ALBERT

Beschreibung: Leichtschamotte, Stückschamotte, Mahlschamotte. Produkte, für die die Pohnholzer Rohstoffgesellschaft einen Qualitätsbegriff darstellt. Am 14. Mai hatten die Mitglieder des Vereins der Freunde und Förderer des GFZ (FFGFZ) die Gelegenheit, die Produktion vor Ort zu besichtigen. Teilnehmer der Exkursion waren dieses Mal vor allem Studenten. Der zweite Vorsitzende und Geschäftsführer des Fördervereins, Oliver Bens, zeigte sich erfreut über das Interesse des wissenschaftlichen Nachwuchses an den Aktivitäten des Vereins. „Es ist schön, dass sich zunehmend auch jüngere Leute an unseren Aktivitäten beteiligen, denn die Studierenden sind die Zukunft der Geowissenschaften."

Beschreibung: In der Geoelektromagnetik werden oft großflächige Quellen, beispielsweise Leiterschleifen, näherungsweise als Punktquellen aufgefasst. Diese Annahme ist jedoch nur für hinreichend große Entfernungen zwischen Quelle und Messpunkt zulässig. Da die Messung mit relativ kleinen Spulen durchgeführt werden, die Sendespulen aber bis zu 10 000m2 Spulenfläche aufweisen, liegt es nahe, das Reziprozitätsprinzip auszunutzen, um Sender und Empfänger zu vertauschen. So wird das Feld eines Sendedipols am Ort des eigentlichen Empfängers genutzt, um über die Lösung dieses Dipols am Ort des eigentlichen Senders zu integrieren. Die Integrationsfläche entspricht dabei der Fläche der eigentlichen Sendeschleife. Dabei kann die Lösung des Dipols entweder analytisch über homogenen oder geschichteten Leitfähigkeitsmodellen oder numerisch über beliebigen Leitfähigkeitsverteilungen berechnet werden. Um den Einfluss der Spulengeometrie abzuschätzen, gen¨ugt meist die Auswertung der analytischen L¨osung. Die numerische Integration geschieht dabei durch eine zweidimensionale Gaußquadratur. Eine Konvergenzstudie zeigt die Abhängigkeit der Genauigkeit dieses Ansatzes von der Knotenzahl der Gaußquadratur in Verbindung mit ausgew¨ahlten Entfernungen zwischen Senderzentrum und Messpunkt.

Beschreibung: Der glazial-isostatische Ausgleich in Island infolge des rezenten Abschmelzens der Vatnajökull-Eiskappe wird durch die Viskositätsverteilung im Erdinnern und durch die Details der Abschmelzgeschichte kontrolliert. Interpretationen der Ergebnisse von GPS- und Schweremeßkampagnen im Zeitintervall 1991–2000 bzw. 1992–1999 mit Hilfe lateral homogener Erdmodelle zur Bestimmung der Lithosphärenmächtigkeit, Asthenosphärenmächtigkeit und Asthenosphärenviskosität sind bislang nicht voll zufriedenstellend gewesen. Insbesondere nahe des Eisrandes war die Anpassung der berechneten Landhebung und Schwereänderung an die Beobachtungsdaten nur unzureichend, was mit der Nichtberücksichtigung des Island-Plumes in den lateral homogenen Erdmodellen zusammenhängen kann. In der vorliegenden Arbeit wird für die Modellierung der Landhebung und Schwereänderung ein Programmpaket verwendet, daß die Berechnung auflastinduzierter Störungen eines Maxwellviskoelastischen, inkompressiblen, selbstgravitierenden, sphärischen Erdmodells gestattet. Um das Vorhandensein des Plumes unter dem Vatnajökull zu simulieren, wird eine axialsymmetrische Viskositätsverteilung verwendet, wobei der Plumeradius und die Plumeviskosität freie Parameter sind. Basierend auf seismischen Ergebnissen wird über dem Plume eine 6 km mächtige Lithosphäre angenommen, die sich im peripheren Bereich des Plumes auf 35 km verdickt. Die Abschmelzgeschichte des Vatnajökulls beruht auf Interpretationen geomorphologischer und klimatologischer Untersuchungen und wird durch eine mit dem Plume koaxiale Last mit parabolischem Profil und zeitabhängigem Radius simuliert. Die Ergebnisse der Modellierung favorisieren einen Plumeradius von ~ 80 km und eine Plumeviskosität von (0.3–1.0) × 1018 Pa s.

Beschreibung: Wie lassen sich Informationen auf digitalen Karten verständlich und übersichtlich darstellen? Ein neuer Kurstag zum Thema „Geoinformationssysteme/GPS“ des Schülerlabors „GeoLab“ soll diese Frage beantworten. Zum ersten Labortag besuchten Schüler der 11. Jahrgangsstufe des Ratsgymnasiums Rheda-Wiedenbrück am 26. August das GeoLab. Hier hatten die potentiellen Nachwuchs-Geowissenschaftler unter der Anleitung des GFZ-GIS-Experten Matthias Schröder aus dem CeGIT die Möglichkeit, den Umgang mit Geoinformationssystemen und GPS-Geräten zu üben. Andreas Küppers, einer der Initiatoren des GeoLab: „Das GFZ wächst ständig und bietet hervorragende Entwicklungsmöglichkeiten für den wissenschaftlichen Nachwuchs. Daher ermöglichen wir interessierten Schülern einen Einblick in die spannende Arbeit unserer Wissenschaftler. Bestimmt können wir vielen damit die Berufswahl erleichtern.“

Beschreibung: Vorliegender Datensatz gibt auf Basis einer Analyse im Dezember 2015 im re3data.org - Registry of Research Data Repositories1 einen Überblick über Forschungsdaten-Repositorien die unter Beteiligung deutscher Institutionen betrieben werden.

Beschreibung: Vortrag beim Workshop „Der Kerndatensatz Forschung - und nun? - Nutzen, Grenzen und Umsetzungsstrategien des Kerndatensatz Forschung und von Forschungsinformationssystemen“

Beschreibung: Die vorliegende Ausgabe des GFZ-Journals „System Erde“ soll einen Einblick in die am GFZ betriebene Forschung zur Seismologie geben.

Beschreibung: Der bisherige Entwurf des CCS-Gesetzes löste eine intensive politische Diskussion über die Nutzung des Untergrundes für CO2-Speicherung und Geothermie aus. Das GFZ betreibt als weltweit einzige Forschungseinrichtung zwei entsprechende Pilotstandorte. Die GeoForschungsZeitung befragte die Projektleiter zu diesem Thema.

Beschreibung: Gashydrate sind natürlich vorkommende feste Verbindungen aus Wasser und Gas, deren Erschließung als zukünftige Energiequelle von Interesse ist. Für die bohrtechnische Erschließung mariner Gashydratlagerstätten ist eine leistungsfähige Bohrspülung notwendig. Das vom Bohrmeißel gelockerte Sediment und darin enthaltenes Gashydrat werden durch die Bohrspülung nach übertage transportiert. Die Gashydratpartikel verlassen beim Aufsteigen im Ringraum in ca. 300 m Wassertiefe ihren Stabilitätsbereich und dissoziieren in Wasser und Gas. Um eine Verdünnung und eine Dichteerniedrigung der Bohrspülung zu verhindern, soll das Gashydratbohrklein stabilisiert werden. Gleichzeitig darf sich in der Bohrspülung bei Anwesenheit von freiem Gas in der Lagerstätte kein neues Gashydrat bilden. Die Arbeit beschäftigt sich mit der Suche nach Additiven, welche die Gashydratneubildung und -dissoziation gleichzeitig hemmen. Es wurde ein Schüttelautoklav genutzt, um die Dissoziationstemperatur von Methanhydrat bei ca. 85 bar zu ermitteln und die Verzögerung des Hydratzerfalls bei Anwesenheit verschiedener Additive zu vergleichen. Es konnte ein Additiv gefunden werden, das diese Anforderungen erfüllt. Des Weiteren wurden neue rheologische Untersuchungsprogramme für verschiedene Spülungstypen erarbeitet, die eine detaillierte Charakterisierung der Fließfähigkeit, Thixotropie und Geleigenschaften von Bohrspülungen erlauben.

Beschreibung: In the course of converting the energy supply from fossil-based to more sustainable regenerative energy resources, the use of the geological underground for energy storage purposes is becoming increasingly important to achieve the national climate policy goals. The geological underground offers opportunities for the storage of hydrogen, CO2 and synthetic gas as well as for the permanent storage of hazardous and environmentally harmful substances, e.g. radioactive waste. In the course of the energy transition and the discussion on climate change mitigation options, the demand for new storage technologies and corresponding scientific research is increasing. An indispensable prerequisite for the further development of new storage technologies are scientific pilot sites and underground research laboratories. Building on its expertise in geological storage, the GFZ is conducting projects for CO2 and H2 storage as well as for nuclear waste disposal to study technological implementation and long-term safety. This research forms an indispensible contribution of the region Germany/Central Europe to the European climate and energy strategy.

Beschreibung: Sinkholes are circular to elliptical depression or collapse structures in the Earth’s surface, caused by dissolution and subsurface erosion of soluble rocks such as salt, sulfate and carbonate in the presence of groundwater. Depending on the subsoil structure and generation process, sinkholes may form continuously growing depressions at the surface or collapse abruptly into deep holes with diameters up to several tens of meters. Individual process components may be simple and can easily be understood, but the interaction of different processes ahead of a collapse and precursor phenomena with different rates and dimensions impede full process understanding. The joint project SIMULTAN develops and applies an early recognition system of sinkhole instability, unrest, and collapse, with combining structural, geodetic, geophysical, petrophysical, and hydrogeological mapping methods, accompanied by sensor development, multi-scale monitoring, modelling, and an information platform. Sinkhole-affected areas in Germany are based generally on salt highs (e.g., northern Germany), sulfate karst or carbonate karst (mainly southern Germany). The investigations focus in two areas (Hamburg, Thuringia), for which sinkhole unrest has been identified. While local authorities provide individual information and maps about areas of potential sinkhole hazard, a standardized and collective recognition system does not exist, relevant for especially urbanized areas.

Beschreibung: Der THINKTANK „Industrielle Ressourcenstrategien“ ist national und europaweit einzigartig. Hochrangige Experten aus Wissenschaft, Politik und Industrie entwickeln gemeinsam Strategien, um die Rohstoffverfügbarkeit besser im Blick zu haben und unseren Bedarf präziser abzuschätzen. Neue Wege der Kreislaufführung für Massenrohstoffe sollen beschritten und ressourceneffiziente Prozesse frühzeitig angestoßen werden.

Beschreibung: Vierzig Prozent der gesamten Klimagas-Emissionen aus der deutschen Landwirtschaft gehen von trockengelegten Mooren aus. Die damit verbundenen gesellschaftlichen Kosten sind höher als der private betriebliche Nutzen. Die Wiedervernässung unserer Moorböden würde einen großen Beitrag zum Klima- und Gewässerschutz leisten. Außerdem würden mehr als 50 landwirtschaftlich nutzbare Pflanzenarten auch auf natürlich erhaltenen Moorböden gedeihen.

Beschreibung: Die Arktis erwärmt sich schneller als der Rest der Welt. Damit verringert sich der Temperaturunterschied zwischen Äquator, gemäßigten Breiten auf der einen und Arktis auf der anderen Seite. Dieser Unterschied treibt jedoch das starke Westwindband der Nordhalbkugel an und bestimmt dessen Bahnen und Stärke mit. Der sogenannte Polar-Front-Jetstream hat große Bedeutung für unser Wetter in Deutschland.

Beschreibung: Ein tragfähiges internationales Regelwerk, noch bevor der Run auf einen Rohstoff beginnt? Dies wäre ein Novum in der Menschheit. Die ‚United Nations Convention on the Law of the Sea‘ hat sich genau das zum Ziel gesetzt. Sie beschreibt die Hohe See mit ihren Ressourcen als gemeinsames Erbe der Menschheit. Über die Nutzung der Rohstoffe am Meeresboden wacht die Internationale Meeres­boden­behörde der Vereinten Nationen (IMB). Sie ist für alle mineralischen Ressourcen am Meeresboden zuständig. Wie funktioniert der Regelapparat? Kann ein solcher Abbau auch umweltschonend gestaltet werden? Dazu ein Interview mit Dr. Sven Petersen, Experte für marine Rohstoffe am GEOMAR in Kiel.

Beschreibung: Müssen immer neue Rohstoffvorkommen aufgetan werden, damit der steigende Bedarf für die Entwicklung von High-Tech-Produkten und Zukunftstechnologien gesichert werden kann? Obwohl Recycling in der Gesellschaft im Allgemeinen positiv wahrgenommen wird, werden Produkte aus recycelten Materialien häufig skeptisch gesehen. Eine Spurensuche zur Wahrnehmung der Qualität von Recyclingrohstoffen.

Beschreibung: Von welchen bekannten Mengen an Rohstoffen im Meer ist momentan die Rede? Wie fällt der Vergleich zum Land aus? Vermuten Experten im Meer überhaupt ein Rohstoffpotential, welches tatsächlich langfristig Alternativen bietet. Ein Überblick zum Stand des Wissens von Rohstoffvorkommen im Meer gibt Dr. Sven Petersen vom GEOMAR im Interview.

Beschreibung: Die Gletscher in Hindukusch, Himalaya oder Karakorum sind bedeutende Eisspeicher. Sie versorgen einige der wichtigsten Flussregionen der Welt wie den Ganges, Indus, Brahmaputra, Mekong oder auch den Irrawaddy mit Wasser. Neue Forschungsergebnisse zeigen, wie sehr die Gletscher in den asiatischen Hochgebirgen gefährdet sind.

Beschreibung: Mit ihren katastrophalen Auswirkungen, die den ganzen Globus betreffen, stellen Supereruptionen alle geschichtlich dokumentierten Eruptionen in den Schatten.

Beschreibung: Supereruptions represent enormous natural disasters which potentially impact the whole planet. They are unlike any other known and documented eruption.

Beschreibung: Neue Studie des KIT zeigt: Pestizide verringern das Summen von Hummeln und damit die Menge des gesammelten Pollens.

Beschreibung: New study by KIT shows that pesticides reduce the buzz of bumblebees and thus the amount of pollen collected.

Beschreibung: Weltweit stiegen die Temperaturen im Permafrost um durchschnittlich 0,30 °C zwischen 2007 bis 2016, dies vor allem im Norden Russlands. Die Erwärmung des Permafrosts hat drastische Folgen für das globale Klima, aber auch für die Infrastruktur in der Arktis und das Auskommen der vier Millionen dort lebenden Menschen.

Beschreibung: Worldwide permafrost temperatures rose on average by 0.30°C over a ten year period from 2007 to 2016 most notably in the Russia North. Permafrost warming has drastic consequences for global climate but also for infrastructure in arctic communities and for the livelihood of the four million people that live there.

Beschreibung: Am 8. Oktober 2018 veröffentlichte der Weltklimarat IPCC seinen Sonderbericht zum 1,5-Grad Klimaziel im südkoreanischen Incheon. Der Bericht mahnt zur Eile. Um die Erderwärmung deutlich unter zwei Grad Celsius zu halten, sind alle gefordert: Regierungen, Wirtschaft und Bürger. In einem Interview des Forschungszentrums Jülich gibt Prof. Astrid Kiendler-Scharr eine Einschätzung des Berichts. Sie ist Leiterin am Institut für Energie- und Klimafolgenforschung (IEK-8) und hat als Gutachterin am IPCC-Sonderbericht mitgearbeitet. ESKP hat das Interview und die Ergebnisse des IPCC-Gutachtens zusammengefasst.

Beschreibung: Die vielen, weltweit verteilten, großen und kleinen Vegetationsfeuer stellen eine Belastung der Atmosphäre dar.

Beschreibung: Die Weltklimakonferenz ist in Bonn zu Ende gegangen. Es wird klar, dass die Vertragsstaaten des Pariser Abkommens ohne die USA auskommen müssen.

Beschreibung: Bei phreatischen Eruptionen fehlen häufig warnende Vorzeichen. Der plötzliche Ausbruch des japanischen Vulkans Ontake im Herbst 2014 traf viele unvorbereitet.

Beschreibung: Phreatic eruptions often occur without any forewarning. Many were unprepared for the sudden eruption of Ontake volcano, Japan in autumn 2014.

Beschreibung: Menschliche Eingriffe ins Flusssystem oder natürliche Faktoren: Welche Einflüsse wiegen wie stark? Forscher des GFZ modellierten dies quantitativ.

Beschreibung: Human encroachment on the river system or natural factors: what are the influences and how heavily do they factor in? Researchers at the GFZ quantitatively modelled the impact.

Beschreibung: „Die Produktivität liegt jetzt bei einer Absenkung des Wasserspiegels von 500 Metern bei 65 bis 75 Kubikmeter pro Stunde, vorher hatten wir weniger als fünf“, freute sich Sektionsleiter Ernst Huenges nach der Bohrlochreinigung in Groß Schönebeck. In der Nacht vom 22. zum 23. April wurde das Bohrloch mit Säure gereinigt, um die Durchlässigkeit des Gesteins weiter zu erhöhen und damit für den folgenden Langzeittest vorzubereiten.

Beschreibung: Angesichts der anhaltend dynamischen Veränderungen, welche die Digitalisierung für alle Wissenschaftsbereiche mit sich bringt, erscheint der Bedarf an einer Vernetzungs-, Abstimmungs- und Handlungsstruktur wie der Allianz-Initiative ungebrochen hoch. Die erfolgreiche Zusammenarbeit der deutschen Wissenschaftsorganisationen in der Allianz-Initiative wird daher für die Jahre 2018 bis 2022 fortgesetzt. Die Grundlagen der Zusammenarbeit werden im vorliegenden Leitbild Den digitalen Wandel in der Wissenschaft gestalten. Die Schwerpunktinitiative „Digitale Information“ der Allianz der deutschen Wissenschaftsorganisationen 2018 – 2022 dargelegt. Das Leitbild beschreibt Grundsätze und Anspruch der Allianz-Initiative (Kapitel 1), umreißt die Ausgangslage und das thematische Umfeld, in das sich die Initiative in ihrer dritten Periode der Zusammenarbeit einfügt (Kapitel 2) und benennt die Handlungsfelder des digitalen Wandels in der Wissenschaft sowie die sich daraus ergebenden potentiellen Arbeitsschwerpunkte für die Allianz-Initiative „Digitale Information“ (Kapitel 3).

Beschreibung: Vier mal 4,8 Kilometer mussten 17 Mitarbeiter des GFZ auf dem ersten Potsdamer Firmenlauf bewältigen. Auf sportliche Weise konnten die Kolleginnen und Kollegen ihre Ausdauer mit 400 Läufern am 24. Juni im Buga-Park messen. Mit kreativen Trickots und sportlichen Spitzenleistungen hat sich das GFZ mit einem zweiten Platz bei den Herren und einem fünften Platz bei den Frauen teuer verkauft.

Beschreibung: Subduction earthquakes are the most powerful naturally occurring terrestrial processes often resulting in catastrophic fatality counts and decimation of human infrastructure. Over the past decades, great efforts have been undertaken to improve the understanding of the subduction earthquake physics. The Integrated Plate Boundary Observatory in Chile (IPOC) is a multi-instrument network installed in 2007 in the Northern Chile Seismic Gap, where a large magnitude earthquake was expected soon. On April 1st 2014, a portion of the IPOC-monitored region broke, producing the Mw 8.1 Iquique earthquake. In the year leading up to this event, IPOC’s instruments captured some unusual transient seismic and geodetic signals, resulting in a unique dataset recording the preparatory phase of a large earthquake. We combined IPOC data with satellite radar interferometry (InSAR) data to analyze not only the earthquake itself but also the interseismic phase and a detailed foreshock series before the main event. We found that the earthquake ruptured a zone on the plate interface that was highly locked before the earthquake. Additionally, we were able to characterize the aseismic (silent) slip that occurred in the two weeks leading up to the event by combining seismic and geodetic data. Application of these analyses in real-time might enable geoscientists to identify runaway processes that can precede large subduction earthquakes.

Beschreibung: Die Bundesregierung beauftragte die Helmholtz-Gemeinschaft, vertreten durch das GFZ, mit der Entwicklung eines Tsunami-Frühwarnsystems für den indischen Ozean. Seit dem 11. November ist das System offiziell im Betrieb. Projektleiter Jörn Lauterjung stellte sich den Fragen der „GeoForschungs-Zeitung“.

Beschreibung: Um Punkt neun Uhr beginnt der Tag für Leila Tarrien im Besprechungsraum der Sektion 3.3. Die gebürtige Französin ist Erasmus-Studentin an der FU in Berlin und bearbeitet derzeit am GFZ ein eigenes kleines Forschungsprojekt. Jährlich absolvieren fünf Studenten der Geologie und Mineralogie aus ganz Deutschland ein außeruniversitäres Praktikum am GFZ. Sie sollen Einblicke in die Forschung erhalten und ein möglichst breites Spektrum an wissenschaftlichen Methoden erlernen. Am 16. Februar ging das Praktikantenprogramm der Sektion 3.3 "Chemie und Physik der Geomaterialien" von Prof. Dr. Wilhelm Heinrich in die siebte Runde.

Beschreibung: Das 27. Schmucker-Weidelt-Kolloquium für Elektromagnetische Tiefenforschung fand vom 25. bis 29. September 2017 im Christian Jensen Kolleg (CJK) in Breklum an der Nordseeküste Schleswig-Holsteins statt und wurde unter der Leitung von Dr. Sebastian Hölz von der EM Arbeitsgruppe des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel ausgerichtet. Der Austragungsort trug dem traditionellen Geist des Kolloquiums Rechnung, indem das Kolleg mit seinem Ensemble von Tagungs- und Aufenthaltsräumen, kleinen Parks und schönen Unterkünften einen idealen Rahmen zum Kennenlernen, zum Wiedersehen, für Gespräche und für den wissenschaftlichen Austausch ermöglichte. Wie in den vergangenen Jahren auch konnten sich die Veranstalter auf die EM Community verlassen. 85 Teilnehmerinnen und Teilnehmer aus neun Nationen (Deutschland, China, Kanada, Schweiz, Tschechien, Irland, England, Schweden, Polen) fanden den Weg in den Norden. Neben den deutschen Universitäten und Forschungseinrichtungen waren auch acht internationale Universitäten und drei Firmen vertreten. Die inhaltlichen Schwerpunkte der Tagung lagen im Bereich der Magnetotellurik und der aktiven elektromagnetischen und geoelektrischen Verfahren. Das wissenschaftliche Programm mit insgesamt 30 Vorträgen und 43 Postern umfasste landgestützte, marine und luftgestützte Anwendungen und methodische Entwicklungen der EM, petrophysikalische Laboruntersuchungen zu elektrischen Gesteinseigenschaften und Entwicklungen im Bereich der Modellierung und Inversion. Neben derWissenschaft konnten die Teilnehmerinnen und Teilnehmer auf der traditionellen Exkursion ihre Fitness unter Beweis stellen. Am Mittwoch führte der Weg, nach einer kurzen Busfahrt zur Küste und der Begrüflung durch unsere Wattführerinnen, Frau Dethleffsen und ihre Tochter, direkt ins Watt zu einer Wanderung zur Hallig Nordstrandischmoor. Die Anstrengungen derWanderung durch den oft knietiefen Schlick wurde mit Getränken, Kaffee und Kuchen und einem zünftigen Grillfest auf der Hallig belohnt. DerWandertag wurde mit einer Fährfahrt von der Hallig nach Nordstrand abgeschlossen. Der vorliegende Kolloquiumsband umfasst 33 Beiträge. In diesem Band sind Extended Abstracts (3), Vortragsfolien (6) und Postern (24) zusammengefasst. Dieses Format der „Blauen Bände“ wurde das erste Mal nach dem 26. Kolloquium in Dassel eingeführt und wird nun in gleicher Form fortgeführt. Wir danken allen Teilnehmern, die mit ihren extended Abstracts, Folien und Postern dazu beitragen, die Breite des Kolloquiums auch in den „Blauen Bänden“ zu dokumentieren.

Beschreibung: „Wunderkammer Wissenschaft“ heisst die neue Wanderausstellung der Helmholtz- Gemeinschaft, die anlässlich der HG-Jahrestagung im Deutschen Technikmuseum eröffnet wurde. Die größte deutsche Forschungsorganisation lädt die Besucherinnen und Besucher dazu ein, in die faszinierende Welt der Wissenschaft einzutauchen. Noch bis zum 1. November ist die Ausstellung dort zu sehen.

Beschreibung: Die vorliegende Untersuchung befaßt sich mit dem Einfluß des durch die letzte pleistozänen Enteisung hervorgerufenen glazial-isostatischen Ausgleichs auf die rezente Meeresspiegeländerung. Diese Änderung kann sowohl durch Satellitenaltimetrie als auch durch Pegelmessungen bestimmt werden.

Beschreibung: Rupture processes show strong similarities on broad spatial scales suggesting that in parts the governing physics for microcrack formation in the laboratory or a large earthquake along a tectonic plate boundary are the same. We discuss examples ranging from rock deformation experiments in the laboratory under controlled boundary conditions, induced seismicity in mines and geological reservoirs to natural earthquakes posing tremendous seismic hazard to population centers. We describe fundamental relations for the entire bandwidth of rupture processes involving fractures, faults and shear zones and their seismic characteristics such as b-value or seismic source properties. Laboratory tests on small-scale rock samples allow studying aspects of processes that control earthquake nucleation and rupture propagation. However, up-scaling of laboratory results to the field scale requires that dominant deformation processes remain the same on vastly different scales, and that potential effects of changing kinematic boundary conditions may successfully be accounted for by appropriate constitutive equations. Our approach shows that constitutive models capturing fundamental physical processes on the laboratory scale may be successfully applied to improve process understanding of deformation on the field scale with the potential to improve seismic hazard estimation.

Beschreibung: Jedes Jahr werden die Anden oder das Himalaya ein paar Millimeter durch die Kräfte der Plattenverschiebungen in die Höhe geschoben, wo Wind und Wetter sie wieder klein mahlen. Es ist nicht überraschend, dass diese Hochgebirge die Regionen mit dem schnellsten Abtrag von Boden auf diesem Planeten sind. Auch die Gebirge auf der tropischen Insel Sri Lanka haben ein steiles Relief. Heute stoßen dort jedoch keine Platten mehr zusammen. Ist die Erosion deshalb viel langsamer? Als der neu an das GFZ berufene Geochemiker Friedhelm von Blanckenburg mit seinen Kollegen zum tropischen Eiland reiste, fand er alle Spuren starker Erosion vor. Die Monsunregen schwemmen die fruchtbaren Böden von den Plantagen in die Flüsse. Diese, mit Sedimenten überladen, drohen schließlich die Stauseen zur Stromerzeugung lahmzulegen. Doch woher wissen wir, ob diese schnelle Erosion überhaupt erst begonnen hat, als vor rund 300 Jahren die Menschen die Tropenwälder der Insel fast vollständig abholzten und Tee, Gemüse und Getreide anbauten?

Beschreibung: The element carbon forms the basic building block of all organic biomass on Earth. It consists of two stable isotopes with a mass of 12u (atomic mass unit) and 13u. Biological formation, degradation and alteration processes fractionate the carbon isotopes. Biological systems typically prefer the incorporation of 12C into their biomass and discriminate with regard to 13C. Thus, the compound-specific carbon isotope analysis on characteristic biomolecules for specific precursor organisms allows to assess biological sources and processes being involved in the biological cycling of carbon and to conclude on environmental and climatic conditions affecting these processes. Here two examples from the ongoing work at GFZ are presented showing the influence of geogenic processes on biological systems. This Geo-Bio-coupling is revealed by analyzing the carbon isotope composition of specific key components in the respective biological carbon system. Carbon sources and biological processes were discovered and the obtained results provide deep insights into the feedback of biological ecosystems to increased levels of greenhouse gas concentration in natural systems.

Beschreibung: Warum gleiten die Pazifische und die Nordamerikanische Platte in Mittelkalifornien einfach aneinander vorbei, während sie in den Ballungsgebieten von Los Angelos und San Francisco katastrophale Erdbeben verursachen? Um den Erdbeben auf den Grund zu gehen, errichteten Wissenschaftler der „Stanford Universität“ und des „US Geological Survey“ das San Andreas Tiefenobservatorium (SAFOD). Im Rahmen eines ICDP Projektes durchbohrten sie 2007 den Erdbebenherd in einer Tiefe von 2500 Meter. Parallel zu dieser Bohrung führte der GFZ-Mitarbeiter Michael Becken zusammen mit der Arbeitsgruppe Magnetotellurik großflächige geophysikalische Untersuchungen an der San Andreas Störung durch.

Beschreibung: GFZ German Research Centre for Geosciences has a long tradition in research data management and practice in making data accessible to the scientific community. Since its publication in 2016, the „FAIR Guiding Principles for scientific data management and stewardship“ quickly evolved as a standard for research data management worldwide. GFZ is committed to these standards and has accordingly taken a series of actions which are described here. A key tool for FAIR data management at GFZ is the citable publication of research data with Digital Object Identifier (DOI). GFZ has a long tradition in research data management and practice in making data accessible to the scientific community. Since its publication in 2016, the „FAIR Guiding Principles for scientific data management and stewardship“ quickly evolved as a standard for research data management worldwide. GFZ is committed to these standards and has accordingly taken a series of actions which are described here. A key tool for FAIR data management at GFZ is the citable publication of research data, data collections and software with Digital Object Identifier (DOI) complementary to well-established disciplinary standards and data management.

Beschreibung: Übergewichtig? Vielleicht sollten Sie Ihre Waage mit auf einen Alpengipfel nehmen. Dort schlägt der Zeiger nämlich geringfügig weniger aus. Um zu klären, wo genau Sie am „leichtesten“ wären, begab sich Hartmut Pflug vom GFZ im September auf eine Reise über die Alpen. In Kooperation zwischen dem Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG), der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe Hannover (BGR) und dem GFZ wurde eine fluggravimetrische Kampagne zu Schweremessungen durchgeführt, die „AlpinAero2008“. Pflug: „Zurzeit existiert für die deutschen Alpen und das Alpenvorland kein einheitlicher Datensatz von Schweremessungen. In Gebieten mit rauer Topographie und über großen Gewässern, wie dem Starnberger See und dem Bodensee, weist der Datensatz sogar größere Lücken auf. Diese sollte die herbstliche Überfliegung schließen.“

Beschreibung: Detailed geological mapping in the Barberton Mountains of north-eastern South Africa has identified units once deposited on a river flood plain. Investigations using an optical microscope have found structures that strongly suggested they developed within a soil profile, and these units had been previously dated to an age of 3.22 billion years. Within these soil horizons we found pyrite grains (FeS2) which contained rounded cores, and these most likely resulted from abrasion during river transport. These cores are commonly overgrown by pyrite rims that have well expressed morphologies. Furthermore, trace element data indicate these rims crystallized on the grain cores at or near the time of soil formation. Using a Secondary Ion Mass Spectrometer, a highly advanced analytical technology, we found that the sulphur isotopic composition of the pyrite cores is consistent with a magmatic origin. In contrast, the rim forming pyrite has a 34S/32S isotope ratio which is some 20 ‰ lower, indicative of a biological processing of sulphur. Our results demonstrate that biological processes were already taking place outside of the marine environment at 3.22 billion years ago, which is 400 million years earlier than previously documented.

Beschreibung: Es ist geschafft: Die letzten Bojen des Tsunami-Frühwarnsystems GITEWS sind vor der Küste Indonesiens ausgesetzt. Am 10. April legte das Forschungsschiff FS SONNE mit den GFZ-Mitarbeitern um Projektleiter Tilo Schöne vom Hafen in Merak/Indonesien ab. Mit an Bord waren die letzten acht Bojen des Frühwarnsystems GITEWS und Ozeanbodeneinheiten des Alfred-Wegener-Instituts. Schöne: „Damit können wir jetzt einen Tsunami mit einer sehr hohen Verlässlichkeit erfassen.“

Beschreibung: Im Jahr 2016 soll er fertig gestellt sein: der Gotthard-Basistunnel. Mit 57 Kilometern wird er dann der längste und modernste Tunnel der Welt sein. Ein Projekt der Superlative. Grund genug für den Verein der „Freunde und Förderer des GFZ“ (FFGFZ), diesem Großprojekt auf einer Exkursion einen Besuch abzustatten. Am 22. Oktober konnten zwölf Mitglieder des Vereins die Arbeiten mit der Tunnelbohrmaschine der Firma Herrenknecht vor Ort erleben.

Beschreibung: Seismology is often associated with the investigation of earthquake processes and indeed this is a very important target of the science. However, seismology is also the primary means by which we can obtain images of the internal structure of the Earth on all scales, ranging from the deep interior, i.e. the Earth’s core and lower mantle over the mantle lithosphere and crust, the scale at which plate tectonics ‘happens’ all the way to the unconsolidated material in the near-surface. Seismology uses earthquakes and artificial sources as signal generators but also the ambient background wavefield, previously considered to be merely noise. Methodological and instrumental innovations have allowed ever more detailed investigations of the earthquake process and the seismic structure, and opened up new targets such as as the monitoring of geomorphological events and investigations of the time-dependency of seismic structure. Finally seismology is not restricted to waveform analysis and the instrumental period but draws on historical data and, in the field of paleoseismology, geological markers to constrain seismic activity in the pre-instrumental past. Direct societal benefits from seismology accrue for example from improved seismic hazard estimates and early-warning technologies in the area of natural hazards, from improved recovery and usage of natural resources, including geothermal energy as a sustainable energy source and much more, e.g. the possibility to monitor and thus enforce compliance with the nuclear test ban treaty.

Beschreibung: Digitale Forschungsdaten sind sowohl unverzichtbare Basis als auch Resultat der wissenschaftlichen Arbeit. Jede Disziplin hat ihre eigenen technischen und inhaltlichen Ansprüche und Vorstellungen, so dass eine Vielfalt von Formate und Medientypen als Forschungsdaten vorkommen: von Meßdatentabellen im ASCII-Format bis hin zu interaktiven 3D-Modellen. Allen ist aber gemeinsam, dass sie eine wertvolle, jedoch schwierig zu managende Ressource darstellen. In diesem Vortrag werden Strategien vorgestellt und diskutiert, wie das Management von Forschungsdaten besser gestaltet und wissenschaftliche Arbeitsabläufe unterstützt werden können, ohne dabei eine "Datenmanagement-Bürokratie" aufzubauen.

Beschreibung: In the Earth’s subduction zones, some material from the down-going plate is transferred into the overlying mantle wedge and partly into subduction-related volcanic rocks. Lithium (Li) and boron (B) of subducted rocks, in particular of altered oceanic crust and siliciclastic sedimentary rocks, show a large and characteristic variation in their isotopic compositions. During progressive metamorphism and partial melting of the subducting material, Li and B are largely lost from the subducted rocks by fluid-mediated processes. The rising fluids eventually produce a geochemically and isotopically heterogeneous mantle wedge just above the subducting plate. The loss of Li and B from the down-going rocks is controlled by mineral stability in the subducting slab. Small-volume melts from this mantle wedge inherit the isotopic and chemical signature of the subducted material, i. e., of the altered oceanic crust and/or of siliciclastic sedimentary rocks. Thus, small-volume melts derived from the mantle wedge may reveal the nature of old sutures in orogenic belts.

Beschreibung: Der Themenband vereinigt ausgewählte Forschungsergebnisse zum Risikomanagement extremer Hochwasserereignisse. In der vom BMBF initiierten Förderaktivität konnten neben herausragenden Hochwassern der letzten Jahrzehnte auch sehr seltene Abflussereignisse vor 1900 untersucht werden. Zunächst werden die vorrangig in Archiven lagernden wasserwirtschaftlich/wasserbaulich relevanten Altunterlagen sowie meteorologische und hydrologische Datensätze vorgestellt und geeignete Methoden zu deren Erhebung und kritischen Bewertung näher erläutert. Anschließend wird anhand von Fallbeispielen aufgezeigt, wie hinlänglich gesicherte historische Quellenbefunde erfolgreich in aktuelle Analysen integriert werden können. Hierzu gehören sowohl die Rekonstruktion hochwasserrelevanter Wetterlagen am Beispiel des Neckarhochwassers von 1824 als auch die hydraulische Modellierung historischer Hochwasserereignisse sowie statistische Analysen zur Häufigkeit schwerer Hochwasser der Elbe.

Beschreibung: Auf 3420 Metern Höhe fällt das Atmen schwer, besonders wenn man dabei auch noch hart arbeiten muss. Doch den kirgisischen Technikern schienen diese Umstände bei ihrer Arbeit nichts auszumachen. Umgeben von 7000 Meter hohen Berggipfeln des Tien Shan, versuchten sie mit Spitzhacken und Schaufeln den Aufbau einer Forschungsstation vorzubereiten. Der GFZ-Expeditionsleiter Uli Wetzel übernachtete fast drei Wochen im Zelt vor Ort. Zusammen mit dem Projektleiter des ZAIAG aus Bischkek, Alexey Dudashvili und 20 weiteren Expeditionsteilnehmern, bauten sie am Merzbacher See eine wissenschaftliche Forschungs- und Basisstation als Teil des „Global Change Observatoriums Zentralasien (GCO)“ auf. Hydrologische, meteorologische und glaziologische Daten soll die Gottfried Merzbacher-Station liefern, um für den Inylchek-Gletscher die Veränderung seiner Eismasse vor dem Hintergrund der Klimaänderungen zu erfassen. Wissenschaftler aus aller Welt sollen die Forschungsstation am zweitgrößten Hochgebirgsgletscher der Erde nutzen können.

Beschreibung: Projekte des International Continental Scientific Drilling Program (ICDP) erzeugen große Mengen an Daten, die schon zur Laufzeit der Projekte über die Informationssysteme des ICDP den Projektteilnehmern zur Verfügung gestellt werden. Nach Ende der Projekte und für Dritte sind die Daten jedoch meist unzugänglich. Daten, die Grundlage einer Veröffentlichung waren und weitere Daten aus wissenschaftlichen Bohrprojekten können seit einiger Zeit über die Scientific Drilling Database (SDDB) veröffentlicht werden. Dieser Vortrag beleuchtet die informationstechnischen Konzepte der SDDB und skizziert die geplante weitere Entwicklung der Plattform.

Beschreibung: From 15 years of time-variable gravity fields of the GRACE mission, the mass-induced part of the global mean sea-level rise is estimated to be 1.5 mm/a, superimposed with large seasonal and also interannual variations as a consequence of climate change and anthropogenic use of continental water resources. Circulation-induced bottom pressure anomalies additionally observed by GRACE are found to be in line with predictions from ocean general circulation models and are related to large-scale variations in ocean transport in response to shifts in the surface wind regimes.

Beschreibung: 240 Tote, zehntausende Obdachlose: Das Hochwasser im Jahr 2000 im Mekong-Delta forderte viele Opfer. Grund genug für die Wissenschaftler Heiko Apel und Heiko Thoss, zusammen mit dem vietnamesischen Doktoranden Nguyen Nghia Hung, ein Hochwassermonitoring in der Region zu entwickeln. Seit dem Frühjahr 2007 testen sie dafür in Kooperation mit dem DLR im Projekt WISDOM neue Geräte. Apel: „Für uns ist das Mekong-Delta ein ideales Versuchsgebiet zur Entwicklung eines Hochwassermonitorings, da es hier durch den Monsun und Taifune aus dem Südchinesischen Meer jedes Jahr zu Überflutungen kommt.“

Beschreibung: Petroleum hydrocarbons in reservoirs are subjected to different degrees of abiotic and biotic alteration processes, which often have strong economic consequences since they lead to a decrease in oil quality and reduce the total volume of petroleum in place. Moreover, producibility of the respective fluids strongly depends on physical properties and hence composition. To evaluate these microbial processes in more detail, different approaches can be followed. Here, the changes in stable carbon isotopic signatures of petroleum hydrocarbons are evaluated in detail as biodegradation processes are known to result in an enrichment of the heavier isotopes in the residual hydrocarbons. The change in the isotopic composition can be used to quantify biodegradation by applying the Rayleigh-equation. The Rayleigh-equation correlates the decrease in concentration and the enrichment in the isotopic composition by a fractionation factor (a). This factor depends on the degradation mechanism and the substrate molecule and can be derived from degradation experiments. Thus, the use of carbon isotope ratios has become a sensitive tool in identification and quantification of biodegradation processes in petroleum reservoirs. This quantification is demonstrated using a set of slightly to moderately biodegraded crude oils from the Gullfaks oil field which was analysed for δ13C of the light hydrocarbons.

Beschreibung: Wie bringe ich eine 100 Tonnen schwere Bohranlage 250 Kilometer weit in die Tundra Sibiriens? Diese Frage zu beantworten war eine der größten logistischen Herausforderungen des Internationalen Bohrprogramms ICDP. Schiffe, Lastwagen und Schneeraupen transportierten die Bohranlage in Einzelteilen durch die arktische Wildnis. Weitere Güter sowie das wissenschaftliche und technische Personal wurden mit Helikoptern eingeflogen. Ziel war der See El´gygytgyn, was auf Tschuktschisch „der Weiße See“ bedeutet. Klimaforscher erhoffen sich hier weitreichende Erkenntnisse über die massive Abkühlung der Arktis am Ende des Tertiärs zu gewinnen. Jochen Kück und Martin Töpfer vom GFZ beteiligten sich an der Expedition, um Bohrlochmessungen vorzunehmen. Uli Harms, Geschäftsführer von ICDP: „Die Bohrungen in den Seeboden des El´gygytgyn waren aufgrund der schwierigen Logistik eine besondere Herausforderung. Allein der Transport der Bohranlage und des Camps hat über ein Jahr gedauert.“

Beschreibung: Mit dem Journal „System Erde“ berichtet das Deutsche GeoForschungsZentrum GFZ über die unterschiedlichen Facetten seiner Forschungsarbeiten. Die Reihe richtet sich vor allem an Entscheidungsträger in Wissenschaft, Gesellschaft und Politik, an interessierte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sowie an die fachinteressierte Öffentlichkeit.

Beschreibung: Poster Session, Workshop und Vortragssession. Die diesjährige Veranstaltung fand unter dem Motto „Scientific Drilling“ statt. Die GeoForschungsZeitung fragte die Doktorandenvertreter Ursula Lengler und Phillipp Kuhn, was sich die Doktoranden von diesem Tag erhoffen.

Beschreibung: Since the early days of Deep Biosphere research almost 100 years ago, this research field has gained momentum over the last 30 years. Much new information could be gained, some of it challenged our concepts about the limits of life and the mechanisms of global biogeochemical cycles. Besides the scientifically motivated questions, there are many applied aspects that play a major role in this research area. Industrial utilization of the deep subsurface is rapidly increasing, and decisions about utilization concepts require a profound knowledge about the processes that control these environments. Much of this process understanding is still lacking. Additional to research on processes, GFZ cultivates previously unknown microbes from deep biosphere environments. These organisms allow studying the adaptations to the peculiar environmental conditions and isolation of novel biomolecules with potential biotechnological applications.

Beschreibung: A glance at the stars and, based on their location in the night sky, the calculation of your individual position on Earth was one of the three approaches used 125 years ago by the Royal Prussian Geodetic Institute on the Telegrafenberg. When “Sputnik 1”, the Earth’s first artificial escort (lat. Satellite), took up duty in 1957 the night shift for an astronomical geodesist changed dramatically. From that moment on not only objects from the catalog on stars were taken into account but satellites were now also tracked. Since then, the role of satellites in all geoscientific research has been steadily increasing. For a long time, satellites have not only provided details on position, but this modern positioning also provides exciting insights into the Earth‘s atmosphere. Furthermore, for years, satellites themselves have also provided images of the Earth‘s surface so that geo-researchers can, thus, analyze ongoing processes on the surface of our planet. This paper presents a loose outline of the development of satellite application on the Telegrafenberg and puts the reader in the mood for the following articles on geoscientific applications of satellites at the GFZ.

Beschreibung: The water cycle is of paramount importance to human society: shortage of water and intensive droughts have been linked to the downfall of ancient civilizations. At the same time water is an important agent of change on the Earth’s surface, removing and transporting vast amounts of sediments from their source to marine sinks. As such, water is the basis of life as well as a pacemaker of the biogeochemical cycles, such as the carbon cycle. Short-term, abrupt changes (101 to 103 years) in the water cycle have the potential to threaten human societies directly, while long-term changes can affect the global biogeochemical cycles, in particular the carbon cycle. In the Organic Surface Geochemistry Lab (Section Geomorphology) of GFZ we are using biomarker based molecular methods a) to understand the drivers of change in the short-term water cycle during past, abrupt climatic changes; and b) to investigate processes that determine the erosion, transport and burial of organic carbon into long-term geological sinks – processes which are responsible for the relatively stable climatic conditions which have allowed the sustainment of life on Earth. By combining paleoclimatic, geomorphological and organic-geochemical approaches we gain new insights into the stabilizing and destabilizing factors, that control the water and the carbon cycles over various geological timescales.

Beschreibung: Deep seismic sounding provides important information on the seismic structure of the crust. Seismic experiments make use of controlled sources (explosions, Vibroseis) or natural sources (earthquakes, ambient noise), or combinations of both types. Seismic velocities are derived from modelling or tomographic inversion of diving waves and refractions. Particularly the combined interpretation of compressional and shear velocities allows for insight into the lithological structure of the crust. Seismic reflectivity is derived from imaging of waves reflected at geological boundaries. Typical patterns of crustal reflectivity are observed for specific tectonic settings. Case studies are shown from two studies at plate boundary systems. (1) The old plate boundary at the Namibian margin was formed by Cretaceous continental rifting and its interplay with the activities of the Tristan da Cunha mantle plume. Traces of intensive magmatic overprinting of the crust at the landfall region of Walvis Ridge can be seen in the derived velocity model and also in the reflectivity image. (2) The Dead Sea transform marks the active boundary between the African and Arabian plates. The Dead Sea basin was formed by pull-apart in response to step-over of the fault system. Results from tomography reveal a deep asymmetric basin structure. An anomalous body was found under the basin, between 13 and 18 km depth, which is interpreted as pre-basin sediments. Our results are supported by the distribution of earthquakes. The results provide new constraints for the modeling of plate boundary processes.