zur Verteilung des elektrischen Widerstandes in der andinen Kruste erstellt werden. Sie erlauben qualitative und quantitative Aussagen zur elektrischen Struktur in der Kruste. Im Andensegment von 21° bis 25° S wurden für einzelne Meßpunkte und für fünf mehrere 100 km lange Profile aus Nord-Chile, Süd-Bolivien und Nordwest-Argentinien Leitfähigkeitsmodelle erarbeitet. Elektromagnetische Untersuchnungen werden an einem aktiven Kontinentalrand durch den ’Küsteneffekt’ stark erschwert. Um den Küsteneffekt zu berücksichtigen, wurde der Pazifische Ozean bei einem zweidimensionalen Modell für ein Profil von der Küste bis in die Hochkordillere als ’Randbedingung’ mitmodelliert. Aus drei zweidimensional modellierten W-E-Profilen konnte ein alle morphostrukturellen Einheiten der Anden querendes Gesamtmodell auf der Breite von ca. 21°30’ S abgeleitet werden. Folgende Hauptmerkmale werden im Modell von W nach E beobachtet: • Unterhalb der Küstenkordillere ist der Widerstand mit größer als 3000 ihn relativ hoch. In diesem Bereich wird aber parallel zur Streichrichtung ein guter Leiter in der oberen Kruste gefunden, der lamelliert vorliegen muß. • Der Widerstand der ’normalen’ andinen Kruste ist bis in große Tiefen mit Werten von 50 bis 200 Ωm relativ gering. • Eine große Leitfähigkeitsanomalie liegt unterhalb der Westkordillere in geringer Tiefe. Sie erreicht eine integrierte Leitfähigkeit von ca. 25000 S. • Eine weitere Leitfähigkeitsanomalie mit einer integrierten Leitfähigkeit von ca. 14000 S wird unterhalb des Altiplano in der unteren Kruste beobachtet. Sie steigt von W nach E in die obere Kruste auf, und die integrierte Leitfähigkeit nimmt im westlichen Teil der Ostkordillere deutlich zu. Die Anomalie endet abrupt östlich von La Quiaca (ca. 65°30’ W). Im Ostteil der Ostkordillere wird ein relativ hoher Widerstand (ca. 500 Ωm) von der Oberfläche bis in große Tiefen beobachtet. • Das Vorland der Anden ist durch eine gut leitende Bedeckung charakterisiert. Der Widerstand der Lithosphäre nimmt von W nach E auf mehr als 3000 Ωm zu. Als Ursache der erhöhten elektrischen Leitfähigkeit werden für den guten Leiter unter der Küstenkordillere Kluftsysteme angesehen, in denen das in der subduzierten Platte vorhandene freie Wasser aufsteigt. Der extrem gute Leiter unter der Westkordillere kann im Einklang mit seismischen und gravimetrischen Untersuchungen als partiell geschmolzene Kruste interpretiert werden. Die Leitfähigkeitsanomalie unterhalb des Altiplano und der westlichen Ostkordillere könnte hingegen teilweise durch massive Vererzungen aber auch durch tektonische Ursachen begründet sein, wie z.B. tiefreichende Auf- und Abschiebungshorizonte, in denen Fluide vorhanden sind.

Description: The purpose of the present work is the research regarding the distribution of the electrical resistivity in the southern part of Central Andes. Supported by a considerable database and with the aid of one- and two-dimensional modelling tools developed for magnetotelurics and deep geomagnetical sounding, several models of the distribution of the electrical resistivity in the Andean crust were developed. They allow qualitative and quantitative insights related to the electrical structure within it. In the Andean segment between 21° and 25° S, several isolated measure stations and five regional profiles each of several 100 km length were processed to establish conductivity models for northern Chile, southern Bolivia and northwestern Argentina. Within this research work the ’coast effect’ at an active plate margin has to be taken into account and for this purpose, the Pacific Ocean was included as a boundary condition in a 2D model extending from the Pacific up to the High Andes. Based on three 2D modelled E-W oriented profiles, a greater model could be derived that involves all the present morphostructural units at a latitude of 21° 30’ S. These models showed mainly that: • below the Coastal Cordillera, the resistivity ranging within 3000 Ωm is comparatively high. Nevertheless, in this region a strike-parallel oriented conductor in the upper crust could be identified, which has to be lamellated. • down to great depths the resistivity of the ’normal’ Andean crust is relatively small, having values of 50 to 200 Ωm. • beneath the Western Cordillera, a shallow conductivity anomaly reaches total conductance of about 25000 S. • another conductivity anomaly with a total conductance of ca. 14000 S has been identified in the lower crust below the Altiplano. This anomaly reaches shallower levels to the east, and in the western part of the Eastern Cordillera, the total conductance increases. Eastwards of La Quiaca (ca. 65° 30’ W) the anomaly terminates abruptly. In the eastern part of the Eastern Cordillera a relatively high resistivity from the surface down to great depths was observed. • the Andean foreland shows a cover with good conductivity values. Beneath, the resistivity increases downward up to more than 3000 ßm from W to E. As a cause of the increased conductivity beneath the Coastal Cordillera, joint systems could account for the uprise of free water generated during the subduction of the Nazca plate. The extremely good conductor below the Western Cordillera can be interpreted together with gravity and seismic evidences as a partial melted crust. Besides, the conductivity anomaly beneath the Altiplano and the western Eastern Cordillera can be explained partly through the existence of ore deposits but also in terms of thrust tectonics, where the detachment zones are characterized by the presence of fluids.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Für die dreidimensionale Konstruktion und Visualisierung gestörter geologischer Schichtverbände wurde ein Systemverbund zur graphisch-interaktiven 3D-Flächenmodellierung auf der Basis geologischer Profildaten geschaffen. Die Verifizierung des Systems erfolgte anhand der Konstruktion eines 3D-Flächenmodells der Erftscholle (Niederrheinische Bucht). Zunächst wird die geologische Entwicklung und die heutige Situation des Untersuchungsgebietes beschrieben. Es werden auf die verwendete Datenbasis, bestehend aus Profilen, Bohrungen und Tiefenlinienpläne sowie die Interpretation, Aufarbeitung, Erfassung und Verwaltung der Daten eingegangen. Es schließt sich die Erläuterung des Systemverbundes an, der unter einer programmierbaren Anwenderoberfläche sowohl kommerzielle als auch freie Software vereinigt. Dieses anwendungsspezifisch gestaltbare System vereinigt Funktionen des Datenbankmanagements, der Visualisierung und der interaktiven 3D-Flächenkonstruktion auf CAD-Basis miteinander. Der offene modulare Aufbau des Systemverbundes ermöglicht die Anpassung an die spezifischen geologischen Anforderungen und die aktuellen Aufgabenstellungen. Dabei erlaubt die Interaktivität bei der Konstruktion und Visualisierung das Einbringen von Fachkenntnissen und Zusatzwissen in den Modellierungsprozess sowie eine gezielte Analyse komplexer 3D-Sachverhalte. Methodische Grundlagen der angewendeten Flächenkonstruktion auf der Basis irregulärer Dreiecksvermaschungen werden erläutert, und auf unterschiedliche Ansätze der Triangulierung eingegangen. Die Approximation natürlicher Flächen geschieht dabei durch ebene polygonale Facetten. Aufbauend auf diesen Grundlagen erfolgt die 3D-Flächenkonstruktion ausgewählter Schicht- und Störungsflächen aus dem Bereich der Erftscholle. Die einzelnen Arbeitsgänge von der Datenselektion über die Konstruktion bis zur Analyse des Flächenverbandes werden besprochen, um sowohl die gewählten Konstruktionsansätze, als auch die Funktionalität des Systemverbundes zu beschreiben.

Description: A soft and hardware system was combined for construction and visualisation of faulted geological strata units. Based on geological cross-sections, the system enables the graphical interactive 3D-surface modeling. By constructing the 3D-layermodel of the Erftblock (Lower Rhine Basin, Germany) the system was verified. First a description of the geological evolution and the present situation of the exploration area is provided. In addition the used data will be explained. This consists of cross-sections, wells, isopleth maps as well as the interpretation, processing, recording and management of the data. Then follows an illustration of the system. It joins commercial and free software under a programable user interface, which allows an optimisation of this tool depending on the necessary applications. The system unifies functions of database management, 3D-visualisation and interactive 3D-construction based on CAD-methods. The open and modular design of the system enables the adaption to specific geological requirements and current tasks. In particular, the interaction in terms of construction and visualisation allows the insertion of expert knowledge and additional facts into the modeling process. It also provides the possibility for exact analysis of complex 3D-objects. Methodical elements of the used construction process that are based on irregular triangulation will be explained. References to diferent approaches of triangulation will be revealed. In this work the approximation of natural surfaces is realized by means of flat and polygonal facets. This method form the base of the 3D-construction of the Erftblock, by which certain selected fault- and strata-boundaries are considered. To describe the function of the system and the approach for construction the singel steps of modeling will be pointed out. The process of modeling consists of data selection, construction, and finaly the analysis of the 3D-surface arrangement.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: Variations in the contribution of North Atlantic Deep Water (NADW), relative to North Pacific Deep Water (NPDW), to the Southern Ocean, are assessed by comparing delta13C records from the mid-depth North Atlantic, deep Southern Ocean, and deep equatorial Pacific Ocean. In general, the relative contribution of NADW was greater during interglaciations than glaciations of the past 550,000 years. An increase in the NADW flux to the Southern Ocean since the last glaciation was proposed to have resulted in higher atmospheric CO2 in the Holocene (Broecker and Peng, 1989, doi:10.1029/GB003i003p00215). Glacial-interglacial variations in the proportion of NADW in the Southern Ocean may have also influenced atmospheric CO2 levels over the past 550,000 years. The greatest relative flux of NADW to the Southern Ocean occurred during interglacial stage 11. Faunal data suggest that the North Atlantic polar front and southern Indian Ocean subtropical convergence zone were located farthest poleward during stage 11. Warmth in these locations and a strong southward flux of NADW during stage 11 may be causally linked by the NADW formation process/warm water return route (Gordon, 1986, doi:10.1029/JC091iC04p05037). Time series analysis indicates that delta13C variations in the deep Southern Ocean occur at the same frequencies as the Earth's orbital variations and are coherent and in phase with delta18O. At most, 50% of the glacial-interglacial delta13C amplitude in the Southern Ocean is due changes in the contribution of NADW. The remainder is probably due to mean ocean delta13C changes.

Description: To assess the regional effects of glaciation on sedimentation in the Atlantic Ocean we compare sediment types, distributions, and rates between Recent (core top) and last glacial maximum (LGM: ~18,000 years B.P.) stratigraphic levels. Based upon smear slides and carbonate analyses in 178 cores we find that glacial age carbonate content is generally lower than Recent. During both the Recent and LGM, carbonate content shows an east/west asymmetry with western basins exhibiting lower carbonate values. Input of ice-rafted detritus into the North Atlantic during LGM time interrupts this topographic control on carbonate distribution considerably farther south than at present; in the South Atlantic this effect is minor. Comparison of LGM and Recent sediment distributions indicates that the LGM seafloor was dominated by biogenic oozes, calcareous clays, and clays, while the Recent is dominated by biogenic oozes and marls. Coarse-grained detritus is much more prevalent in LGM sediments, derived not only from glacial input but also from fluvial and aeolian sources. Sedimentation rates, calculated from LGM to Recent sediment thickness in cores, are 〈4 cm/1000 yr for most of the ocean. Higher rates are typical of the continental margin off the Amazon River, the North American Basin, and a small region off west equatorial Africa.

Description: At least two modes of glacial-interglacial climate change have existed within the tropical Atlantic Ocean during the last 20,000 years. The first mode (defined by cold glacial and warm interglacial conditions) occurred symmetrically north and south of the equator and dominated the eastern boundary currents and tropical upwelling areas. This pattern suggests that mode 1 is driven by a glacial modification of surface winds in both hemispheres. The second mode of oceanic climate change, defined by temperature extremes centered on the deglaciation, was hemispherically asymmetrical, with the northern tropical Atlantic relatively cold and the southern tropical Atlantic relatively warm during deglaciation. A likely cause for this pattern of variation is a reduction of the presently northward cross-equatorial heat flux during deglaciation. No single mechanism accounts for all the data. Potential contributors to oceanic climate changes are linkage to high-latitude climates, modification of monsoonal winds by ice sheet and/or insolation changes, atmospheric CO2 and greenhouse effects, indirect effects of glacial meltwater, and variations in thermohaline overturn of the oceans.

Description: The high-resolution delta18O and delta13C records of benthic foraminifera from a 150,000-year long core from the Caribbean Sea indicate that there was generally high delta13C during glaciations and low delta13C during interglaciations. Due to its 1800-m sill depth, the properties of deep water in the Caribbean Sea are similar to those of middepth tropical Atlantic water. During interglaciations, the water filling the deep Caribbean Sea is an admixture of low delta13C Upper Circumpolar Water (UCPW) and high delta13C Upper North Atlantic Deep Water (UNADW). By contrast, only high delta13C UNADW enters during glaciations. Deep ocean circulation changes can influence atmospheric CO2 levels (Broecker and Takahashi, 1985; Boyle, 1988 doi:10.1029/JC093iC12p15701; Keir, 1988 doi:10.1029/PA003i004p00413; Broecker and Peng, 1989 doi:10.1029/GB003i003p00215). By comparing delta13C records of benthic foraminifera from cores lying in Southern Ocean Water, the Caribbean Sea, and at several other Atlantic Ocean sites, the thermohaline state of the Atlantic Ocean (how close it was to a full glacial or full interglacial configuration) is characterized. A continuum of circulation patterns between the glacial and interglacial extremes appears to have existed in the past. Subtracting the deep Pacific (~mean ocean water) delta13C record from the Caribbean delta13C record yields a record which describes large changes in the Atlantic Ocean thermohaline circulation. The delta13C difference varies as the vertical nutrient distribution changes. This new proxy record bears a striking resemblance to the 150,000-year-long atmospheric CO2 record (Barnola et al., 1987 doi:10.1038/329408a0). This favorable comparison between the new proxy record and the atmospheric CO2 record is consistent with Boyle's (1988a) model that vertical nutrient redistribution has driven large atmospheric CO2 changes in the past. Changes in the relative contribution of NADW and Pacific outflow water to the Southern Ocean are also consistent with Broecker and Peng's (1989) recent model for atmospheric CO2 changes.

Description: In two cores with oxygen isotope stratigraphy from the southern Okhotsk Sea, marine pollen and siliceous microfauna record concurrent late glacial through Holocene variations in regional terrestrial and marine environments. Glacial vegetation around the southern Okhotsk basin, which resembles the present tundra/steppe of the northwest coast of this marginal sea, yields to spruce-dominated boreal forests during the glacial/interglacial transition. Temperate forest components, such as oak, peak during the mid-Holocene. Decreasing oak accompanied by increasing spruce reflects the effect of global cooling on local vegetation during the last 4 kyr. Although the radiolarian fauna in the Okhotsk Sea samples is similar to that present in the northwest Pacific, the dominant species in both regions differ. Concentrations of radiolarians are low in latest glacial samples, with higher concentrations occurring above and below this interval. Cycladophora davisiana, the dominant radiolarian species in the majority of Holocene Okhotsk Sea sediments, is present at lower percentages in late glacial samples from our two sites. Thus, this species' Holocene/latest Pleistocene abundance pattern in Sea of Okhotsk sediments is the reverse of that recorded in high-latitude open ocean sites. The combined marine pollen and radiolarian records indicate changes in the Sea of Okhotsk's physical oceanographic conditions and surrounding vegetation during the late glacial which were associated with this region's response to global climate change.