Allgemeines Konzept

Die Komplexität des Aufbaus der Erde mit ihren marinen Becken, Gebirgen und Vulkanen ist nachhaltiger Beweis für die großskaligen, dynamischen Prozesse, die im Erdmantel, der Lithosphäre, Hydrosphäre, Atmosphäre und Cryosphäre stattfinden. Die Art und die nicht-lineare Wechselwirkung dieser Prozesse werden zunehmend wichtig für die Menschheit, da sie durch die schnell wachsende Bevölkerungsdichte, die Entstehung neuer Megastädte, die globalen und komplexen Transport- und Kommunikationmöglichkeiten und Vernetzung der Strukturen zunehmend verletzbar wird. Daher ist es von höchster Wichtigkeit, die dynamischen Prozesse unserer Erde und die damit verbundenen Risiken besser zu verstehen.

Aus diesem Grunde betreibt das Institut für Geophysik an der Universität Hamburg intensive Erdsystemforschung (siehe White Paper), wobei Prozesse, die mit

• Erdbeben,
• Vulkanismus,
• Tektonik,
• Beckenstrukturen und
• der Wechselwirkung Sediment-Ozean

verknüpft sind, im Vordergrund stehen. Die zeitlichen Abläufe dieser Prozesse variieren zwischen Bruchteilen von Sekunden (z.B. Erdbeben) und Millionen von Jahren (z.B. Beckenentstehungen), was ein weites Spektrum an Beobachtungsmethoden und Modellierungstechniken erfordert. Im Rahmen der Prozessforschung interessieren uns z.Zt. insbesondere:

• Quellen seismischer Energie, Bruchprozesse in Störungszonen und der Einfluss von Fluiden auf diese,
• Ausbreitung von elastischen Wellen in der Erde,
• Dynamische Entwicklung von Sedimenten und die damit verbundenen Entwicklungen von Lagerstätten,
• Wechselwirkung zwischen Sedimentation und Fluid- und Gasmigration sowie Tektonik und Geodynamik,
• Struktur und Gestalt von Mittelozeanischen Rücken und Ozeankruste,
• Subduktionsprozesse insbesondere die Speicherung und Lösung von Fluiden,
• Vorgänge in vulkanischen Systemen wie Magmaaufstieg, Magmaakkumulation und Eruptionsprozesse,
• Globale Stoffkreisläufe,
• Prospektion von Kohlenwasserstofflagerstätten.

Weitere Einzelheiten zu diesen Themen sind auf dieser Seite unter abgeschlossenen und laufenden Forschungsprojekten zu finden.

Die Tatsache, dass etwa 70% der Erdoberfläche von Ozeanen bedeckt ist und dass ca. die Hälfte der Weltbevölkerung in Küstennähe lebt, zeigt, dass die aufgelisteten Forschungsthemen von hoher sozial-ökonomischer Bedeutung sind und extensive Forschung in marinen Gebieten und zum Teil auch in Landregionen erfordert. Zudem sind auch grundlegende theoretische Untersuchungen sowie analoge und numerische Modellbildung von großer Wichtigkeit. Die Beobachtung von Erdsystemprozessen führen wir in verschiedenen Regionen der Erde, wie zum Beispiel

• an Kontinentalrändern (Peru, Levante),
• in jungen und aktiven marinen Umgebungen (Golf von Aqaba, Rotes Meer, Island),
• in Beckenstrukturen (norddeutsches Becken, östliches Mittelmeer),
• an Vulkanbögen (Java) und
• an mittelozeanischen Rücken (Atlantik, Pazifik),

durch. Hierzu verfügt das Institut für Geophysik neben einem gut ausgestatteten Instrumentenpark, auch über die Erfahrung, die es ermöglicht, diese spezifischen Forschungsprojekte auf dem Land oder in marinen Bereichen durchzuführen. Mit Hilfe dieser Instrumente sind wir in der Lage, den Untergrund unter Anwendung seismischer Techniken detailliert darzustellen, das Magnet- und Schwerefeld zu messen, Erdbeben zu analysieren oder Deformationsprozesse am Meeresboden zu erfassen. Einige der von uns eingesetzten Instrumente sind Prototypen bzw. Eigenentwicklungen des Instituts. Zudem verfügt das Institut über ein Labor, in dem Modellversuche zur Magma-Ausbreitung (dike propagation), der Dynamik an Subduktionszonen und zu vulkanischen Prozessen durchgeführt werden können. Mit Hilfe von numerischen Modellen sollen unsere Hypothesen der Wechselwirkungen zwischen den unterschiedlichen Vorgängen im Erdsystem überprüft werden. Viele der von uns studierten Prozesse hinterlassen zudem charakteristische Merkmale im Untergrund, die mit seismischen Messtechniken erfasst werden können. Daher wird ein hohes Gewicht auf seismische Verfahren gelegt, um ein möglichst genaues Bild vom Erdinneren und den damit zusammenhängenden physikalischen Eigenschaften zu ermitteln.

Wave Inversion Technology

Das Wave Inversion Technolgy (WIT) Konsortium ist ein internationaler Verbund von Forschergruppen, das im Jahr 1997 an der Universität Karlsruhe gegründet wurde. Das Konsortium wird von verschiedenen Unternehmen der Kohlenwasserstoffindustrie unterstützt. Das Ziel der Forschungen in diesem Konsortium ist die Entwicklung  innovativer Konzepte für die seismische Exploration. Seit 2007 ist die wissenschaftliche und administrative Leitung des WIT Konsortiums an der Universität Hamburg. Mehr Informationen sind auf der WIT-Homepage erhältlich oder siehe auch hier.