Naturgefahren

Untersuchung von Naturgefahren: Von Erdbeben bis zu Vulkanausbrüchen

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Das Verständnis der physikalischen Prozesse, die Naturgefahren auslösen, ist für den Schutz von Gesellschaften und Infrastruktur von zentraler Bedeutung. Unsere Forschung liefert das grundlegende Wissen und die fortschrittliche Technologie, die für die Modellierung, Vorhersage und Minderung dieser Risiken erforderlich sind. Ein Schwerpunkt liegt auf der Mechanik von Erdbeben. Wir untersuchen, wie aktive Verwerfungen Landschaften, Böden und Ökosysteme in tektonisch aktiven Regionen prägen, und setzen dabei eine Kombination aus Feldgeologie, hochauflösender Fernerkundung und Sedimentverformungsanalyse ein. Entscheidend ist dabei die Untersuchung der Rheologie von Gesteinen – also ihres Verhaltens unter äußeren Belastungen –, die Phänomene wie Plattentektonik, Erdbeben und Vulkanismus bestimmt. Unsere Arbeit an Verwerfungsgesteinen liefert wertvolle Informationen über Verformungsprozesse auf Kornniveau tief in der Erdkruste. Das Verständnis dieser Prozesse ist unerlässlich, um zu begreifen, wie Erdbeben entstehen, was uns wiederum hilft, besser mit dieser Naturgefahr umzugehen. Darüber hinaus nutzen und entwickeln wir die Rotationsseismologie, indem wir alle Aspekte der rotatorischen Bodenbewegung in die Erdbeobachtung integrieren. Diese lässt sich direkt auf die Beobachtung von Erdbeben anwenden und wird in der computergestützten Seismologie zur Simulation realistischer Bodenbewegungen und Erdbebenbruchdynamiken verwendet, wie beispielsweise beim Erdbeben von Gorkha im Jahr 2015.

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We apply advanced Monitoring techniques across various domains of risk assessment. In volcanology, we study volcanic lightning and the electrification of volcanic plumes, where electrostatic charging impacts how ash is transported and chemically reacts. The lightning itself can be detected remotely, allowing for real-time mapping of ash plumes, providing a critical tool for hazard assessment and monitoring. Beyond terrestrial hazards, our research extends to the critical area of Space Weather. We engage in machine learning and high-performance simulations to predict the space plasma environment, which can be hazardous for satellites, navigation systems, and telecommunications, requiring continuous and sophisticated monitoring to ensure safety.

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Unsere Abteilung konzentriert sich stark auf Vulkane, mit dem Ziel, explosive Ereignisse zu verstehen und vorherzusagen. Wir untersuchen die rheologischen (Fließ-)Eigenschaften von Magma, die magmatische und vulkanische Prozesse steuern. Die Eigenschaften von Magma, insbesondere die Ausscheidung flüchtiger Gase in Blasen, sind entscheidend für Vulkanausbrüche, da sie den Auftrieb des Magmas beeinflussen und die Art und Intensität des Ausbruchs bestimmen. Das Konzept der säulenförmigen Gesteinsstruktur in Lava und Magma wird untersucht, da das Verständnis der Entstehung dieser Abkühlungsbrüche uns hilft, die Verformung von Vulkanbauten nach der Ablagerung neuen Materials zu charakterisieren, was für die Beurteilung der Stabilität von entscheidender Bedeutung ist. Ebenso analysieren wir, wie leicht flüchtige Stoffe durch vorübergehende poröse Netzwerke aus dem Magma entweichen können, da diese Durchlässigkeit bestimmt, wie explosiv ein vulkanisches System ist. Diese Forschung wird durch wegweisende Feldinitiativen wie das Krafla Magma Testbed (KMT) in Island unterstützt, das darauf abzielt, die Vorhersage von Eruptionen durch die direkte Untersuchung von Magma in der Erdkruste zu verbessern.

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Durch die Kombination von fundierten geologischen Kenntnissen mit moderner Sensor- und Computertechnologie verbindet unsere Forschung die grundlegenden Mechanismen der Gesteinsverformung, des Magmastroms und der Verwerfungsaktivität mit dem zerstörerischen Potenzial von Erdbeben, Vulkanen, Erdrutschen und Lawinen. Letztendlich verbessert dieser integrierte Ansatz unsere Fähigkeit zur Gefahrenvorhersage und trägt dazu bei, widerstandsfähigere Gemeinschaften gegen die vielfältigen natürlichen Bedrohungen aufzubauen, denen unser Planet ausgesetzt ist.