Geodynamik des ost-alpinen und mediterranen Bereichs

Präsentation zum Thema: "Geodynamik des ost-alpinen und mediterranen Bereichs"—  Präsentation transkript:

1 Geodynamik des ost-alpinen und mediterranen Bereichs
Plattentektonik (allgemein) Referenznetze (IGS,EUREF,CEGRN, ...) Terrestrische Bezugssysteme Der ost-alpin/mediterrane Bereich Die adriatische Mikroplatte (IDNDR) Das österreichische Überwachungsnetz Nouvel --- GPS/Laser/VLBI GPS-Höhen -- Meteorologie Fallstudie Bovec-Tolmin (1998) Fallstudie Hafelekar (Innsbruck) Das EU Projekt CERGOP-2/Environment Schlussfolgerungen und Zukunft Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen.

2 Plattentektonik (allgemein)
Einige grundsätzliche Überlegungen Das Zustandekommen von tektonischen Bewegungen bedingt Energieaufwand. Welche „Energiearten“ sind verfügbar ? Thermische Energie (grundsätzlich durch nukleare Prozesse aufgebaut): Bedingt durch den Abkühlungsprozess des Erdkörpers (thermisches Gleichgewicht) Bewegungsenergie: Erdrotation, Gravitation, Meteoriteneinschläge Reibungsprozesse verlangsamen und konvertieren Bewegungs-energie wieder in thermische Energie Die Grundfrage: Welche Mechanismen setzen Wärme in Bewegung um (gleich einer Dampfmaschine). Welche Bedeutung ist Meteoriteneinschlägen zuzumessen ? Grüß Gott, mein Name ist Peter Pesec und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten unsere praktischen Arbeiten auf dem Gebiet der Geodynamik näher zu bringen.

3 Plattentektonik (allgemein)
Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen. Die Bewegung der Kontinente ist existent !

4 Plattentektonik (allgemein)
Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen. Plattengeschwindigkeiten – Korrelation mit Grabenstruktur

5 Plattentektonik (allgemein)
Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen. Treibende Kräfte (edge forces)

6 Plattentektonik (allgemein)
Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen. Verzahnung Lithosphäre-Mantel, (basal forces)

7 Plattentektonik (allgemein)
Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen. Plattengeschwindigkeiten im System “hotspot”

8 Plattentektonik (allgemein)
Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen. Mögliche Mechanismen zur Bildung von Gräben bzw. zur Auffaltung von Gebirgen

9 Plattentektonik (allgemein)
Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen. Übersicht über das globale Spannungsfeld

10 Plattentektonik (allgemein)
Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen.

11 Plattentektonik (allgemein)
Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen. Größere eruptive Gebiete

12 Plattentektonik (allgemein)
Einige abschließende Bemerkungen Die derzeitigen Modelle können kinematische Aspekte zwar nicht ausreichend aber doch befriedigend erklären. Die zugrundeliegenden Kräfte werden zwar erkannt, die physikalischen Randbedingungen sind jedoch weitgehend unbekannt. Ausgehend von der notwendigen Voraussetzung, dass die Beschreibung von Kräften universellen Charakter hat und allzeit gültig ist, geben Untersuchungen in regionalen Bereichen wertvolle „test-beds“ für grundsätzliche Überlegungen für die qualitative und quantitative Formulierung unter bestimmten Nebenbedingungen. Methoden der Satellitengeodäsie verkürzen den Beobachtungszeit-raum auf „menschliche“ Dimensionen. Grüß Gott, mein Name ist Peter Pesec und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten unsere praktischen Arbeiten auf dem Gebiet der Geodynamik näher zu bringen.

13 Referenznetze (IGS,EUREF,CEGRN, ...)
Referenznetze bestehen aus permanent messenden GPS-Basisstationen, für die wöchentlich Koordinaten berechnet werden. Zusätzlich werden etwa im Jahresrhythmus sogenannte Epoch-Stationen beobachtet. Das globale GPS Referenznetz IGS besteht aus mehr als 200 global verteilten Stationen In Europa (EUREF) werden mehr als 100 Stationen betrieben CEGRN verfügt über etwa 30 Stationen Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen.

14 Referenznetze (IGS,EUREF,CEGRN, ...)
Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen.

15 Terrestrische Bezugssysteme
Allgemeines Terrestrische Bezugssysteme bestehen aus einem Satz von geozentrischen Koordinaten definiert für eine bestimmte Epoche. Sie werden meist auf den Jahresanfang bezogen (z.B. ETRF-1989,ETRF-2000, ITRF-2000). Für die Praxis ist in Europa ETRF-1989 verbindlich, da die Wirtschaft mit einem ständig wechselnden System nichts anfangen kann. Sollte die Schmerzgrenze erreicht werden, ist eine Neudefinition erforderlich. Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen.

16 Terrestrische Bezugssysteme
Wissenschaft Aus Koordinatenänderungen werden Geschwindig-keiten abgeleitet und zu örtlich und zeitlich variablen Geschwindigkeitsfeldern zusammengefasst (Geo-Kinematik) Die Analyse von Geschwindigkeitsänderungen führt zur Geodynamik (Beschleunigungen) Erst damit wird es möglich, nicht nur Bestandsauf-nahmen sondern auch Ursachenforschung zu betreiben (Kräfte, Energietransport), eine unabdingbare Voraussetzung für das Verständnis der Vorgänge und eventuelle Prädiktion. Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen.

17 Der ost-alpin/mediterrane Bereich
Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen.

18 Die adriatische Mikroplatte (IDNDR)
Ein Teilstück der zahlreichen Mikroplatten im Kollisionsbereich der afrikanischen und der eurasischen Kontintalplatte Nord-west Bewegung führte zum Aufbau der Alpen (noch nicht ageschlossen) Seismische Aktivitäten entlang der Berandung (z.B. Skoplje, Friaul, Umbrien, Bovec) und Vulkanismus (Vesuv, Ätna, Stromboli) Verantwortlich für Seismik in Österreich Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen.

19 Die adriatische Mikroplatte (IDNDR)
Frage: Wo ist die derzeit aktive nördliche Be-randung dieser Mikroplatte (periadriatische Naht) Geschichtlich: Bergsturz Dobratsch, Erdbeben in Friaul, Erdbeben Bovec Das Projekt „Krustendynamik“ verfolgt seit 1993 im Rahmen von IDNDR diese Fragestellung Erstvermessungen 1993 und verdichtet 1994 und 1995 (Nullmessungen) Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen.

20 Die adriatische Mikroplatte (IDNDR)
Frage: Wo sind die nächsten Erdbeben zu erwarten ? Nach dem geschichtlichen „Südtrend“ scheint sich der aktive Teil entlang der Idrija Falte nach Osten zu bewegen, mit Zielrichtung Ljubljana. Daher konzentriert sich die Überwachungstätig-keit derzeit auf Westslowenien und den Apennin (Umbrien) Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen.

21 Das österreichische Überwachungsnetz
Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen.

22 Das österreichische Überwachungsnetz
Graz – Lustbühel Pfänder - Bregenz Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen.

23 Das österreichische Überwachungsnetz
Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen. Hafelekar Patscherkofel

24 Das österreichische Überwachungsnetz
Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen. Reisseck Gaisberg - Salzburg

25 Das österreichische Überwachungsnetz
Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen. Rottenmann Hahnenkamm - Kitzbühel

26 Das österreichische Überwachungsnetz
Was machen wir mit den Daten: Datenfluss und Berechnungen Automatischer Transfer nach Graz ( 1 h und 24 h) Tägliche und wöchentliche Koordinatenberechnun-gen Zeitreihen, welche die Koordinatenänderungen der Stationen über lange Zeiträume dokumentieren Analyse der Zeitreihen Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen.

27 Das österreichische Überwachungsnetz
Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen. Zeitreihe für Graz-Lustbühel

28 Nouvel --- GPS/Laser/VLBI
Bewegungsmodelle bisher: Geschichte, Geologie, Geophysik, Seismik (Genauigkeit etwa 2 cm/Jahr) Bewegungsmodelle heute: Aus Satellitenmessungen (Genauigkeit 2-5 mm/Jahr) Entscheidung für Europa (Juni 2001): Die Geschwindigkeiten abgeleitet aus den Änderungen in den Referenzsystemen ersetzen die Modellgeschwindigeiten) Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen.

29 Nouvel --- GPS/Laser/VLBI
Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen. Eurasische/Amerikanische Kontinentalplatte

30 Nouvel --- GPS/Laser/VLBI
Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen. Adriatische Mikroplatte

31 Nouvel --- GPS/Laser/VLBI
Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen. Hebungserscheinungen in Skandinavien

32 GPS-Höhen -- Meteorologie
Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen. Zeitreihe Graz – GPS-Höhen

33 GPS-Höhen -- Meteorologie
Die Satellitensignale werden durch den Einfluss der Ionosphäre und der Troposphäre (Druck, Temperatur, Feuchte) systematisch verzögert. Dieser Einfluss schlägt sich in der Höhenkomponen-te nieder. Druck kann ausreichend modelliert werden, Feuchte und Höhe sind stark korreliert. Höhenänderungen sind statisch, Feuchteänderungen dynamisch – Dekorrelierung möglich Anwendung: Schätzung des Wasserdampfgehaltes über der Station – Nutzung dieses Produktes für digitale Wettervorhersagemodelle. Erforderlich: Quasi-Echtzeit Bestimmung im halb- oder einstündigen Takt. Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen.

34 GPS-Höhen -- Meteorologie
Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen.

35 GPS-Höhen -- Meteorologie
Ziel: Verbesserung der Höhenbestimmung um einen Faktor 3 zur genaueren Bestimmung von Hebungen und Senkungen. Messungen bis in Horizontnähe (5 Grad) ; L2 ? Messungen von meteorologischen Bodendaten für die Klimaforschung. Lieferung von halbstündigen Schätzungen der summarischen Verzögerung in Zenitrichtung Einführung von elevationsabhängigen Modellen (Gradienten). Schätzung der Abhängigkeit vom Azimut (vor allem bei Stationen mit unterschiedlicher Umgebung – e.g. Küstenstationen) Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen.

36 Fallstudie Bovec-Tolmin (1998)
Warum wurde dieses Gebiet ausgewählt ? Nullmessungen 1994 und 1995 Erdbeben im Gebiet Bovec-Kobarid am Ostersonntag 1998 mit starken Zerstörungen Nachmessungen und weitere Verdichtung des Netzes im August 1998 Genauigkeit der Auswertung: besser als 5 mm in der Lage. Ergebnisse: Signifikante, jedoch unterschiedliche Horizontalbewegungen von bis zu 2.5 cm in 3 Jahren Feststellung von Geschwindigkeitsgradienten (Beschleunigungen, Energietransfer) Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen.

37 Fallstudie Bovec-Tolmin (1998)
Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen. Im Bereich Westslowenien und Friaul gemessene Stationen

38 Fallstudie Bovec-Tolmin (1998)
Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen. Nachgemessene Stationen (rot) Neu gemessene Stationen (grün)

39 Fallstudie Bovec-Tolmin (1998)
Rot: Lageänderungen Blau: Höhenänderungen Skalierung: Rot (RIBN) ent- spricht 2.5 cm Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen.

40 Fallstudie Hafelekar (Innsbruck)
Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen.

41 Fallstudie Hafelekar (Innsbruck)
Periodische Lageänderungen mit saisonaler Abhängigkeit (max 2 cm) Was ist der Grund ? Stabilität des Betonfundamentes Stabilität des Gipfelaufbaues Bewegung der Nordkette als Teil oder als Gesamtes Die identisch ausgestattete Zwillingsstation am Patscherkofel zeigt keine Bewegungen Die gemessenen Bewegungen wurden relativ zu 2 unabhängigen Stationen fast identisch festgestellt. Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen.

42 Fallstudie Hafelekar (Innsbruck)
ddddd Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen.

43 Fallstudie Hafelekar (Innsbruck)
Notwendige Maßnahmen (IDNDR Projekt) Stabile Vermarkung von 3 zusätzlichen Messstationen im Gipfelbereich (Fundament), am Hafelekarsattel (Gipfelaufbau) und auf der Seegrube (Nordkette) Messungen während 2 Jahren im Vierteljahrestakt (24 Stunden) Erste Messungen im Oktober 2001 Lehre: Die Überwachung der lokalen Stabilität der Antenne ist entscheidend für eine sichere geodynamische Interpretation. Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen.

44 Das EU Projekt CERGOP-2/Environment
Plattentektonik (allgemein) Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen.

45 Das EU Projekt CERGOP-2/Environment
Bestimmung eines Geschwindigkeitsfeldes in 13 Ländern der Zentraleuropäischen Initiative als Grundlage für geodynamische Untersuchungen Ermittlung des Spannungsfeldes sowie der Mechanismen, die zu Energieaufbau führen (als Grundlage für mögliche Erdbebenprädiktion und Frühwarnung Methode: GPS-Messungen ( Stationen); Auswertungen; lokale Analysen; Filterung von Zeitreihen; lokale Untersuchungen in 7 ausgewiesenen, seismisch aktiven Regionen; höchste Sorgsamkeit. Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen. Die Messung des Millimeters wird bald Realität sein. Diese Genauigkeit über eine Dekade zu halten, das ist das Problem.

46 Schlussfolgerungen und Zukunft
Während der letzten Dekade und vor allem der letzten 5 Jahre konnte die Genauigkeit der Koordinatenbestim-mung über GPS in den mm-Bereich verschoben werden. Plattenbewegungen von unter 5 mm/Jahr können damit bereits in kurzen Zeiträumen festgestellt werden. Modelle werden durch aktuelle gesicherte Messungen ersetzt. Die Frage „what and where“ geht einer befriedigenden Lösung entgegen, die Frage „why and how“ steht nun im Vordergrund aller weiteren Bemühungen. Grüß Gott, mein Name ist Thomas Pany und werde mich bemühen Ihnen in den nächsten Minuten die wissenschaftlichen Aspekte von dGPS näher zu bringen.