Allgemeine Geophysik Prof. Dr. Nina Kukowski 164 — FORSCHUNG Forschungsschwerpunkte • Geophysikalische Abbildung und Erkundung von Strukturen und Fluidsystemen in Sedimentbecken • Simulation von Transport- und Deformationsprozessen mithilfe numerischer und physikalischexperimenteller Methoden • Physik der Geomaterialien und ihre Rolle bei fluidgesteuerten Prozessen an konvergenten Kontinentalrändern und in Sedimentbecken • Analyse langer Zeitreihen geophysikalischer Beobachtung unter Einsatz von KI-Verfahren • Der Professur ist das Geodynamische Observatorium Moxa zugeordnet, das seit mehreren Dekaden kontinuierlich Schwere- und Längenänderungen sowie Umweltparameter erfasst, um Fluktuationen und langfristige Veränderungen im System Erde, wie Klimaänderungen oder tektonische Deformationen, zu erkennen (vgl. Seite 180). Eine Vielzahl geowissenschaftlicher Datenaufnahmen, darunter Langzeitbeobachtungen in geowissenschaftlichen Observatorien sowie die Analyse stratigraphischer Abfolgen aus Bohrungen in Sedimentsystemen, liefern multimodale Daten zur Untersuchung komplexer Wechselwirkungen innerhalb des Erdsystems. Diese Daten ermöglichen insbesondere detaillierte Analysen der Kopplung zwischen meteorologischen Prozessen und geodynamischen Veränderungen, wie der Deformation der Erdkruste. Durch kontinuierlich erfasste Datenreihen lassen sich nichtlineare Prozesse Analyse langer Zeitreihen über verschiedene Zeitskalen hinweg untersuchen, wodurch tiefere Einblicke in die Dynamik und Rückkopplungsmechanismen innerhalb des Systems Erde ermöglicht werden. Da sich in Bohrungen etwa klimatische Schwankungen während der Sedimentablagerung z.B. durch lithologische Veränderungen widerspiegeln, lassen sich aus Bohrungen gewonnene Daten als lange Zeitreihen auffassen. Im Folgenden gehen wir anhand von zwei Beispielen auf Erkenntnisse ein, die aus langen Zeitreihen gewonnen wurden: Kausale Zusammenhänge zwischen in multimodalen Zeitreihen identifizierten Signalen Im Geodynamischen Observatorium Moxa messen Laser-Strainmeter (Michelson-Interferometer) Deformationsänderungen der Erdkruste im Nanometerbereich und liefern so wertvolle Erkenntnisse über regionale Spannungsfelder. Ein supraleitendes Gravimeter detektiert kleinste Variationen im Schwerefeld der Erde, die durch Massenverlagerungen wie Grundwasserbewegungen oder atmosphärische Druckänderungen verursacht werden. Zudem wird an verschiedenen Stellen im Stollensystem des Observatoriums sowie außerhalb des Observatoriums der Grundwasserpegel kontinuierlich erfasst. Die Kombination dieser Langzeitmessungen ermöglicht es, kausale Zusammenhänge zwischen meteorologischen Einflüssen, geophysikalischen Abb. 1. Mit KI-Tools ermittelte kausale Links zwischen räumlich verteilten Grundwassermesspegeln (GW) und den in in WO- sowie NS-Richtung gemessenen Deformationsänderungen (Strain) im Stollen. Abbildung nach Ref. [1].
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