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Ruhelose Erde

Vorhersage von Geogefahren ermöglichen

Das Ziel von Topic 3 ist es, robuste und innovative Methoden zur langfristigen Gefahrenbewertungen und zur kurzfristigen Vorhersage von Georisiken bereitzustellen. Dazu müssen die nächste Generation von Beobachtungssystemen sowie neue Interpretations- und Modellierungsverfahren entwickelt werden.

Ein Überblick von Topicsprecher Fabrice Cotton

Struktur

Ursachen von Geogefahren

Die Forschung im Subtopic 3.1 umfasst eine multidisziplinäre Analyse der physikalischen, chemischen und rheologischen Eigenschaften der Erde sowie ihres gegenwärtigen und früheren Zustands im Hinblick auf ihre geodynamischen Rahmenbedingungen. Das Ziel ist es, zwischen einem Geosystem im Gleichgewicht beziehungsweise einem stabilen Zustand und einem System zu unterscheiden, das sich einer Instabilität nähert und dadurch extreme Ereignisse auslöst. Die Schwellenwerte und Übergänge zur Instabilität werden quantifiziert, um sie als Input für ST3.2 und ST3.3 zu verwenden.

Sprecher: Christian Berndt (GEOMAR) und Sascha Brune (GFZ)

© Andrey VP AdobeStock

Zeitliche Variationen und die letzte Phase vor katastrophalen Ereignissen

Der Schwerpunkt dieses Subtopics liegt auf der ganzheitlichen Untersuchung von zeitlichen Variationen (transiente Phasen). Dafür werden Laborexperimenten, Modellierungen und Feldbeobachtungen auf lokaler, regionaler und globaler Ebene verwendet. Wichtig ist außerdem das Verständnis und die Modellierung der grundlegenden physikalischen Prozesse, die die zeitlichen Schwankungen steuern. Dies erfordert neue Überwachungsansätze, um beispielsweise langfristiges, stationäres Verhalten von kurzfristigen Signalen zu trennen, um das Signal-Rausch-Verhältnis der Beobachtungsdaten zu verringern oder um aufkommende Bedrohungen zu erkennen. Während das natürliche Erdsystem im Mittelpunkt steht, können Ereignisse im Zusammenhang mit geothermischen und Gasförderungsaktivitäten (mit Verbindungen zu T8) als "kontrollierte" Experimente betrachtet werden, die unser Verständnisses weiter vertiefen können.

Sprecherinnen: Patricia Martinez-Garzon (GFZ) und Heidrun Kopp (GEOMAR)

Extremereignisse: Charakterisierung, Kaskaden und Auswirkungen

In diesem Subtopic werden gekoppelte physikalisch-chemische und mechanische Modelle sowie Labor-, numerische und probabilistische Verfahren verwendet, um die Entwicklung von Extremereignissen besser zu verstehen. Dazu werden realistische Szenarien entwickelt und mit numerischen Werkzeugen und webgestützten Diensten für die Simulation von kaskadenartigen Einzel- und Mehrfachereignissen kombiniert. Mögliche Unsicherheiten werden jeweils mit einbezogen. Das verbesserte Verständnis in Verbindung mit datenwissenschaftlichen Entwicklungen wird innovative Methoden für die Detektion von Ereignissen, Simulationen und für die Vorhersage möglicher "black swan" Ereignisse (unvorhergesehener Ereignisse) erleichtern.

Sprecher: Thomas Walter (GFZ) und Thor Hansteen (GEOMAR)

Umsetzung von Gefahrenwissen in Risikominderung

Das Subtopic verfolgt drei Ziele: i) Sensibilisierung der Gemeinschaft und Vorbereitung der Entscheidungsträger, die mit der langfristigen Stadtplanung oder der Standortwahl/-gestaltung kritischer Einrichtungen betraut sind, ii) Verbesserung der kurzfristigen (Tage, Stunden, Sekunden) Warnungen und iii) Beitrag zur schnellen Reaktion und Echtzeitinformation in den Stunden/Tagen nach einem Großereignis.

Sprecher: Andrey Babeyko (GFZ) und Colin Devey (GEOMAR)

Highlights

Detection and potential early warning of catastrophic flow events with regional seismic networks

A mass wasting and flood event on 7 February 2021 in Uttarakhand, India, killed more than 200 people and damaged two hydropower plants. Cook et al. discovered that teleseimic signals from the beginning of this event were recorded at different stations on a regional seismic network in northern India. The signals were observed up to 100 kilometers from the disaster and demonstrate the potential for these far-away monitoring stations to be useful for early warning. This discovery suggests a different way to monitor such remote Himalayan valleys for mass wasting hazards. —BG