Zweijahresbericht 2004/2005 - Bibliothek - GFZ

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XII Abb. 8: Diskussion zum Wissenschaftsland Brandenburg am Tag der Deutschen Einheit 2006 in Potsdam (Foto: F. Ossing, GFZ) Discussing science in the state of Brandenburg at the Day of German Unitiy 2006 in Potsdam. Ende Februar 1996 startete das Internationale Kontinentale Bohrprogramm ICDP (International Continental Scientific Drilling Program), dem gegenwärtig neben Deutschland die USA, China, Japan, Kanada, Norwegen, die UNESCO, Mexiko, Österreich, Island, die Tschechische Republik, Polen, Finnland und die Republik Südafrika als Mitglieder angehören und zu dem weitere Nationen in Kürze hinzustoßen wollen. Das GeoForschungs- Zentrum ist die internationale Trägereinrichtung dieses Großprojekts und hat aufgrund der umfangreichen Erfahrung aus dem KTB die Aufgabe übernommen, das ICDP organisatorisch und operativ von Potsdam aus durch eine Operational Support Group (OSG) zu betreuen. Im ICDP werden bedeutende geowissenschaftliche Themen von internationalen Wissenschaftlerteams an besonders ausgewählten, geologisch weltweit einmaligen Lokationen (World Geological Sites) bearbeitet. In den vergangenen Jahren wurden neben kleineren Aktivitäten mehrere große Vorhaben wie eine Bohrung in die San Andreas Erdbebenzone südlich von San Francisco begonnen, ein Bohrprojekt in die Flanke des Unzen Vulkans im Süden Japans abgeschlossen, eine Bohrung in den Bosumtwi-Impaktkrater in Ghana abgeteuft sowie eine Bohrung mit starker Industriebeteiligung auf Island zur Erschließung über 400 °C heißen Wassers für geothermische Zwecke begonnen. Das GeoForschungsZentrum liefert wichtige Beiträge zu wissenschaftlichen Diensten der Internationalen Assoziation für Geodäsie (IAG) und der Internationalen Union für Astronomie. Es sind dies der Internationale Erdrotationsdienst (IERS), der Internationale GNSS-Dienst (IGS) und der Internationale Laserdienst (ILS). Die Beiträge umfassen die Bereitstellung von Beobachtungsstationen in von den Diensten koordinierten Messnetzen (Laser-, GPS-, GLO- NASS-Stationen), den Betrieb eines GNSS-Analysezentrums und die Bereitstellung von geodätischen, geodynamischen und atmosphärischen Produkten zur Weiteraufbereitung bzw. Verteilung durch die Dienste an die internationalen Nutzer. Das GFZ Potsdam ist über sein Erdbebenmonitoringsystem GEOFON im Federal Digital Seismological Network (FDSN) und in der europäischen Initiative ORPHEUS sowie mit den beiden magnetischen Observatorien Niemegk und Wingst in der IASPEI federführend beteiligt. Zweijahresbericht 2004/2005 GeoForschungsZentrum Potsdam
GITEWS – German-Indonesian Tsunami Early-Warning System Das deutsche Tsunami Frühwarnsystem für den Indischen Ozean J. Lauterjung, A. Rudloff, R. Emmermann und das GITEWS-Team Shortly after the Tsunami event on December 26, 2004 in the Indian Ocean Region a consortium of German research institutions under the leadership of the GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ) proposed the installation of a Tsunami Early-Warning System to the German Government. In March 2005 a Joint Declaration between Indonesia and Germany about the installation and operation of such a system was signed. The system consists of several components including sensor networks for seismological monitoring of the Sunda Arc structure, crustal deformation monitoring by GPS, oceanographic monitoring by ocean bottom pressure measurements and a newly developed GPS-Buoy for seasurface monitoring and tide gauges. The sensor data are processed and evaluated in a data centre. These data are input for Tsunami simulations for rapid hazard assessment and hazard prediction. Last but not least several capacity building activities are included in the project. Der verheerende Tsunami vom 26. 12. 2004 im Indischen Ozean wurde vom zweitstärksten Erdbeben der letzten 100 Jahre mit einer Magnitude von 9,3 auf der Richterskala vor der Küste Nordsumatras ausgelöst. Die ersten Meldungen über die Lokation und die genäherte Magnitude dieses verheerenden Erdbebens wurden nach ca. 12 min von verschiedenen Organisationen im Internet veröffentlicht. Die erste Tsunami-Welle hatte bereits nach weniger als 20 Minuten den Strand von Banda Aceh im Norden Sumatras erreicht und dort zu verheerenden Verwüstungen geführt. Aber auch ca. 1,5 Stunden nach dem Erdbeben, als die erste Welle Thailand erreichte oder ca. 2 Stunden nach dem Beben, als Sri Lanka getroffen wurde, waren noch keine verlässlichen Meldungen an die entsprechenden Stellen weitergeleitet worden, oder die vorliegenden Meldungen konnten nicht umgesetzt werden, da kein Staat um den Indischen Ozean auf das Eintreten einer solchen Katastrophe vorbereitet war. Entsprechende Handlungsoptionen, Alarmpläne oder Evakuierungspläne waren nicht vorhanden. Die Katastrophe hat die betroffenen Regionen völlig unvorbereitet getroffen. Unmittelbar nach der Tsunami-Katastrophe im Indischen Ozean vom 26. Dezember 2004 hat ein Konsortium deutscher Forschungseinrichtungen unter Federführung des GeoForschungsZentrums Potsdam (GFZ) der Bundesregierung ein Konzept zur Einrichtung eines Tsunami- Frühwarnsystems im Indischen Ozean vorgelegt. Dieses Konzept wurde von der damaligen Bundesministerin für Bildung und Forschung, Frau Edelgard Bulmahn, bereits Ende Januar 2005 in Kobe, Japan, der internationalen Öffentlichkeit vorgestellt und wird seit März 2005 mit Schwerpunkt in Indonesien umgesetzt. Die Ursache Abb. 1: Globale tektonische Karte Global tectonic map Wie ist es zu dem verheerenden Tsunami gekommen? Aus der Vergangenheit ist bekannt, dass ca. 90 % der großen Tsunamis durch starke Seebeben verursacht werden, die an den Kollisionszonen zwischen Ozeanplatten und Kontinenten entstehen (Abb. 1). Die anderen 10 % entstehen durch Vulkanausbrüche (z. B. Krakatau 1883) oder untermeerische Hangrutschungen (z. B. Storega-Rutschung vor ca. 8000 Jahren vor Norwegen). Die meisten Tsunamis treten im Pazifik auf, der von seismischen Risikozonen umgeben ist (Ring of Fire). Aber auch im Indischen Ozean und im Mittelmeer existieren solche Kollisionszonen. Im Indischen Ozean (Abb. 2) ist dies vor allem der sogenannte Sundabogen, an dem die Indisch-Australische Platte mit einer Geschwindigkeit von 6 bis 7 cm pro Jahr unter der Eurasischen Platte subduziert wird. Eine andere, allerdings viel kleinere Zone ist der Golf von Makran im Nordwesten des Indischen Ozeans am Eingang des Golfs von Persien. Doch nicht jedes starke Seebeben löst auch einen Tsunami aus. Vielmehr muss sich der Erbebenriss bis an die Zweijahresbericht 2004/2005 GeoForschungsZentrum Potsdam 1
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Seite 5 und 6: Vorwort Der vorliegende Zweijahresb
Seite 7 und 8: Das System Erde - Forschungsgegenst
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Seite 19 und 20: Abb. 8: Verteilung der Tsunami Boje
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Seite 27 und 28: so dass man hier ein komplexeres St
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Seite 31 und 32: Diskussion und Schlußfolgerungen D
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Seite 39 und 40: Abb. 6: Mit Nivellement gemessene A
Seite 41 und 42: Abb. 10a bis c: Durchschnittliche B
Seite 43 und 44: Prozesse, die die Anden formten - 1
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Seite 49 und 50: dung, die sich von der seismisch be
Seite 51 und 52: Abb. 9: Die linke Abbildung zeigt d
Seite 53 und 54: Abb. 11: Korrelation verschiedener
Seite 55 und 56: (vgl. Abb. 13). Die Zentralen Anden
Seite 57 und 58: 6 Mill. Jahren gesteuert worden. Zu
Seite 59 und 60: Schurr, B., A. Rietbrock, G. Asch,
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Entwicklung der Kontinentalränder
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CHAMP und GRACE - erfolgreiche Schw
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sie bereits mehr als 21000-mal die
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Abb. 6: C 20-Variation abgeleitet a
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Abb. 10a, b: Zeitserie der Beckenmi
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Abb. 14: Zwei Ausschnitte aus der K
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A comprehensive view of the Earth
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Fig. 2: Participants of the interna
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Fig. 4: Orienting a first prototype
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Fig. 6: Coverage of the Earth with
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Fig. 7: Percentage change of the ge
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Fig. 10: Two teams from GFZ Potsdam
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observatories Fürstenfeldbruck, Ni
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CONTINENT - Der Baikalsee: ein auß
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wird das südliche Einzugsgebiet de
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masignale im Sediment ab. Der Baika
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Abb. 6: Ausstattung der Sedimentfal
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Abb. 8: Chlorophyll-a-Konzentration
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optischen Rahmenbedingungen, die du
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Abb. 13: Häufigkeit des Chl-a, sow
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Am GFZ Potsdam wurden die Kerne gem
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(Biome) evaluiert (Prentice et al.,
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Maerki, M., Müller, B., Wehrli, B.
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Seismische Vorauserkundung im Tunne
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Abb. 2: Seismogramme der numerische
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Abb. 5: Daten nach Bearbeitung (Emp
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Technologieentwicklung im In-Situ-
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Abb. 2: Geologisches Blockbild der
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Abb. 4: Das Abbild der elektrischen
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Rissleitfähigkeit von 1 Dm hin. Di
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ge Nutzung eines Heißwasserreservo
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Hochdruck-Mineralphysik mit Synchro
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innerhalb von Druckkammern mit hohe
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zur Probe durch intransparente Stem
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Druckmessung Mineralphysikalische H
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am Probenende sollte die Energie m
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Abb. 14: Ultraschall-Daten-Transfer
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Abb. 18: Elastische Wellengeschwind
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Abb. 22: Transiente Messungen am Qu
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gramm MgSiO 3 (Angel & Hugh-Jones,
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Abb. 30: Weltweite Entwicklung der
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Woodland, A.B., Angel, R.J. (1997).
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Neue experimentelle Entwicklungen a
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Abb. 3: Tiefenprofil einer Referenz
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A B Abb.5:SIMS-Kalibrierungskurven
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Risikokarten für Deutschland: erst
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Da die Auswirkungen der meisten Nat
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Abb. 4:A: Choroplethenkarte des auf
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ERA-40 Daten des ECMWF gewonnen. Mi
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Abb. 9: Mittlere Wohngebäudezusamm
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Kaplan, S., Garrick, B. J.: On the
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Das Industrie-Partnerschaftprogramm
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Abb. 2: Vier grundlegende Elemente
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Abb. 5: Die Analyse von Muttergeste
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den als Untersuchungsgebiet ausgew
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tionskinetischen Modellen, welche e
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Zweijahresbericht 2004/2005 GeoFors
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Department 1 Geodäsie und Fernerku
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Die am GFZ-Analysezentrum erzeugten
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Abb. 1.6: Mittelwerte der von GFZ u
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Tabelle 1.1:Residuen zur kombiniert
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gression der Vergletscherung in die
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Abb 1.17: Aus den am 30.07. (oben)
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Validierung der mittels GPS vermess
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Abb. 1.24: Die geografische Verteil
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Vergleich der zeitlichen Variatione
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Abb. 1.33: Globale und regional ver
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Abb. 1.35: Vergleich von GPS-Okkult
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weltweit verteilten Stationen werde
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wicklung divergieren die Abschätzu
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im Wärmehaushalt zurückgeführt w
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zungsmethode und dem Grad der Kugel
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a) b) Die Zone der niedrigen Dichte
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a) b) Abb. 1.54: (A) Ein erstes Dic
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Abb. 1.58: Alternative geodynamisch
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kungen und hydrologischen Effekten
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strömen mit dem Abfluss in die Amu
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Fernerkundung Die Fernerkundung ste
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schen Arten deutlich im Sichtbaren
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Abb. 1.75: Skalierungsexperiment: a
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Abb. 1.78: Spektrale Varianten von
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endgültigen Simulationsspektren er
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Department 2 Physik der Erde Die Br
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Abb. 2.2: Temporäre Station Dissel
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strukturen im direkten Umfeld des G
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Abb. 2.8: Microarray-Messungen in I
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Vulkanismus und Erdbeben Einer mitt
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und Gefährdungspotenzial der Erde
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Abb. 2.19: Modell des Aufstiegs von
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Abb. 2.22: Das Seismometer der Stat
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Abb. 2.26: Im Berichtszeitraum fand
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Abb. 2.29: Verteilung des elektrisc
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Abb. 2.31: Beispiel eines tomograph
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Abb. 2.33: (a) bis (c) Wachsendes P
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Abb. 2.35: Illustration des neuen M
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Methode der Receiver Funktionen ist
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Abb. 2.42: Untergrenze der afrikani
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überwiegend in Europa und dem Mitt
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für alle geologischen Erscheinungs
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Abb. 2.51b: Sicher ist sicher! Vors
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Vor der wissenschaftlichen Modellie
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Abb. 2.57: Teilnehmer des Festkollo
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y eine Messkampagne an 40 Säkularp
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nen aus Modellrechnungen, mit welch
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kurz bevor geomagnetische Jerks beo
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Anhand von Archiven kosmogener Nukl
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Abb. 2.68: Globale Verteilung der i
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der linken Seite der Abb. 2.70 entn
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Kind, R., X. Yuan, J. Saul, D. Nels
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Department 3 Geodynamik Tektonische
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Abb. 3.3: Datierung der Spät-Pleis
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geführt. Ausgehend von ‚state of
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zu setzen und Vorhersagestrategien
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Bruchentstehung und Bruchausbreitun
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Abb. 3.10: Oben Mitte: Ummantelte G
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Abb. 3.15: Oben: Topographische Kar
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Abb. 3.17: (a) Modellaufbau des num
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Abb. 3.20 zeigt die Permeabilität
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auch in allen diesen Fällen noch a
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Abb. 3.26: Dokumentation eines Dür
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Abb. 3.29: Lage des El’gygytgyn I
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weniger (Kaltzeiten) verdünnt. Da
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Department 4 Chemie der Erde Geodyn
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Abb.4.3:Experimentell bestimmte B-I
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System H2O-NaCl-B 2O 3 bei 400 °C/
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Abb. 4.9: (a) Brom-Konzentrationen
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Abb. 4.13: Zr-, U- und Pb-Molalitä
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Abb. 4.16: Spurenelementverteilungs
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durch Fluide produzierten Mikrophas
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Abb. 4.21: (a) HRTEM-Aufnahme einer
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stark richtungsabhängig ist. Unser
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Abb. 4.28: KTB-Lokation von einem L
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Abb. 4.30: Horizontaler Schnitt ein
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analysiert. Um das Verhalten der Sp
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sehr weiten Bereich des Erdmantels
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Abb. 4.37: Das lichtoptische Bild z
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Abb. 4.40: (a) Zylindrische Probe e
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Abb. 4.43: Rückgestreute Elektrone
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Abb.4.46:Mit zunehmender Probenlän
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nen Richtungen bestimmt. In Abb. 4.
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Abb.4.53:Scher- und adiabatisches K
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Abb. 4.56: Aufbau des Experiments z
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Signaturen radiogener Isotope, v. a
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Abb. 4.60: Nd (epsilon Nd)- und Sr-
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Das Zentraleuropäische Beckensyste
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chergesteine der Skagerrak-Formatio
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Abb. 4.71: Verteilung des Salzgehal
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Abb. 4.74: Teufenplots ausgewählte
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neuester Beckenmodellierungssoftwar
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sowie die Modellierung des davon ab
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ses Modell hat jahrzehntelang Anwen
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Abb. 4.81: Lage des Untersuchungsge
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Abb. 4.84: a) 3D Modell des Norwegi
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Abb.4.86:Modellierte Druck- und Tem
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Abb. 4.88: Foto der DEBITS Bohrloka
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Abb. 4.90: Abhängigkeit der relati
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Abb. 4.94: Lage der Bohrungen im Gu
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führt. Neben dem GFZ Potsdam, Sekt
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of highly evolved tin-granite magma
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Department 5 Geoengineering Die Arb
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Abb. 5.4: Anregung seismischer Impu
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davor liegt die sog. Piora-Mulde, d
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Abb. 5.12: Versuchsdeich mit seismi
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Abb. 5.17: Verteilung von Salzstruk
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Abb. 5.20: Geologischer Schnitt dur
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Abb. 5.23: Bohrkerne aus der Weser-
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Abb. 5.27: Schema einer „Fracture
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Abb. 5.32: Epizentren katalogisiert
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Abb. 5.35: Vulnerabilitäts-(Schade
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isiko und wesentliche Teile zum Wer
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ares Verhalten in Übereinstimmung
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kreisregelung um Kegelachsen im Win
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Abb. 5.45: Beispiele für die zeitl
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Abb.5.50:Hochwasserwahrscheinlichke
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schungsnetz Naturkatastrophen (DFNK
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Das GFZ Potsdam auf einen Blick Nam
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Gremien des GeoForschungsZentrums P
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Abb. 3: Entwicklung der Ausbildungs
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oberfläche, in den Meeren und in d
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6. Modellierung: Die Modellierung k
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• Einrichtung eines ICSU-Weltdate
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Abb. 12: Entwicklung des Massendate
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zone untersucht werden. Im Jahr 200
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zu Impaktgläsern im Bohrlochtiefst
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gen. Die OSG verwendete hierzu sowo
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sich dabei in sehr ähnlichem Umfel
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Abb. 30: Schematische Ansicht des I
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jekten und tiefen Erdbebenbeobachtu
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Prof. Dr. Günter Borm, Direktor de
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Dipl.-Min. Marcus Wigand, „Geoche
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Rayleigh wave tomography. Geophys.
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zie Delta, Northwest Territories, C
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Larter, S.R., di Primio, R. (2005):
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Müller, H.-J., Schilling, F.R., La
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Rybacki, E.; Dresen, G. (2004): Def
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Bouguer gravity anomaly. Geophys. J
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Glossar AAM Atmospheric Angular Mom
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