Zweijahresbericht 2004/2005 - Bibliothek - GFZ

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68 2003). Special attention has to be paid to the magnetic disturbances coming from the satellite. In order not to degrade the measurements both magnetic field instruments are kept remote from the spacecraft body by mounting them at the end of a few meter long non-magnetic boom (Fig. 5). The first satellite mission that provided valuable vector data for geomagnetic field modeling was MAGSAT (Langel et al., 1980), which resulted in magnetic measurements over a six month period between 1979 and 1980. The following 20 years were without high-quality satellite magnetic field missions. The first satellite to improve the situation was Ørsted, launched in 1999, and still partially operational after 7 years. The satellite carries as its primary scientific instruments a tri-axial fluxgate magnetometer and a star camera for measuring the vector components of the geomagnetic field. Its position along the orbit is determined by using Global Positioning System (GPS) receivers. The satellite's main body carries the electronics while an 8-meter boom hosts the magnetic field instruments. It takes the Ørsted satellite about 100 minutes to orbit the Earth in its near-polar orbit. The local time of the orbit plane changes by 0.9 minutes per day, and the data are from an altitude range of 640 to 850 km. The same fluxgate and star camera package together with a scalar magnetometer were mounted on the SAC-C spacecraft, launched about two years after Ørsted. SAC-C has a circular orbit at an altitude of 702 km, and a fixed local time (LT), crossing the equator at 10:24 and 22:24 LT. This experiment has suffered from a malfunctioning star camera which has prevented the acquisition of any vector data. From development to operation, CHAMP (Challenging Minisatellite Payload) is a GFZ project. Launched in July 2000 with its highly precise, multi-functional and complementary payload elements (magnetometer, accelerometer, star sensors, GPS receiver, laser retro reflector, iondrift meter) and its orbital characteristics (near polar, low altitude, long duration), CHAMP has generated simultaneously highly-precise gravity and magnetic field measurements for more than 5 years. CHAMP has a length of 8.33 m (including the boom) and an initial mass of 522 kg. With an orbital period of 93 minutes, and an initial altitude of 454 km, the satellite moves rapidly through local time, with a change of 5.45 minutes/day. Attitude stability relies on magneto-torquers and a cold-gas propulsion system. Its aerodynamic shape together with tri-axial attitude control ensures that a stable flight configuration is achieved in the relatively dense atmosphere at low-altitude. The two redundant magnetic fluxgate sensors are mounted together with the star cameras on an optical bench providing a mechanical stability between these systems of better than 20 arcsec. The optical bench is located about 2 meters away from the spacecraft's main body, and the Overhauser Magnetometer is mounted at the tip of the 4-meter boom. This configuration is a compromise between avoidance of magnetic interference from the spacecraft and cross-talk between the vector and scalar magnetometers. The almost circular and near-polar (87.3 deg. inclination) orbit allows for a homogeneous and almost complete global coverage of the Earth by gravity and magnetic field measurements. Magnetic data Three parameters are important when dealing with magnetic data: quality, spatial distribution, and temporal coverage. Data Quality Many magnetic observatories have operated for decades, some for more than 100 years. Up until the 1990s many observatories were still operating in the classical mode, with analogue recording and, consequently, requiring long periods for data processing and dissemination, as well as providing less accurate final data. Developments in technology since that time have allowed more and more observatories to change to digital recordings, while at the same time updated equipment has seen data quality gradually improve from 10 second sampling at 1 nT resolution to the current INTERMAGNET standard of 1 second sampling at 0.1 nT resolution. Data recorded in observatories in real time are known as variational or preliminary data, as they lack the absolute calibration and may have a baseline offset, which itself can have a slow drift. These preliminary data are useful for investigations concerned with relatively rapid changes in the magnetic field occurring over time periods of less than a couple of days, i.e. the external field contributions. However, for studies involving longer time scales and in particular, changes of the core field, absolute data time series are essential. These definitive data are obtained through data processing, with adjustments made for baseline drift based on the regularly performed absolute measurements at each observatory. These steps for obtaining definitive magnetic data are necessary to satisfy the minimum requirements of an INTERMAGNET Magnetic Observatory (IMO): longterm stability of the order of 5 nT/year and an accuracy of ±10nT for 95 % of reported data and ± 5nT for the definitive data. With the launch of three satellites (Ørsted, CHAMP and SAC-C) since 1999, high-accuracy scalar and vector magnetic measurements have now become available from near-Earth orbits. The Ørsted Overhauser proton-precession magnetometer measures the scalar values of the magnetic field with an accuracy of < 1nT, while the fluxgate magnetometer together with the star camera provides vector data with a precision of < 3-5 nT. The same package is mounted on the SAC-C spacecraft, but the vector data cannot be used, as the star camera has given no information during the course of the mission, possibly because of a cabling problem on the boom. As a consequence, magnetic-field measurements from SAC-C are restricted to the 1 Hz values from the scalar magnetometer, with an accuracy of better than 4 nT. This higher value is partially due to the uncertainty of the spacecraft fields. Currently, the best available magnetic satellite data are those produced by the CHAMP mission. The CHAMP scalar magnetometer provides an absolute in-flight calibra- Zweijahresbericht 2004/2005 GeoForschungsZentrum Potsdam
Fig. 6: Coverage of the Earth with CHAMP satellite magnetic data after one day (top) and one week (bottom). Abdeckung der Erdoberfläche durch magnetische Daten des CHAMP-Satelliten nach einem Tag (oben) und einer Woche (unten). Zweijahresbericht 2004/2005 GeoForschungsZentrum Potsdam 69
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Zweijahresbericht GeoForschungsZent
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Inhaltsverzeichnis Vorwort III Einl
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Vorwort Der vorliegende Zweijahresb
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Das System Erde - Forschungsgegenst
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Geodynamische Prozesse sind als rä
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Abb. 4: Geophysikalisches Observato
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GFZ beteiligt sich maßgeblich im F
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GITEWS - German-Indonesian Tsunami
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die Simulationen auf eine gesichert
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Abb. 8: Verteilung der Tsunami Boje
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Abb. 10: Schematischer Aufbau des G
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ten sind in thematischen Gruppen or
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Das Bam-Erdbeben 2003: Präzise Her
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so dass man hier ein komplexeres St
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Abb. 4: Berechnete Bodenverformunge
Seite 31 und 32: Diskussion und Schlußfolgerungen D
Seite 33 und 34: Wang, R., Xia, Y., Grosser, H., Wet
Seite 35 und 36: D-INSAR-Forschung in China: Monitor
Seite 37 und 38: Abb. 3: Auswirkung von Absenkungen:
Seite 39 und 40: Abb. 6: Mit Nivellement gemessene A
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Seite 47 und 48: wurde mit den gleichen Apparaturen,
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
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Seite 61 und 62: „Inkaba ye Africa“ - dem dynami
Seite 63 und 64: von Meeresströmungen, die klimatis
Seite 65 und 66: Entwicklung der Kontinentalränder
Seite 67 und 68: CHAMP und GRACE - erfolgreiche Schw
Seite 69 und 70: sie bereits mehr als 21000-mal die
Seite 71 und 72: Abb. 6: C 20-Variation abgeleitet a
Seite 73 und 74: Abb. 10a, b: Zeitserie der Beckenmi
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Seite 93 und 94: wird das südliche Einzugsgebiet de
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Seite 99 und 100: Abb. 8: Chlorophyll-a-Konzentration
Seite 101 und 102: optischen Rahmenbedingungen, die du
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Seite 117 und 118: Technologieentwicklung im In-Situ-
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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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Abb. 5.53: Jährlichkeiten der Rhei
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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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