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Datenspeicher Geophysik

Die Anwendung dient zur Verwaltung von Fach- und Bewertungsdaten der Geophysik: Gravimetrie, Geomagnetik, Seismik, Geoelektrik, Seismologie Inhalt: Daten geophysikalischer Untersuchungen Formen: Verarbeitungs- und Auskunftssystem

Higher frequency data products of the International Monitoring System’s infrasound stations

This dataset consists of data products derived from broadband signal detection lists that have been processed for the certified infrasound stations of the International Monitoring System. More specifically, within the CTBT-relevant infrasound range (around 0.01-4 Hz), this dataset covers higher frequencies (1-3 Hz) and is therefore called the ‘hf’ product. The temporal resolution (time step and window length) is 5 min. For processing the infrasound data, the Progressive Multi-Channel Correlation (PMCC) array processing algorithm with a one-third octave frequency band configuration between 0.01 and 4 Hz has been used. The detected signals from the most dominant directions in terms of number of arrivals within a time window and the product-specific frequency range are summarized at predefined time steps. Along with several detection parameters such as the back azimuth, apparent velocity, or mean frequency, additional quantities for assessing the relative quality of the detection parameters are provided. The dataset is available as a compressed .zip file containing the yearly data products (.nc files, NetCDF format) of all certified stations (since 2003). Further information on the processing and details about the open-access data products can be found in: Hupe et al. (2022), IMS infrasound data products for atmospheric studies and civilian applications, Earth System Science Data, doi:10.5194/essd-14-4201-2022

Very low frequency data products of the International Monitoring System’s infrasound stations

This dataset consists of data products derived from broadband signal detection lists that have been processed for the certified infrasound stations of the International Monitoring System. More specifically, this dataset, called the ‘maw’ product, covers a very low frequency range of infrasound (0.02-0.07 Hz). The temporal resolution (time step and window length) is 30 min. For processing the infrasound data, the Progressive Multi-Channel Correlation (PMCC) array processing algorithm with a one-third octave frequency band configuration between 0.01 and 4 Hz has been used. The detected signals from the most dominant directions in terms of number of arrivals within a time window and the product-specific frequency range are summarized at predefined time steps. Along with several detection parameters such as the back azimuth, apparent velocity, or mean frequency, additional quantities for assessing the relative quality of the detection parameters are provided. The dataset is available as a compressed .zip file containing the yearly data products (.nc files, NetCDF format) of all certified stations (since 2003). Further information on the processing and details about the open-access data products can be found in: Hupe et al. (2022), IMS infrasound data products for atmospheric studies and civilian applications, Earth System Science Data, doi:10.5194/essd-14-4201-2022.

Microbarom low-frequency data products of the International Monitoring System’s infrasound stations

This dataset consists of data products derived from broadband signal detection lists that have been processed for the certified infrasound stations of the International Monitoring System. More specifically, this dataset covers the dominant frequency range of microbaroms (0.15-0.35 Hz) and is therefore called the ‘mb_lf’ product. The temporal resolution (time step and window length) is 15 min. For processing the infrasound data, the Progressive Multi-Channel Correlation (PMCC) array processing algorithm with a one-third octave frequency band configuration between 0.01 and 4 Hz has been used. The detected signals from the most dominant directions in terms of number of arrivals within a time window and the product-specific frequency range are summarized at predefined time steps. Along with several detection parameters such as the back azimuth, apparent velocity, or mean frequency, additional quantities for assessing the relative quality of the detection parameters are provided. The dataset is available as a compressed .zip file containing the yearly data products (.nc files, NetCDF format) of all certified stations (since 2003). Further information on the processing and details about the open-access data products can be found in: Hupe et al. (2022), IMS infrasound data products for atmospheric studies and civilian applications, Earth System Science Data, doi:10.5194/essd-14-4201-2022

Microbarom high-frequency data products of the International Monitoring System’s infrasound stations

This dataset consists of data products derived from broadband signal detection lists that have been processed for the certified infrasound stations of the International Monitoring System. More specifically, this dataset covers, among other phenomena, the upper frequency range of microbaroms (0.45-0.65 Hz) and is therefore called the ‘mb_hf’ product. The temporal resolution (time step and window length) is 15 min. For processing the infrasound data, the Progressive Multi-Channel Correlation (PMCC) array processing algorithm with a one-third octave frequency band configuration between 0.01 and 4 Hz has been used. The detected signals from the most dominant directions in terms of number of arrivals within a time window and the product-specific frequency range are summarized at predefined time steps. Along with several detection parameters such as the back azimuth, apparent velocity, or mean frequency, additional quantities for assessing the relative quality of the detection parameters are provided. The dataset is available as a compressed .zip file containing the yearly data products (.nc files, NetCDF format) of all certified stations (since 2003). Further information on the processing and details about the open-access data products can be found in: Hupe et al. (2022), IMS infrasound data products for atmospheric studies and civilian applications, Earth System Science Data, doi:10.5194/essd-14-4201-2022

Mehr als verschüttete Täler: Dienen Tunneltäler als bevorzugte Fließwege für frisches Grundwasser in der Nordsee?

Die stetig wachsende Bevölkerung führt zu einem steigenden Bedarf an Frischwasser und die Entnahme von Grundwasser ist eine der wichtigsten Quellen diesen Bedarf zu decken. Engpässe in der Frischwasserversorgung haben die Suche Nachweis von frischem Grundwasser unter dem heutigen Meeresboden angetrieben. Die Rolle glazialer Strukturen, welche während der Vergletscherungen entstanden sind, ist jedoch im Hinblick auf das Vorkommen frischen Grundwassers noch wenig bekannt. Insbesondere sogenannte Tunneltäler (TT), welche sich unter den Eisschilden bildeten, könnten von besonderer Relevanz sein. Ihre Ausmaße (bis zu 5 km breit, 400 m tief, 100te km lang) spiegeln die gewaltigen Schmelzwassermengen wider, die den Untergrund unter den Eisschilden durchspülten. Ihre Entstehung und Füllung resultierte in stark durchlässigen Sanden und Kiesen im unteren Teil und feinkörnigen Ablagerungen im oberen Teil dieser Strukturen. Diese Konfiguration begünstigt eine Rolle als bevorzugte Fließwege für offshore Grundwasser. Zur Untersuchung des Potenzials von TT als bevorzugte Fließwege für offshore frisches Grundwasser (OFG), verfolgt dieses Projekt folgende Ziele: (O1) Durch die Kombination von elektromagnetischen und seismischen Daten wollen wir ein strukturgebundenes Widerstandsmodell für mehrere TT erstellen; (O2) Wir wollen die Salzgehaltswerte für verschiedene Architekturen und Tiefen von TT abschätzen; (O3) Aufbauend auf den ersten beiden Zielen wollen wir die Ergebnisse für das gesamte Arbeitsgebiet in ein detailliertes lithologisches 3D-Modell extrapolieren. Die sich daraus ergebende Salzgehaltsverteilung im Untergrund wird dazu beitragen, die Ober- und Untergrenzen des Volumens frischen Grundwassers abzugrenzen und die Grundlage für ein detailliertes Grundwassermodell schaffen. Folgende Schritte sind dazu nötig: (S1) Kartierung und Charakterisierung der räumlichen Heterogenität von TT anhand vorhandener seismischer Daten; (S2) Erstellung eines lithologischen Modells für den Untergrund zwischen Amrum und Helgoland von 0 bis 400 m Tiefe; (S3) Identifizierung vielversprechender Standorte und Durchführung von CSEM-Messungen (Controlled Source Electromagnetic) zur Untersuchung der Verteilung des elektrischen Widerstands im Untergrund (TT); (S4) Kombination von Widerstandsmessungen mit Mehrkanal-Seismikdaten (MCS) zur Ableitung des Salzgehalts der Porenflüssigkeit; (S5) Extrapolation der Ergebnisse für das gesamte lithologische Modell. Tunneltäler existieren in ehemals vergletscherten Regionen weltweit. Gelingt uns der Nachweis von OFG in Tunneltälern, hätte dies erhebliche Implikationen für bisher unbekannte Süßwasserverteilungen und hydrologische Systeme. Die uns zur Verfügung stehenden Daten bieten eine einzigartige Möglichkeit zur Integration von CSEM- und seismischen Messungen bei begrenztem Aufwand. Die Ergebnisse des Projekts werden einen neuen Blick auf offshore Gletscherlandschaften und ihre Rolle im pleistozänen Wasserkreislauf erlauben.

Geophysikalische Untersuchungen von Beckenstrukturen und Sedimentinventar in der Inneren Mongolei, NW China

Dieses Projekt ist ein Teil des DFG-Bündelprojektes 'Rekonstruktiondes spätpleistozänen und holozänen Environments in der westlichen Inneren Mongolei, NW-China'. Zur Klärung der tektonischen, sedimentologischen und hydrogeologischen Entwicklung eines Sedimentbeckens in der Badain Jaran Shamao werden in einem multimethodischen Ansatz elektrisch-elektromagnetische Messungen durchgeführt (Spektrale Induzierte Polarisation, Magnetotellurik, Transiente Elektromagnetik, Bodenradar, Geoelektrik). Aufbauend auf langjährigen Erfahrungen in Wüstengebieten sind optimierte multimethodische Messstrategien und Methoden zur gemeinsamen Inversion der verschiedenen Meßdaten weiter zu entwickeln. Das Vorhaben ist Teil eines interdisziplinären Bündelantrages (Paläoklimatologie, Hydrogeologie, Strukturgeologie, Fernerkundung, Bodenkunde). Hauptforschungsziel des Gesamtantrages ist die Klärung der Frage, ob in Nordafrika nachgewiesene spätquartäre abrupte Klimawechsel in den zentralasiatischen Wüsten einen kontemporären Verlauf zeigen. Ziel: Das Ziel des Projektes ergibt sich aus der Frage, ob in Nordafrika nachgewiesene, spätquartäre, abrupte Klimawechsel in den zentralasiatischen Wüsten einen kontemporären Verlauf zeigen. Seitdem die afrikanische Platte etwa die heutige geographische Position erreicht hat und das tibetische Plateau eine bedeutende Höhenlage entwickelte, besteht ein von letzterem ausgehender, hochtroposphärische Strahlstrom, welcher zu einem Delta über Nordafrika führt mit der Folge der weitgehenden Unterdrückung der für die übrigen Wüstengebiete charakteristischen Sommerniederschläge. Es ist daher von besonderem Interesse zu wissen, ob die am Nordrand des tibetischen Plateaus gelegenen Wüstengebiete eine korrelate Änderung des Environments erfuhren, da die Albedo über dem tibetischen Plateau und seinen Randgebieten Rückwirkungen auf die Zirkulation über den altweltlichen Wüstengürteln zur Folge haben müsste. Deren Steuerung durch Vergletscherung, Vegetationsbedeckung und topographische Position müsste sich in den fluvialen Akkumulationsräumen in den ariden Gebieten nördlich Tibets abzeichnen. Sie bieten besonders günstige Voraussetzungen, da sie wahrscheinlich seit dem Beginn des Quartärs geschlossene und langfristig endorheische Becken darstellen, in denen zeitweise ausgedehnte Endseen entstanden. Die Sedimentmächtigkeit überschreitet nach Vorstudien 230m. Es handelt sich um feinklastische Sedimente, die zum Teil rhythmisch geschichtete sind und einen Zeitraum von 800.000 Jahren überspannen. Es ist eine Feinauflösung sowohl der potamologischen, äolischen wie limnologischen Sedimentführung auf die klimatisch gesteuerten Einträge zu erwarten. Insofern erweisen sich die Sedimentationsräume als Archive für die klimatisch und gegebenenfalls tektonisch gesteuerte Variabilität und Entwicklung innerhalb des tibetischen Orogens und seines nördlichen Vorlandes. (...)

Bestimmung der hydraulischen Durchlaessigkeit quartaerer Sedimente mit geophysikalischen Verfahren

Bindige Deckschichten mit geringer hydraulischer Durchlaessigkeit gewaehrleisten den Schutz oberflaechennaher Grundwasserleiter vor Kontaminationen. Das Hauptkriterium fuer diese Schutzwirkung ist der Tongehalt, der einen entscheidenden Einfluss auf die hydraulische Leitfaehigkeit hat. Es sollen Verfahren entwickelt werden, die eine schnelle Kartierung des Tongehaltes mit geophysikalischen Verfahren ermoeglichen. Als Verfahren kommen dabei geoelektrische und elektromagnetische Methoden in Betracht. Bestehende Theorien ueber den Einfluss des Tongehaltes auf die elektrische Leitfaehigkeit werden in Bezug auf ihre Verwendbarkeit in der Praxis umgearbeitet. Feldarbeiten hierzu werden an ausgewaehlten Lokationen in Schleswig-Holstein und Ungarn durchgefuehrt.

Forschergruppe (FOR) 1598: From Catchments as Organised Systems to Models based on Dynamic Functional Units (CAOS), Non-invasive geophysical and remote sensing methods to map and characterize relevant structures and processes

This project is a continuation of project F funded in the first phase of the DFG Research Group CAOS, where we evaluated the potential of different ground-based geophysical techniques for exploring hydrological systems regarding subsurface structures, characteristics, and processes. Building up on the results of this project, we now focus on further developing selected geophysical techniques (timelapse GPR imaging) for deepening our understanding of hydrological processes at the plot and hillslope scale. In addition, we propose to systematically evaluate modem remote sensing techniques because they cun-ently represent the only means to efficiently explore larger areas or entire catchments. Here, we focus on a combination of full-waveform laserscanning and hyperspectral imaging because they can provide detailed Information regarding geometrical and physical properties of earth's surface, respectively. To link remote sensing with point/plot/hillslope scale data as provided by geophysics and conventional hydrological field techniques, we believe that further methodological innovations are needed. For example, we plan to establish a unique field laboratory to better understand the responses of geophysical and remote sensing techniques to different natural and artificial hydrological events and to develop exploration strategies advancing the applicability of geophysics and remote sensing for hydrological applications at a variety of spatial scales.

Forschergruppe (FOR) 5094: Dynamik des tiefen Untergrundes von Hochenergiestränden, Teilprojekt: Morphodynamik, Grundwasserströmung und -transport

Durch DynaDeep wird ein Verständnis der Funktionsweise und Relevanz des Land-Meer Übergangs im Untergrund von Hochenergiestränden gewonnen werden. Wir nehmen an, dass dieser einen hoch dynamischen Bioreaktor und einzigartiges mikrobiologisches Habitat darstellt und Netto-Stoffflüsse in Richtung Meer stark beeinflusst. Um dieses Ziel zu erreichen werden sechs Teilprojekte gemeinsam Felduntersuchungen und experimentelle Arbeiten durchführen und diese mit mathematischen Modellen integrativ kombinieren. P1 wird Grundwasserströmungs- und -transportprozesse als Funktion hydro- und morphodynamischer Randbedingungen untersuchen. Wir postulieren, dass die gegenwärtigen Konzepte zur Grundwasserströmung und Salzverteilung in subterranen Ästuaren unter Tideeinfluss für Hochenergiebedingungen nicht anwendbar sind. Stattdessen erwarten wir dynamische und variable Änderungen von Salinitäten, Fließrichtungen und Aufenthaltszeiten. P1 wird die Strandmorphologie mit Hilfe von Kameraaufnahmen, Laserscannern und Drohnen untersuchen und diese mit numerischen Modellen kombinieren, um typische Adaptionszeiten und -skalen der Strandmorphologie abzuleiten. Durch nicht-invasive geophysikalische Methoden werden die Salzverteilungsmuster im Untergrund zu verschiedenen Zeiten abgeleitet werden. Umwelttracer werden genutzt, um Aufenthaltszeiten im Untergrund zu bestimmen. Morphologische, hydro(geo)logische und geophysikalische Daten des STE Online Observatory dienen der Erstellung numerischer Modelle, die Grundwasserströmung und Salztransport abbilden. Die Kenntnis der Verteilung von Wasserkörpern und -grenzflächen, Fließgeschwindigkeiten, Aufenthaltszeiten und des Ausmaßes der Mischung im Untergrund bildet die Grundlage für die biogeochemischen Untersuchungen in den Teilprojekten P2-P6.

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