Podcasts about seismologie

Die Erde brummt. Das hören wir nicht, aber sie tut es trotzdem. Warum sie es tut und was wir daraus lernen können, erfahrt ihr in der neuen Folge der Sternengeschichten. Wer den Podcast finanziell unterstützen möchte, kann das hier tun: Mit PayPal (https://www.paypal.me/florianfreistetter), Patreon (https://www.patreon.com/sternengeschichten) oder Steady (https://steadyhq.com/sternengeschichten

Seismologie - Viel mehr als Erdbebenforschung ; Haare glätten oder flechten ; Warum diverses Spielzeug? ; Elektroautos - kommt jetzt die Natriumbatterie? ; Terra Preta aus Hameln? - Klima-positive Erde aus Abfall ; Dehnen beim Sport - was bringt mir das? ; Anlass zur Sorge - Erste Studie zum assistierten Suizid liegt vor ; Speiseöle - Wann sind sie gesund? ; Moderation: Martin Winkelheide. Von WDR 5.

Hoe is de stemming in Den Haag een week na de stemming over de motie van wantrouwen tegen het kabinet? De motie haalde het niet, maar helemaal overgaan tot de orde van de dag lukt óók niet, merken Joost en Xander.  Joost ontpopt zich als politiek seismoloog. De verkiezingen van de Provinciale Staten waren een aardbeving het gedoe rondom het CDA en het uitslagendebat waren de naschokken en nu wordt opnieuw spanning opgebouwd naar een politieke beving. Hoe snel die zal komen is de vraag, nu het volgende probleem zich in de vorm van hogere migratiecijfers alweer aangediend heeft. En dan moeten er óók nog coalitieknopen worden doorgehakt voor het klimaat... In de Wandelgangen aandacht voor de vraag of mobieltjes verboden moeten worden in de klas. Welke Kamerleden laten zich daarover informeren en hoe lang zouden zij zelf zonder hun telefoon kunnen? De heren werpen ook een blik in de provincies, waar BBB in elke provincie het voortouw neemt een coalitie te vormen. Dat gaat in de ene provincie makkelijker dan de andere, en is ook een dankbaar onderwerp voor de voorspelling, waarin Joost nog een extra oud puntje hoopt te scoren. Luisteren dus! Wil je de podcast live meemaken? Ga dan naar https://podcastevent.npo.nl/ voor kaartjes voor het NPO Podcastevent op 14 mei, met een speciale aflevering van De Stemming! 

Urban, Karlwww.deutschlandfunkkultur.de, BreitbandDirekter Link zur Audiodatei

Durch den Zusammenstoß einer anderen Galaxie mit unserer Milchstraße wurden Sterne erschaffen, die ganz besondere Frequenzen aussenden. Diese Frequenzen werden mit Hilfe von Astroseismologie in Töne umgewandelt. Von Sven Dröge

Im Gipfel des 2592 Meter hohen Hochvogel-Bergs im Allgäu klafft ein Riss von 5 Metern Breite und 30 Metern Länge. Dieser Riss verändert sich ständig. Das haben Forscher des Geoforschungszentrums Potsdam herausgefunden. Doch nicht nur seismische Bewegungen, sondern auch der Klimawandel macht den Bergen zu schaffen. Die Forschungen sind daher eine Art Frühwarnsystem. Ein Bericht von rbb-Wissenschaftsreporter Peter Kaiser.

Wir fangen mit einem Quiz an der direkt in die Geschichte aus der Astronomie übergeht, die diesmal von Florian erzählt wird. Sie handelt von Saturn. Und der Frage wie man aus der Beobachtung seiner Ringe mehr über das Innere des Planeten herausfinden kann. Was überraschenderweise tatsächlich funktioniert und der Welt das wunderbare Wort “Kronoseismologie” beschert hat! Am Ende beantworten wir dann noch die Frage: “Wo beginnt der Himmel?

Gestern haben wir euch berichtet, dass die Erde derzeit weniger Vibrationen ausgesetzt ist. Aber wie misst man überhaupt Erdvibrationen? Die Antwort sind Seismologen, die mit ihrem Fachgebiet, der Seismologie, messen, in welchem Ausmaß sich die Erde bewegt. Sind deine Affirmationen auch so angelegt, dass sie deine Welt wackeln lassen? Dass sie alles verändern? Oder dümpelt […]

Heute habe ich im Weihnachtspecial die große Ehre meinen Lernbuddy Martin vorzustellen. Schon in einigen Folgen habe ich von ihm erzählt und von den großen Vorteilen einer Lernbuddyschaft erzählt. Martin hat erst kürzlich seine Doktorarbeit abgegeben und Geophysik in Potsdam studiert. Er erzählt, was seine Beweggründe waren, genau diesen Studiengang zu studieren und was sich beim Lernen bei Ihm bewährt hat. Insbesondere dann, wenn du gerade vor der Wahl stehst, Deinen Studiengang oder Deine Ausbildung auszusuchen, wird diese Folge für Dich lehrreich sein. Auch wenn Du damit liebäugelst, einen naturwissenschatlichen Studiengang auszuwählen. Du erfährst außerdem: • Worauf Du schauen kannst, wenn Du Dir in Deiner Studiengangswahl unsicher bist • Was Geophysik eigentlich ist

Mam wëssenschaftlechen Direkter vum ECGS, dem Europäeschen Zentrum fir Geodynamik a Seismologie, goufe mer gewuer wéi eng Aktivitéiten an Analysen an deem Beräich hei zu Lëtzebuerg geschéien. Zu Walfer gëtt et en ënnerierdesche Laboratoire an deem héichpräzis Äerdbiewe-Miessunge gemaach ginn.  Wéi héich ass de Risiko heiheem, dass de Buedem wackelt, a wéi gesäit et an de Regiounen ronderëm de Grand-Duché aus? Mëttlerweil huet den ECGS 17 Miessstatiounen a 15 GPS-Statiounen weltwäit a schafft och an Afrika, ronderëm de Vulkan Nyiragongo.

Mam wëssenschaftlechen Direkter vum ECGS, dem Europäeschen Zentrum fir Geodynamik a Seismologie, goufe mer gewuer wéi eng Aktivitéiten an Analysen an deem Beräich hei zu Lëtzebuerg geschéien. Zu Walfer gëtt et en ënnerierdesche Laboratoire an deem héichpräzis Äerdbiewe-Miessunge gemaach ginn.  Wéi héich ass de Risiko heiheem, dass de Buedem wackelt, a wéi gesäit et an de Regiounen ronderëm de Grand-Duché aus? Mëttlerweil huet den ECGS 17 Miessstatiounen a 15 GPS-Statiounen weltwäit a schafft och an Afrika, ronderëm de Vulkan Nyiragongo.

Wie Astronomen mithilfe von Schwingungen in Sternen auf den inneren Aufbau der Himmelskörper schließen, erklärt Saskia Hekker vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen in dieser Folge.

Schwerpunkt: Christine Thomas von der Universität Münster erklärt, wie sich mit seismischen Wellen der innere Aufbau der Erde erforschen lässt || Nachrichten: Gravitationswellen von verschmelzenden Neutronensternen empfangen | Origami gegen Verkehrslärm | Hummeln fliegen auf blaues Streulicht

Stephanie Wollherr hat ihr Mathestudium am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) absolviert und in unserer Arbeitsgruppe die Abschlussarbeit im Kontext von numerischen Methoden für Wellengleichungen geschrieben. Damals hat Gudrun Thäter sie aus dem Podcastgespräch verabschiedet mit dem Wunsch, in einigen Jahren zu hören, was sie in der Zwischenzeit mathematisches tut. Was wie eine Floskel klingen mag, hat nun zum ersten Mal tatsächlich stattgefunden - ein Gespräch zur Arbeit von Stephanie in der Seismologie an der Ludwig-Maximillians-Universität (LMU) in München. In der Geophysik an der LMU wurde in den letzten 10 Jahren eine Software zur Wellenausbreitung entwickelt und benutzt, die immer weiter um simulierbare Phänomene ergänzt wird. Stephanie arbeitet an Dynamic Rupture Problemen - also der Simulation der Bruchdynamik als Quelle von Erdbeben. Hier geht es vor allem darum, weitere physikalische Eigenschaften wie z.B. Plastizität (bisher wurde meist vorausgesetzt, dass sich das Gestein elastisch verformt) und neue Reibungsgesetze zu implementieren und in Simulationen auf ihre Wirkung zu testen. Als Basis der Simulationen stehen zum einen Beobachtungen von Erdbeben aus der Vergangenheit zur Verfügung, zum anderen versucht man auch durch Laborexperimente, die aber leider ganz andere Größenskalen als die Realität haben, mögliche Eigenschaften der Bruchdynamik miteinzubeziehen. Die Daten der Seimsologischen Netzwerke sind zum Teil sogar öffentlich zugänglich. Im Bereich Dynamic Rupture Simulationen kann man eine gewisse Konzentration an Forschungskompetenz in Kalifornien feststellen, weil dort die möglicherweise katastrophalen Auswirkungen von zu erwartenden Erdbeben recht gegenwärtig sind. Das South California Earthquake Center unterstützt zum Beispiel unter anderem Softwares, die diese Art von Problemen simulieren, indem sie synthetische Testprobleme zur Verfügung stellen, die man benutzen kann, um die Ergebnisse seiner Software mit anderen zu vergleichen. Prinzipiell sind der Simulation von Bruchzonen bei Erdbeben gewissen Grenzen mit traditionellen Methoden gesetzt, da die Stetigkeit verloren geht. Der momentan gewählte Ausweg ist, im vornherein festzulegen, wo die Bruchzone verläuft, zutreffende Reibungsgesetze als Randbedingung zu setzen und mit Discontinuous Galerkin Methoden numerisch zu lösen. Diese unstetig angesetzten Verfahren eignen sich hervorragend, weil sie zwischen den Elementen Sprünge zulassen. Im Moment liegt der Fokus darauf, schon stattgefundene Erbeben zu simulieren. Leider sind auch hier die Informationen stets unvollständig: zum Beispiel können schon vorhandenen Bruchzonen unterhalb der Oberfläche unentdeckt bleiben und auch das regionale Spannungsfeld ist generell nicht sehr gut bestimmt. Eine weitere Herausforderung ist, dass die Prozesse an der Verwerfungszone mit sehr hoher Auflösung (bis auf ein paar 100m) gerechnet werden müssen, während der Vergleich mit Werten von Messstationen, die vielleicht einige 100 km entfernt sind einen sehr großen Simulationsbereich erfordert, was schnell zu einer hohen Anzahl an Elementen führt. Die Rechnungen laufen auf dem SuperMUC Supercomputer am LRZ in Garching und wurden durch eine Kooperation mit der Informatik an der TUM deutlich verbessert. Discontinuous Galerkin Verfahren haben den großen Vorteil, dass keine großen, globalen Matrizen entstehen, was eine Parallelisierung relativ einfach macht. Auf der anderen Seite kommen durch die element-lokale Kommunikation viele kleinere Matrix-Vektor Produkte vor, die grundlegend optimiert wurden. Ein weiterer Aspekt der Zusammenarbeit mit der TUM beschäftigte sich zum Beispiel mit der zu verteilenden Last, wenn für einige Elemente nur die Wellengleichung und für andere Elemente zusätzlich noch die Bruchdynamik gelöst werden muss. Auch bei der Input/Output Optimierung konnten die Informatiker willkommene Beiträge leisten. Dieser Beitrag zeigt die Notwendigkeit von interdisziplinärer Zusammenarbeit zwischen Mathematiker, Geophysikern und Informatikern, um Erdbeben und die Dynamik ihrer Quelle besser zu verstehen. Literatur und weiterführende Informationen A. Heinecke, A. Breuer, S. Rettenberger, M. Bader, A. Gabriel, C. Pelties, X.-K. Liao: Petascale High Order Dynamic Rupture Earthquake Simulations on Heterogeneous Supercomputers, proceedings of the International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis SC14, 3–15, 2014. A.-A. Gabriel, E. H. Madden, T. Ulrich, S. Wollherr: Earthquake scenarios from Sumatra to Iceland - High-resolution simulations of source physics on natural fault systems, Poster, Department of Earth and Environmental Sciences, LMU Munich, Germany. S. Wollherr, A.-A. Gabriel, H. Igel: Realistic Physics for Dynamic Rupture Scenarios: The Example of the 1992 Landers Earthquake, Poster, Department of Earth and Environmental Sciences, LMU Munich. J. S. Hesthaven, T. Warburton: Nodal discontinuous Galerkin methods: algorithms, analysis, and applications, Springer Science & Business Media, 2007. M. Dumbser, M. Käser: An arbitrary high-order discontinuous Galerkin method for elastic waves on unstructured meshes—II. The three-dimensional isotropic case, Geophysical Journal International, 167(1), 319-336, 2006. C. Pelties, J. de la Puente, J.-P. Ampuero, G. B. Brietzke, M. Käser, M: Three-dimensional dynamic rupture simulation with a high-order discontinuous Galerkin method on unstructured tetrahedral meshes, Journal of Geophysical Research, 117(B2), B02309, 2012. A.-A. Gabriel: Physics of dynamic rupture pulses and macroscopic earthquake source properties in elastic and plastic media. Diss. ETH No. 20567, 2013. K. C. Duru, A.-A. Gabriel, H. Igel: A new discontinuous Galerkin spectral element method for elastic waves with physically motivated numerical fluxes, in WAVES17 International Conference on Mathematical and Numerical Aspects of Wave Propagation, 2016. Weingärtner, Mirjam, Alice-Agnes Gabriel, and P. Martin Mai: Dynamic Rupture Earthquake Simulations on complex Fault Zones with SeisSol at the Example of the Husavik-Flatey Fault in Proceedings of the International Workshop on Earthquakes in North Iceland, Husavik, North Iceland, 31 May - 3 June 2016. Gabriel, Alice-Agnes, Jean-Paul Ampuero, Luis A. Dalguer, and P. Martin Mai: Source Properties of Dynamic Rupture Pulses with Off-Fault Plasticity, J. Geophys. Res., 118(8), 4117–4126, 2013. Miloslav Feistauer and Vit Dolejsi: Discontinuous Galerkin Method: Analysis and Applications to compressible flow Springer, 2015. Podcasts S. Wollherr: Erdbeben und Optimale Versuchsplanung, Gespräch mit G. Thäter im Modellansatz Podcast, Folge 012, Fakultät für Mathematik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2013.

Schwerpunkt: Friedemann Wenzel vom Karlsruher Institut für Technologie über eine Technik, mit der sich kurzfristig vor bevorstehenden Erdstößen warnen lässt || Nachrichten: Staubring um Schwarzes Loch erlaubt Entfernungsbestimmung | Van-der-Waals-Kraft neu vermessen | Neues passives Kühlsystem funktioniert auch bei Sonnenwetter || Veranstaltungen: Stuttgart | Würzburg | Physik im Advent

Schwerpunkt: Thomas Forbriger vom Geowissenschaftlichen Gemeinschaftsobservatorium in Schiltach über moderne Seismologie und die Struktur der Erde || Nachrichten: Rekordmaterial für mehr Strom aus Abwärme | Gravitationslinse macht Galaxie im jungen Kosmos sichtbar | Chemische Bindungen sichtbar gemacht || Veranstaltungen: Göttingen | Hamburg | Ulm

Warten auf "The Big One": Wie Erdbeben urbane Regionen treffen könnten

Die vorliegende Arbeit behandelt zwei unterschiedliche Anwendungen aus dem Bereich der numerischen Seismologie: Das erste Thema umfasst die Entwicklung und Anwendung eines Programms zur Berechnung der lokalen Wellenausbreitung in seismischen Störungszonen (Fault Zones) mit spezieller Fokussierung auf geführte Wellen (Trapped Waves). Dieser Wellentyp wird an vielen Störungszonen beobachtet und aus seinen Eigenschaften können Informationen über die jeweilige Tiefenstruktur abgeleitet werden. Das zweite Thema dieser Arbeit behandelt die Entwicklung und Anwendung zweier Verfahren zur Berechnung der globalen Wellenausbreitung, also der Ausbreitung seismischer Wellen durch die gesamte Erde einschließlich des äußeren und inneren Erdkerns. Die verwendeten Methoden ermöglichen es, kleinräumige Strukturen in großen Tiefen wie zum Beispiel die Streueigenschaften des Erdmantels oder die kleinskalige Geschwindigkeitsstruktur an der Kern-Mantelgrenze in knapp 2900 km Tiefe zu untersuchen. Wellenausbreitung in seismischen Störungszonen: Seismische Störungszonen, wie zum Beispiel der San Andreas Fault in Kalifornien, zeigen auf beeindruckende Weise, wie die Gestalt der Erdoberfläche durch seismische Aktivität als Folge tektonischer Prozesse geprägt wird. Die genaue Kenntnis der Tiefenstruktur einer Störungszone hingegen bietet zusätzlich einen Einblick in die vergangene Seismizität, die die Struktur der jeweiligen Störung geprägt hat. Neben den tektonischen Eigenschaften einer Region lassen sich aus der Tiefenstruktur auch Voraussagen über Häufigkeit und zu erwartende Stärke zukünftiger Erdbeben ableiten. Da Erdbeben vorzugsweise in solchen Störungszonen auftreten, ist eine möglichst genaue Kenntnis der Geometrie einer Schwächezone wichtig, um Regionen mit erhöhtem Gefährdungspotenzial zu erkennen. Für die Untersuchung der Tiefenstruktur einer Störungszone stehen in vielen Fällen ausschließlich Messungen von der Erdoberfläche zur Verfügung, etwa von seismischen Netzen, die in unmittelbarer Umgebung oder direkt auf einer Störung platziert wurden. Ereignet sich nun ein Erdbeben in einigen Kilometern Tiefe innerhalb der Störungszone, breitet sich ein Teil der angeregten seismischen Wellen durch die gesamte Störungszone bis zur Erdoberfläche aus, wo sie registriert werden. Die aufgezeichneten Signale werden somit entlang ihres gesamten Laufweges durch die Struktur der Störungszone beeinflusst, was die Ableitung der tiefenabhängigen Struktur aus den Messdaten erschwert. Um trotzdem ein genaues seismisches Abbild einer Störungszone zu bekommen, analysiert man unterschiedliche Wellentypen im Seismogramm, wodurch ein Maximum an Strukturinformation abgeleitet werden kann. Einer dieser Wellentypen, der sich durch besondere Eigenschaften auszeichnet, ist die geführte Welle (Trapped Wave). Diese entsteht, wenn eine Störungszone einen ausgeprägten vertikal ausgedehnten Bereich drastisch reduzierter seismischer Ausbreitungsgeschwindigkeit (Low Velocity Layer) und nicht zu komplexer Geometrie besitzt, der als seismischer Wellenleiter wirkt. In einem solchen Wellenleiter kann sich eine geführte Welle ausbreiten, die als mit Abstand stärkstes Signal an der Erdoberfläche registriert wird, also deutlich stärkere Bodenbewegungen hervorruft als etwa die direkte Welle. Dieser Verstärkungseffekt hat unter anderem Konsequenzen für die Abschätzung der seismischen Gefährdung in der Nähe einer Störungszone, zum Beispiel wenn die Störungszone durch dicht besiedeltes Gebiet verläuft. Geführte Wellen beinhalten aufgrund ihrer hohen Sensitivität bezüglich der Eigenschaften von Niedergeschwindigkeitszonen Strukturinformationen, die aus anderen Wellentypen nicht abgeleitet werden können. Daher leistet das Verständnis dieses Wellentyps einen wichtigen Beitrag für die Ableitung möglichst vollständiger Modelle von Störungszonen. Ausbreitung von SH- und P-SV Wellen in Erdmantel und der ganzen Erde: Das allgemeine Verständnis der Struktur und Dynamik des tiefen Erdinneren basiert zu einem großen Teil auf den Ergebnissen der globalen Seismologie. Im Gegensatz zum ersten Teil dieser Arbeit haben diese Erkenntnisse keine unmittelbare Auswirkung auf unser tägliches Leben. Jedoch liefert die Kenntnis des inneren Aufbaus der Erde wichtige Erkenntnisse für die geophysikalische Grundlagenforschung bis hin zum Verständnis der Entstehungsgeschichte der Erde und unseres Planetensystems. Die Modellierung der globalen seismischen Wellenausbreitung unterscheidet sich von der lokalen Modellierungen in zwei wesentlichen Punkten: (1) die wesentlich größere Ausdehnung globaler Modelle, welche die gesamte Erde oder zumindest große Teile des Erdinnern beinhalten, und (2) der Eigenschaft seismischer Wellen, sich im globalen Maßstab hauptsächlich in der Ebene auszubreiten, die durch den Großkreis zwischen Quelle und Empfänger aufgespannt wird. Beide Punkte legen nahe, zur Verringerung des Rechenaufwands eine Symmetriebedingung einzuführen. In dieser Arbeit wird durch die Formulierung von Wellengleichung und Modell in einem sphärisch-achsensymmetrischen Koordinatensystem der – im globalen Maßstab im Allgemeinen geringe – Anteil von Variationen der seismischen Parameter und von Wellenfeldanteilen orthogonal zur Großkreisebene vernachlässigt. Diese Beschränkung führt zu einer enormen Einsparung an Rechenressourcen, da das zu berechnende seismische Wellenfeld nur noch zwei Dimensionen aufspannt. Eine Folge der Achsensymmetrie ist die Aufspaltung des seismischen Wellenfeldes in einen SH- und einen P-SV Anteil. Beide Wellenfeldanteile sind voneinander entkoppelt und breiten sich in unterschiedlichen Regionen des Erdinneren aus. Zur Berechnung des SH- und des P-SV Wellenfeldes wurden daher in dieser Arbeit zwei separate Programme SHaxi und PSVaxi entwickelt. Kapitel 3 behandelt die Berechnung des globalen SH Wellenfeldes für Achsensymmetrische Geometrien mit dem im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Programm SHaxi. Das SH Wellenfeld besteht aus horizontal polarisierten Scherwellen, die sich in guter Näherung ausschließlich im Erdmantel, also zwischen Erdoberfläche und Kern-Mantelgrenze ausbreiten. Somit muss nur der Erdmantel als Modellraum abgebildet werden, was die Diskretisierung des Modells und die Implementierung der Wellengleichung deutlich vereinfacht. Um eine Anwendung auf modernen Parallelcomputern mit verteilter Speicherarchitektur zu ermöglichen, wurde der Modellraum durch vertikale Schnitte in gleichgroße Segmente geteilt, die von den einzelnen Elementen (Knoten) eines Parallelrechners getrennt bearbeitet werden können. Das Wellenfeld in den Randbereichen dieser Segmente muss dabei nach jedem Zeitschritt explizit zwischen benachbarten Knoten ausgetauscht werden, um die Ausbreitung durch das gesamte Modell zu ermöglichen. Ein wesentlicher Aspekt des Kapitels ist die Verifikation des Verfahrens unter besonderer Berücksichtigung der implementierten Ringquelle. Durch einen Vergleich mit analytisch berechneten Seismogrammen werden die Eigenschaften der implementierten achsensymmetrischen Ringquelle diskutiert und es wird gezeigt, dass das Programm korrekte Seismogramme berechnet, die mit einer realistischen Double-Couple Quelle vergleichbar sind. Abschließend werden bisherige Anwendungen des Programms gezeigt: (1) die Modellierung von Streuung im gesamten Erdmantel und (2) die Untersuchung von kleinskaliger Topographie der D“ Schicht im untersten Erdmantel. Kapitel 4 behandelt das Gegenstück des im vorherigen Kapitel behandelten Verfahrens: Das Programm PSVaxi zur Berechnung des globalen P-SV Wellenfeldes für achsensymmetrische Geometrien. Im Gegensatz zum SH Wellenfeld breitet sich das P-SV Wellenfeld nicht nur im Erdmantel sondern auch im äußeren und inneren Erdkern aus. Dies erforderte eine Erweiterung des Modellraums bis praktisch zum Erdmittelpunkt, die sich mit dem im SH Fall verwendeten gleichförmigen Gitter aufgrund von Grundsätzlichen Stabilitätsproblemen des verwendeten Finite Differenzen Verfahrens nicht durchführen lässt. Um diesen zusätzlichen Modellraum zu erschließen wurde eine Mehrgebietsmethode (Multi-Domain Method) implementiert. Diese füllt zusätzliche Tiefenbereiche mit neuen, jeweils gleichförmigen Gittern (Domains) aus, deren Gitterabstände an den jeweiligen Tiefenbereich angepasst sind, was für die notwendige Stabilität des Verfahrens sorgt. Zusätzlich zur tiefenabhängigen Aufteilung des Modellraumes in gleichförmige Gitter wurde eine Parallelisierung vorgenommen, um das Programm auf Parallelcomputern nutzen zu können. Dazu wurde der Modellraum durch horizontale Schnitte in einzelne Segmente zerlegt, die – analog zu den vertikalen Schnitten bei der SHaxi Parallelisierung – von den einzelnen Knoten eines Parallelrechners bearbeitet werden können. Die Kombination von Mehrgebietsmethode und Segmentierung führt zu einem recht aufwendigen Algorithmus, erlaubt jedoch die Berechnung des hochfrequenten globalen Wellenfeldes durch die ganze Erde auf Parallelrechnern mit vergleichsweise geringem Rechenaufwand. Erste Anwendungen des PSVaxi Programms werden am Ende des Kapitels diskutiert: (1) eine exemplarische Modellierung der Wellenausbreitung in einer angenommenen D“ Schicht mit Topographie (2) eine Studie des Einflusses von Niedergeschwindigkeitszonen mit Topographie auf seismische Phasen, die durch den untersten Mantel und den äußeren Kern verlaufen und (3) eine Arbeit, die die Streueigenschaften des Mantels aus an der Kern-Mantelgrenze diffraktieren Wellen ableitet.

Diese Arbeit behandelt den Effekt von Plumes im Erdmantel auf teleseismische Wellenfelder, also auf Wellen, die in größerer Entfernung von Erdbeben zu beobachten sind. Mantel-Plumes sind der geläufigen Vorstellung nach säulen- bzw. pilzförmige Gebilde in denen heißeres Mantelmaterial wegen des Dichteunterschieds zum umgebenden Mantel aufsteigt und nahe der Erdoberfläche Intraplattenvulkanismus erzeugt, mit Hawaii als klassischem Beispiel. Solche Plumes wurden vor langer Zeit postuliert und sind weithin in den Geowissenschaften akzeptiert. Dennoch tat sich die Seismologie, als die Disziplin, die die hochauflösendsten Bilder des Erdinnern liefert, schwer, eindeutige Abbildungen von Plumes zu liefern, welche die Existenz der in den letzten Jahren vermehrt kontrovers diskutierten Plumes beweisen könnten. Dies liegt in erster Linie am geringen Durchmesser der Plumes bzw. dessen Verhältnis zu den Wellenlängen, die typischerweise in der globalen Seismologie betrachtet werden. Da nämlich die erwartete Größe der Plumes in der Größenordnung der Wellenlängen liegt, versagt die weithin verwendete Strahlentheorie. Deshalb wurden in der jüngsten Vergangenheit tomographische Methoden entwickelt, die der Wellennatur der Erdbebenwellen gerecht wird. Mit einer solchen tomographischen Studie konnten die Strukturen im Erdinnern unter Bereichen, wo man Plumes erwartet, bereits deutlicher und schärfer abgebildet werden, und eine Interpretation der Bilder im Sinne von Plumes wurde plausibler. Dennoch herrschen bei Seismologen - insbesondere bei der Planung von Experimenten zur Untersuchung von Plumes - immer noch strahlentheoretische Vorstellungen vor. Systematische Untersuchungen des Wellenfeldeffektes von Plumes gab es bislang nicht. Diese Arbeit macht sich daran, diese Lücke zu schließen. In ihr werden 3D-Computermodellierungen von globaler Wellenausbreitung durch einfache Modelle von Plumes, die sich in größeren Entfernungen des Erdbebenherdes befinden, durchgeführt. Die Ergebnisse werden dargestellt in Form von Karten, die die Laufzeitunterschiede zwischen den Ankunftszeiten von Wellen die durch ein "ungestörtes" 1D-Erdmodell und denen, die durch Modelle mit Plume-Strukturen liefen, zeigen. Genau diese Laufzeitinformation wird von üblichen Tomographiestudien verwertet. Die so gewonnen "Laufzeitschatten" der Plumes unterscheiden sich - abhängig von dem Frequenzbereich der betrachteten Wellen - z.T. deutlich von den Laufzeiten, die die Strahlentheorie vorhersagt. So kommt es zum Beispiel durch Plumes, die Niedriggeschwindigkeitskörper darstellen, zu verfrühten Ankunftszeiten. Diese völlig unintuitive Beobachtung ist aber konsistent mit der Wellentheorie. Auch die Lage der Bereiche, in denen die Laufzeiteffekte auftreten, sowie die Stärke der Effekte unterscheiden sich deutlich von strahlentheoretischen Erwartungen. Diese Information kann in Zukunft dazu genutzt werden, Experimente zur Untersuchung von Plumes zu optimieren, was wünschenswert ist, da diese in der Regel sehr aufwändig sind. In der Arbeit werden auch Amplitudeneffekte der modellierten Plumes auf die Wellenfelder frequenzabhängig untersucht, allerdings ist hier eine unmittelbare Ausnutzung für Beobachtungen nicht gegeben, da die Effekte klein sind und Amplituden in der globalen Seismologie schlechter bestimmt bzw. mit solchen aus Referenzmodellen verglichen werden können. Signifikante Wellenformeffekte waren bei den verwendeten isotropen Plume-Modellen nicht zu beobachten. Die Untersuchungen sind eingebettet in eine umfassende Betrachtung des Problems der seismischen Abbildung von Plumes. Die Ergebnisse - obwohl durch die Verwendung eines nur von der Tiefe abhängigen Erdmodelle nicht plume-spezifisch – werden anhand des Island-Plumes dargestellt und in Zusammenhang mit den für diesen Plume offenen Fragestellungen diskutiert.