Podcasts about vulkanismus

STERNENGESCHICHTEN LIVE TOUR 2025! Tickets unter https://sternengeschichten.live Die Erde ist ein aktiver Planet (und u.a. nur deswegen lebensfreundlich). Das wissen wir aber noch gar nicht so lange und wir wissen es dank der Arbeit von Marie Tharp und ihren Karten des Meeresgrunds: 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)

Finn wundert sich, wie es sein kann, dass heißes Wasser direkt aus der Erde sprudelt – und Tobias und Peer gehen diesem faszinierenden Phänomen auf den Grund. In dieser Folge erfährst du, warum heiße Quellen und Geysire mit Vulkanismus zusammenhängen, wie sie entstehen und warum es dabei manchmal nach faulen Eiern riecht. Tobias berichtet von seinen Erlebnissen in Island und im Yellowstone Park – von beeindruckenden Wasserfontänen und dampfenden Landschaften bis hin zur praktischen Nutzung heißer Quellen für die Heizung. Wusstest du, dass der höchste Geysir der Welt über 400 Meter hoch war? Oder dass es in Deutschland sogar einen Kaltwasser-Geysir gibt? Hör rein und lass dich von der spannenden Welt der heißen Quellen und Geysire überraschen! Dein Wunder könnte der Star unserer nächsten Folge sein! Schicke uns eine Sprachnachricht an wunder@universum-bremen.de und vervollständige den Satz: "Für mich ist ein Wunder, dass …" Du möchtest mehr über das Universum® Bremen erfahren? Dann schau vorbei unter universum-bremen.de .

Altmayer, Christian www.deutschlandfunkkultur.de, Studio 9

Lorenzen, Dirk www.deutschlandfunk.de, Forschung aktuell

Lava und heiße Quellen in der Arktis: Am Meeresboden rund um den Nordpol wurden in den letzten Jahren zahlreiche Vulkane und Schwarze Raucher entdeckt. Eine echte Überraschung für die Fachwelt. Sie ermöglicht einen neuen Blick auf die geologischen Vorgänge in unserer Erde. (00:00:00) Intro (00:00:46) Begrüßung (00:01:37) Wie lief die Expedition ab? (00:03:48) Bilder vom Meeresgrund (00:05:25) Was sind „Blacksmoker“? (00:07:27) Was sind die neuen Erkentnisse der Expedition (00:14:31) Was ist in Zukunft geplant? (00:15:15) Verabschiedung Hier entlang geht's zu den Links unserer Werbepartner: https://detektor.fm/werbepartner/spektrum-der-wissenschaft >> Artikel zum Nachlesen: https://detektor.fm/wissen/spektrum-podcast-vulkane-arktis-nordpol

Lava und heiße Quellen in der Arktis: Am Meeresboden rund um den Nordpol wurden in den letzten Jahren zahlreiche Vulkane und Schwarze Raucher entdeckt. Eine echte Überraschung für die Fachwelt. Sie ermöglicht einen neuen Blick auf die geologischen Vorgänge in unserer Erde. (00:00:00) Intro (00:00:46) Begrüßung (00:01:37) Wie lief die Expedition ab? (00:03:48) Bilder vom Meeresgrund (00:05:25) Was sind „Blacksmoker“? (00:07:27) Was sind die neuen Erkentnisse der Expedition (00:14:31) Was ist in Zukunft geplant? (00:15:15) Verabschiedung Hier entlang geht's zu den Links unserer Werbepartner: https://detektor.fm/werbepartner/spektrum-der-wissenschaft >> Artikel zum Nachlesen: https://detektor.fm/wissen/spektrum-podcast-vulkane-arktis-nordpol

Lava und heiße Quellen in der Arktis: Am Meeresboden rund um den Nordpol wurden in den letzten Jahren zahlreiche Vulkane und Schwarze Raucher entdeckt. Eine echte Überraschung für die Fachwelt. Sie ermöglicht einen neuen Blick auf die geologischen Vorgänge in unserer Erde. (00:00:00) Intro (00:00:46) Begrüßung (00:01:37) Wie lief die Expedition ab? (00:03:48) Bilder vom Meeresgrund (00:05:25) Was sind „Blacksmoker“? (00:07:27) Was sind die neuen Erkentnisse der Expedition (00:14:31) Was ist in Zukunft geplant? (00:15:15) Verabschiedung Hier entlang geht's zu den Links unserer Werbepartner: https://detektor.fm/werbepartner/spektrum-der-wissenschaft >> Artikel zum Nachlesen: https://detektor.fm/wissen/spektrum-podcast-vulkane-arktis-nordpol

Der Jupitermond Io erzeugt einen Ring aus Plasma entlang seiner Umlaufbahn. Warum er das tut und was das mit der Kernfusion zu tun hat, erfahrt ihr in der neuen Folge der Sternengeschichten: https://astrodicticum-simplex.at/?p=36914 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)

Röhrlich, Dagmarwww.deutschlandfunk.de, Forschung aktuell

Die sieben Kontinente auf der Erde könnten in ein paar 100 Millionen Jahren zu einem großen Superkontinent werden. Wie passiert das? Die bewegen sich, das kann man durch GPS ziemlich genau messen. Die Kontinentränder bewegen sich derzeit zwischen ein und zehn Zentimetern pro Jahr. Das ist nicht rasend viel, wenn man bedenkt, wie groß die sind. Aber wir reden ja von Millionen Jahren, und Millionen von Zentimetern sind dann schon eine ganz andere Größenordnung. Es gab schon mal einen Superkontinent. Vor mindestens 300 Millionen Jahren gab es schon mal einen Kontinent, bei dem praktisch alle uns heute bekannten Landmassen verbunden waren. Die Idee, dass das so gewesen sein muss, ist schon recht alt. Als im 16. Jahrhundert die ersten halbwegs genauen Weltkarten entstanden sind, hat einer der Kartografen anhand der Küstenlinie von Südamerika und Westafrika geschlussfolgert, dass da wohl mal was zusammengehangen haben muss. Denn wenn man die Kontinente als Puzzlestücke nimmt und diese beiden zusammenlegt, dann sieht man eine ziemliche Passgenauigkeit. Und das gibt es woanders auch: Madagaskar beispielsweise hing ursprünglich am heutigen Afrika. Und als die Paläontologie entstand, also seit man ausgestorbene Pflanzen und Tiere aus alten Gesteinsschichten ausgräbt und datieren kann, hat man außerdem gesehen, dass gleiche Tier- und Pflanzenarten auf heute getrennten Kontinenten vorkamen. Die Evolutionstheorie ließe bei getrennten Lebensräumen größere Unterschiede erwarten. Inzwischen hat man sogar Saurierskelette in der Antarktis gefunden, die für wechselwarme Tiere definitiv ungeeignet wäre. Das heißt, die Antarktis muss als Kontinent früher wesentlich näher am Äquator gewesen sein. Wie und warum bewegen sich die Kontinentalplatten? Alexander von Humboldt glaubte, dass es einen katastrophalen Wasserdurchbruch gegeben haben müsse zwischen Afrika und Südamerika. Schon etwas früher hatte Benjamin Franklin vermutet, dass die Erdoberfläche als Kruste auf einer sehr dichten, zähen Flüssigkeit schwimmen würde. Damit wäre denkbar, dass sich Kontinente bewegen. Das ist relativ nahe an der Theorie des Österreichers Otto Ampferer, der postulierte, dass der flüssige Erdmantel unter der Erdkruste gewissermaßen aufwallt und dass diese Wallungen die Bewegungsenergie für die Kontinentalplatten liefern. Diese Theorie dominiert seit den 1960er Jahren als Erklärung für die von Alfred Wegener festgestellte Kontinentaldrift. Lässt sich vorhersagen, wohin sich die Platten bewegen? Das ist ein Schwachpunkt. Es gab vor einiger Zeit eine Untersuchung, in der geschaut wurde, warum Afrika und Südamerika nicht an einer anderen Stelle auseinandergezogen wurden. Denn es gibt auch eine alte Bruchzone von Libyen bis nach Nigeria. Und den neueren ostafrikanischen Grabenbruch vom Roten Meer bis zum Malawisee. Aktuelle Modelle sagen, dass sich dort die Erde weiter auseinanderschiebt, sodass irgendwann das Meer quer durch Afrika durchbrechen wird. Aber das dauert noch ein paar Millionen Jahre. Die Frage ist eh, ob es dann überhaupt noch Menschen gibt, die davon bedroht werden könnten. Könnten Menschen denn auf einem Superkontinent gut leben? Dessen Entstehung wäre auf jeden Fall mit erheblichen Veränderungen verbunden, die nach menschlichen Maßstäben katastrophal wären. Man muss zum Beispiel mit großräumigem Vulkanismus rechnen, der massive Erhöhungen der CO2-Konzentration der Erdatmosphäre zur Folge hätte, weit über dem, was wir bislang als menschliche Zivilisation verbrochen haben. Die mittlere Temperatur auf dieser entstehenden Superkontinentalplatte dürfte dann um die 40 Grad liegen. Das ist wahrscheinlich nur noch was für Echsen und Insekten.

Ein Ausbruch des Supervulkans hätte verheerende Folgen - nicht nur für die unmittelbare Umgebung. Nikolaus Nützel berichtet

Die Azoren, ein abgelegener Archipel in Mitten des Atlantiks, Heimat des höchsten Berges Portugals und Wetterküche Europas. In dieser Folge erforschen wir die Ursachen des Vulkanismus und besteigen sein höchstes Bauwerk – den 2351m hohen Pico. Wind und Wetter prägen die Inseln. Doch nicht nur diese. Hast du schon vom Azorenhoch gehört? Komm mit uns auf eine spannende Entdeckungsreise.- Episodenbild: Am Weg zum Pico, Fotoarchiv T. Renzler

Steffen, in den Berichten neulich zu den Waldbränden in Griechenland war manchmal von Brandstiftung die Rede, manchmal nicht. Kann sich der Wald denn ohne menschliche Brandstiftung, sei sie absichtlich oder fahrlässig, entzünden? Kann er. In den Weiten Sibiriens und Kanadas brennen hin und wieder Wälder fernab jeder Siedlung. Und vor einigen Jahren hat eine Untersuchung zum Brandgeschehen weltweit gezeigt, dass in Afrika viel mehr Brandherde existierten als etwa in Südamerika. Ein Großteil lag in den Trocken- und Feuchtsavannen, wo es reicht, wenn in der Trockenzeit ein Blitz einschlägt. Ich dachte, eine Entzündung durch Blitze ist trotzdem nicht sehr wahrscheinlich, weil es bei Gewittern meistens regnet. Bei uns schon. Im trocken-heißen Klima sind Trockengewitter aber häufiger. Es gab ja auch schon Waldbrände, als die Menschheit noch nicht die ganze Erde bevölkert hat. Die wurden im Wesentlichen durch Blitze und durch Vulkanismus ausgelöst. Wenn irgendwo Lava runterläuft, fackelt zuverlässig ab, was im Weg steht. Dagegen wird selbst in der Wüste zur Mittagszeit die Entzündungstemperatur von Holz eher nicht erreichbar sein, die liegt bei 230 Grad Celsius. In Ray Bradburys »Fahrenheit 451«, was knapp 233 Grad Celsius sind, geht es zwar um Papier, aber Holz ist offenbar dicht dran. Dann brauche ich kein Feuer zum Entzünden? Weder Flamme noch Funken. Das mussten die Portugiesen lernen, als sie für schnellen Gewinn bei der Holzverarbeitung auf Eukalyptus aus Australien setzten: Ätherische Öle, die manche Bäume bei großer Hitze ausdünsten, bilden mit Luftsauerstoff eine ziemlich explosive Mischung. Ein weiterer Grund, den Klimawandel in Schach zu halten. Auch wenn wir bei solchen Temperaturen noch nicht ganz sind. Da werden wir so schnell auch nicht hinkommen. Da müssten wir schon Verhältnisse wie auf der Venus haben – und dann sind uns Waldbrände egal, weil wir eh schon lange verkocht sind. Bei den Bränden hieß es aber auch, es gebe Hoffnung auf niedrigere Temperaturen und deswegen ein Nachlassen des Feuers. Brennt ein Wald bei 40 Grad schneller als bei 25 Grad? Nee, im Kern geht es um die Trockenheit. In der Schweiz zum Beispiel gab es in den letzten Jahren relativ viele Winterbrände auf Südhängen, also an Stellen, wo es durch Wind und Sonne besonders trocken ist. Und im Winter haben die meisten Leute eine Waldbrandgefahr nicht auf dem Schirm ... Die berühmte Kippe, die jemand aus dem Autofenster schmeißt, ist immer noch der Klassiker. Im Sommer oder an stark besonnten Stellen macht sich auch eine brennspiegelförmige Glasscherbe exzellent. Das berühmte Brennglas gibt es also auch. Aber wie wahrscheinlich ist es, dass dadurch Brände entstehen? Na, Flaschenscherben haben schon gute Voraussetzungen, wenn sie entsprechend liegen. Der Flaschenboden, zum Beispiel bei Sektflaschen, kann auch direkt als Linse dienen mit der starken Krümmung und dem dicken Glas. Da ist auch brennglasmäßig was zu holen. Schon vor 300 Jahren haben Leute mit großen Brennglaslinsen Metallschmelzen entwickelt. Heutzutage arbeiten solarthermische Kraftwerke damit, dass sie durch Brennspiegel an einem Punkt ein geeignetes Medium entsprechend erhitzen. Und die Wälder schützt man am effektivsten, indem man keine Menschen reinlässt? Wenn sie sich vernünftig verhielten, ginge es auch mit. Wir behaupten ja, vernünftige oder gar weise Menschen zu sein, Homo sapiens. Aber das halte ich für eine Übertreibung. Fantasy-Autor Terry Pratchett hat mal vorgeschlagen, den Menschen als Pan narrans zu bezeichnen, als Geschichten erzählenden Affen. Das trifft es genauer.

In Folge 74 fangen wir mit Vulkanen auf der Venus an, machen mit Alien-Raumschiffen weiter und landen bei staubigen Asteroiden, die wir mit einer Raumsonde beschossen haben. Was man aus so einer Kollision lernen kann, erzählt Florian und danach diskutieren wir mit Evi über Roboter, Ethik und die Robotergesetze von Isaac Asimov. Wenn ihr uns unterstützen wollt, könnt ihr das hier ttun: https://paypal.me/PodcastDasUniversum. Oder hier: https://steadyhq.com/de/dasuniversum. Oder hier: https://www.patreon.com/dasuniversum.

Klar, aus dem Hahn! Aber mal ganz grundsätzlich: War das Wasser schon immer auf der Erde? Oder kam es erst später mit Kometen aus dem All?

Beim Nerd und dem Anderen ist heute mal alles anders als sonst. Ja, es gibt wieder ein interessantes Thema, aber die Technik ist wirklich... anders. Aufgenommen nur mit dem allernötigsten, was der Elektronikmarkt um die Ecke so hergibt. Also sorry schon mal für die Audioqualität. Aber nach der langen Pause mussten wir einfach mal wieder was erzählen :-) Es geht um Vulkane. Was ist das eigentlich? Wo kommen die her? Warum zur Hölle wohnen da immer noch Menschen in der Umgegend? Viel Spass beim Hören!

Röhrlich, Dagmarwww.deutschlandfunk.de, Forschung aktuellDirekter Link zur Audiodatei

Den Erdkern durch das Eis der Pole so abkühlen, dass es keinen Vulkanismus mehr gibt - geht das? Diese Frage kommt von Samuel Ouma aus Uganda.

In New Mexico diskutiert man über Chili wie anderswo über Wein: Geschmack, Herkunft und Jahrgang sind wichtig, „pepper high“ meint die Euphorie nach dem scharfen Chili-Genuss. Möglicher Grund für den besonderen Geschmack: von Vulkanismus geprägte Böden.

"Das Klima”, der Podcast zur Wissenschaft hinter der Krise. Wir lesen den aktuellen Bericht des Weltklimarats und erklären den aktuellen Stand der Klimaforschung. Kapitel 8 des IPCC-Berichts beschäftigt sich mit dem Wasserkreislauf der Erde. Wo sich das Wasser rumtreibt, was sich daran ändern kann, geändert hat und in Zukunft ändern wird war das Thema der letzten Folge. Diesmal schauen wir auf die Unsicherheiten der Vorhersage und auf das, was sich am Wasserkreislauf abrupt ändern kann. Und stellen fest, dass solche abrupten Änderungen erstens schwer vorhersagbar und zweitens ziemlich erschreckend sind. Ganz besonders erschreckend ist das, was passieren kann, wenn wir anfangen absichtlich an der Atmosphäre rumzupfuschen. So ein “Geoengineering” hat das Potenzial, den Wasserkreislauf schnell und nachhaltig zu verändern und deswegen sollten wir das dringend lassen. Zum Abschluss reden wir noch ein wenig über das wenig erfreuliche Thema der Bodenversiegelung und das ein bisschen erfreulichere Thema des “Boden des Jahres”. Welcher das 2022 sein wird, wissen wir noch nicht - aber 2021 war es der Löss. Hurra!

Vulkane sind majestätisch, faszinierend und geheimnisvoll. Sie zeigen, welch gewaltige Kräfte im Erdinnern brodeln. Werden diese Kräfte frei, kann es an vielen Orten der Welt zu Naturkatastrophen kommen. (BR 2010)

"Das Klima”, der Podcast zur Wissenschaft hinter der Krise. Wir lesen den aktuellen Bericht des Weltklimarats und erklären den aktuellen Stand der Klimaforschung. Kapitel 2 des IPCC-Berichts erzählt von all den Dingen, die das Klima verändern. Das ist weit mehr als nur das CO2 von dem (durchaus auch zu Recht) so gut wie immer die Rede ist. Aber es gibt jede Menge “Klimatreiber”, die alle unterschiedlich stark wirken. Die Astronomie ist fein raus; Sonnenaktivität und Erdbahnveränderung haben nur einen minimalen Einfluss auf das Klima. Vulkane, Abgase und Aerosole dagegen viel mehr. Und vor allem die ganzen Gase, die in der Atmosphäre so rumschwirren. Wir beschäftigen uns ausführlich mit den FCKWs, die uns in den 1990er Jahren das Ozonloch beschert haben. Darum haben wir uns gekümmert, was überraschend und dramatische Auswirkungen auf das Klima gehabt hat. Außerdem erklärt Claudia, warum die “Re-Analyse” von Daten in der Meteorologie so wichtig ist. Und wir stellen fest: Auf Vulkane kann man sich nicht verlassen.

Vulkanismus

Die internationale Raumfahrt ist im Marsfieber. Europas erster Rover soll 2022 auf die Reise gehen. In der Vergangenheit hat „Mars Express“ wichtige Erkenntnisse geliefert, zum Beispiel Spuren von Vulkanismus und Gletschern nachgewiesen.

Lavaströme, Glut- und Aschewolken - Vulkane können zerstörerische Kraft entfalten. In Europa befinden sich die meisten Vulkane in Island und Italien. Doch auch in Deutschland, besonders in der Eifel, beobachten Wissenschaftler Anzeichen aktiven Vulkanismus.

Was ist besser als ein Vulkan? Ein Supervulkan! Wenn man genauer hinschaut sind die aber eher supergefährlich. Aber auf jeden Fall interessant, auch aus astronomischer Sicht. Warum? Erfahrt ihr in der neuen Folge der Sternengeschichten.

*tätääääääää* Kaum zu glauben, aber unseren medizinisch-technischen Mischmasch gibt es nun auch schon seit einem Jahr. Da unserer Meinung nach keiner mit einem Jahresrückblick für dieses bescheidene Jahr 2020 belästigt werden sollte, gibt es von uns wieder den ganz normalen Wahnsinn. Von Vulkanismus über Wundergel und verkehrsuntüchtigen Autos bis zur eingebauten kugelsicheren Weste ist alles dabei. Also nichts wie reingehört und wie immer: kommentieren, teilen, liken ;)

Lavaströme, Glut- und Aschewolken - Vulkane können zerstörerische Kraft entfalten. In Europa befinden sich die meisten Vulkane in Island und Italien. Doch auch in Deutschland, besonders in der Eifel, beobachten Wissenschaftler Anzeichen aktiven Vulkanismus.

Der Forst- und Bodenwissenschaftler und Vorstand des GeoForschungsZentrums Potsdam Reinhard Hüttl spricht über die Auswirkungen des Klimawandels auf historische Gärten, das enge Verhältnis von Grundlagenforschung und angewandter Wissenschaft und er erklärt, warum es nicht reicht, ausschließlich auf das Senken der CO2 Emissionen zu fokussieren.

Wozu in die Ferne schweifen..? Alessandra Barabaschi und Axel Schwalm beschreiben und illustrieren auf 167 Seiten, warum die Eifel ein wahres Urlaubsparadies ist. Insgesamt 88 Orte haben sie für ihren Reiseführer besucht und sind dabei auf eine erstaunliche Vielfalt gestoßen: An mehreren Stellen wird die römische Vorgeschichte greifbar, die Natur lädt zum Wandern und Schwimmen ein, Workshops vermitteln alte Handwerkskünste, und die Spuren des Vulkanismus faszinieren an jeder Ecke. Im Interview erinnern sich die beiden Autoren an besondere Plätze und Erlebnisse. Moderation: Erika Altenburg

Schöne Ecken unter Tage – in Mendig erkunden Sven und Cornelis die Lava-Keller, gehauen in einen 200.000 Jahre alten Lavastrom unter der Stadt, Kämpfen sich vorbei an Göpelwerken nach oben und lernen im nahgelegenen Love-Dome Meeting alles über die Geschichte des Vulkanismus in der Eifel.

Schöne Ecken unter Tage – in Mendig erkunden Sven und Cornelis die Lava-Keller, gehauen in einen 200.000 Jahre alten Lavastrom unter der Stadt, Kämpfen sich vorbei an Göpelwerken nach oben und lernen im nahgelegenen Love-Dome Meeting alles über die Geschichte des Vulkanismus in der Eifel.

Ab und zu leuchtet der Mond irgendwie komisch. Glauben wir zumindest. Warum es am Mond ab und zu seltsame Lichterscheinungen gibt ist immer noch ungeklärt. Aber vielleicht hat Vulkanismus was damit zu tun. Mehr dazu gibt's heute im Podcast.

Ausgespäht - Hacker verbreiten Pläne von Gefängnissen und Atomkraftanlagen / Auf Spurensuche - Vulkane an der deutsch-tschechischen Grenze / Magische Unterwasserwelt - Tiefseeforscher präsentieren ihre Lieblingstiere / Sternenhimmel im November - Sternschnuppen und Morgenstern.

Das Universum ist voll mit Sternen, Galaxien, Planeten und jeder Menge anderer cooler Dinge. Jedes davon hat seine Geschichten und die Sternengeschichten erzählen sie. Der Podcast zum Blog "Astrodicticum Simplex"

Das Universum ist voll mit Sternen, Galaxien, Planeten und jeder Menge anderer cooler Dinge. Jedes davon hat seine Geschichten und die Sternengeschichten erzählen sie. Der Podcast zum Blog "Astrodicticum Simplex"

Vulkane sind majestätisch, faszinierend und geheimnisvoll. Sie zeigen, welch gewaltige Kräfte im Erdinnern brodeln. Werden diese Kräfte frei, kann es an vielen Orten der Welt zu Naturkatastrophen kommen.

Lanzarote ist die nordöstlichste der sieben großen Kanarischen Inseln. Entstanden durch Vulkanismus ist das Landschaftsbild vor allem durch schwarze Lavaasche geprägt. Vor allem Dank des Künstlers César Manrique hat die Insel mehr zu bieten als Strand, Meer und Sonne - findet Tina Witte.

Solidarität ist der Kitt, der die Gesellschaft zusammenhält. Die scheinbare Zufriedenheit vieler Bürgerinnen und Bürger kann sich schnell als Trug entlarven, wenn die Ränder der Gesellschaft aus dem Blick geraten. Soziale Gerechtigkeit ist deshalb mehr als ein Slogan im Wahlkampf. Soziale Gerechtigkeit ist ein Grundfundament für die Stabilität der Gesellschaft.

Vegan, Vegetarisch, Vulkanismus. Die drei großen V der heimischen Küche. Im #PeterHeißtPodcast dreht sich dieses Mal alles um das Thema Kochen und Ernährung. Beliebter Dauergast: der vegane D...

Geoneutrinos entstehen beim Zerfall radioaktiver Stoffe im Erdmantel. Sie verraten, wie viel Hitze in unserem Planeten entsteht - eine wichtige Grundlage ist das für das Verständnis von Kontinentalverschiebungen, Vulkanismus und Erdbeben.

Im Rahmen des ersten Alumitreffens im neu renovierten Mathematikgebäude gibt uns unser Alumnus Markus Even einen Einblick in seine Arbeit als Mathematiker am Fraunhofer IOSB, dem Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung in Ettlingen in der Arbeitsgruppe zur Analyse und Visualisierung von SAR-Bilddaten. Er befasst sich mit der Entwicklung von Algorithmen für die Fernerkundung, genauer gesagt für die Deformationsanalyse mit Hilfe von SAR-Interferometrie (InSAR). Deformation bezieht sich hier auf Bewegungen der Erdkruste oder auf ihr befindlicher Strukturen, z.B. von Bauwerken. Hinter dem Stichwort SAR-Interferometrie verbirgt sich eine Vielfalt von Verfahren der Fernerkundung, die auf Synthetic Aperture Radar, auf Deutsch Radar mit synthetischer Apertur, beruhen, und die die Fähigkeit der Sensorik ein kohärentes Signal zu verarbeiten zur Erzeugung sogenannter Interferogramme nutzen. Für SAR ist es wesentlich, dass der Sensor bewegt wird. Zu diesem Zweck ist er auf einen Satelliten, ein Flugzeug oder auch auf einem auf Schienen laufenden Schlitten montiert. Für die Mehrzahl der Anwendungen wird er entlang einer näherungsweise geradlinigen Bahn bewegt und sendet in festen Zeitabständen elektromagnetische Signale im Mikrowellenbereich aus, deren Returns er, unterteilt in sehr kurze Zeitintervalle, aufzeichnet. Dabei "blickt" er schräg nach unten, um nicht systematisch von zwei verschiedenen Orten der Erdoberfläche rückkehrende Signale zu vermischen. Herauszuheben ist, dass er unabhängig von der Tageszeit- er beleuchtet die Szene selbst- und weitgehend unabhängig von den Wetterverhältnissen- die Atmosphäre verzögert das Signal, ist aber für diese Wellenlängen (ca. 3cm-85cm) bis auf seltene Ausnahmen durchlässig dafür- Aufnahmen machen kann. Dies ist ein Vorzug gegenüber Sensoren, die im optischen oder infraroten Teil des Spektrums arbeiten, und nachts oder bei Bewölkung nicht die gewünschten Informationen liefern können. Neben der Magnitude des rückgestreuten Signals zeichnet der SAR-Sensor auch dessen Phasenverschiebung gegenüber einem Referenzoszillator auf, die die Grundlage für die Interferometrie darstellt und viele Anwendungsmöglichkeiten bietet. Aus dem aufgezeichneten Signal wird das sogenannte fokusierte Bild berechnet. (Mathematisch gesehen handelt es sich bei dieser Aufgabe um ein inverses Problem.) Die Achsen dieses komplexwertigen Bildes entsprechen eine der Position des Satelliten auf seiner Bahn und die andere der Laufzeit des Signals. Der Zahlenwert eines Pixels kann vereinfacht als Mittel der aufgezeichneten Rückstreuung aus dem Volumen angesehen werden, dass durch das jeweilige Paar aus Bahninterval und Laufzeitinterval definiert ist. Dies ist der Kern von SAR: Die Radarkeule erfasst eine größere Fläche auf dem Boden, so dass das aufgezeichnete Signal aus der Überlagerung aller zurückkehrenden Wellen besteht. Diese Überlagerung wird durch die Fokusierung rückgängig gemacht. Dazu benutzt man, dass ein Auflösungselement am Boden zu allen Returns beiträgt, solange es von der Radarkeule erfasst wird und dabei eine bekannte Entfernungskurve durchläuft.Die Magnitude des sich so ergebenden Bildes erinnert bei hochaufgelösten Aufnahmen auf den ersten Blick an eine Schwarzweißphotographie. Betrachtet man sie jedoch genauer, so stellt man schnell Unterschiede fest. Erhabene Objekte kippen zum Sensor, da die höhergelegenen Punkte näher zu ihm liegen. Hohe Werte der Magnitude, also hohe Rückstreuung, sind in der Regel mit günstigen geometrischen Konstellationen verbunden: Eine ebene Fläche muss dazu beispielsweise senkrecht zum einfallenden Signal ausgerichtet sein, was selten der Fall ist. Geht man an die Grenze des aktuell Möglichen und betrachtet ein Bild einer städtischen Umgebung eines luftgetragenen Sensors mit wenigen Zentimetern Auflösung, so scheint es beinahe in punktförmige Streuer zu zerfallen. Diese werden durch dihedrale (Pfosten) und- häufiger- trihedrale Strukturen erzeugt. Trihedrale Strukturen reflektieren das einfallende Signal parallel zur Einfallsrichtung (man kennt das von den an Fahrzeugen verwendeten, Katzenaugen genannten Reflektoren). Sehr niedrige Rückstreuung ist meist darin begründet, dass kein Signal mit der entsprechenden Laufzeit zum Sensor zurückkehrt, sei es weil keine Streuer erreicht werden (Schatten) oder das Signal auf glatten Flächen vom Satelliten weggespiegelt wird. Für Wellenlängen von einigen Zentimetern sind z.B. asphaltierte oder gepflasterte Flächen glatt, bei Windstille ist es auch Wasser. Daneben gibt es auch kompliziertere Streumechanismen, die zu Magnituden mittlerer Höhe führen, etwa Volumenstreuung in Vegetation, Schnee und Sand, verteilte Streuung an Flächen mit vielen kleinen, homogen verteilten Objekten (z.B. Kiesflächen oder andere Flächen mit spärlicher Vegetation) oder einer gewissen Rauigkeit. Außer diesen gibt es noch viele weitere Möglichkeiten, wie Mehrfachreflektionen oder das Zusammenfallen in verschiedenen Höhen positionierter Streuer in einer Entfernungszelle.Die für die SAR-Interferometrie wesentliche Information aber ist die Phase. Sie kann allerdings nur genutzt werden, wenn zwei oder mehr Aufnahmen aus annähernd der gleichen Position vorliegen. Die grundlegende Idee dabei ist die Betrachtung von Doppeldifferenzen der Phase zweier Pixel zweier Aufnahmezeitpunkte. Um sie zu verstehen nehmen wir zunächst an, dass sich in beiden Auflösungszellen je ein dominanter, punktförmiger Streuer befindet, was so gemeint ist, dass die Phase einer Laufzeit entspricht. Da die Subpixelpositionen unbekannt sind und die Größe der Auflösungszelle um Vieles größer als die Wellenlänge ist, ist die Phasendifferenz zweier Pixel eines einzelnen Bildes nicht verwertbar. In der Doppeldifferenz heben sich die unbekannten Subpixelpositionen allerdings heraus. Die Doppeldifferenz ist in dieser idealisierten Situation die Summe dreier Anteile: des Laufzeitunterschiedes auf Grund der verschiedenen Aufnahmegeometrien, des Laufzeitunterschiedes auf Grund einer relativen Positionsänderung der Streuer während der zwischen den Aufnahmen verstrichenen Zeit und des Laufzeitunterschiedes auf Grund der räumlichen und zeitlichen Variation der atmosphärischen Verzögerung. Diese drei Anteile können jeder für sich nützliche Information darstellen. Der Erste wird zur Gewinnung von Höhenmodellen genutzt, der Zweite zur Detektion von Deformationen der Erdoberfläche und der Dritte, obwohl meist als Störterm angesehen, kann bei der Bestimmung der Verteilung von Wasserdampf in der Atmosphäre genutzt werden. Es stellt sich aber die Frage, wie man diese Terme separiert, zumal noch die Mehrdeutigkeit aufgelöst werden muss, die darin liegt, dass die Phase nur bis auf ganzzahlige Vielfache von zwei Pi bekannt ist.Weitere Fragen ergeben sich, da in realen Daten diese Annahmen für viele Pixel nicht erfüllt sind. Stellt man sich beispielsweise eine Auflösungszelle mit mehreren oder vielen kleineren Streuern vor (z.B. mit Geröll), so ändert sich die Phase der überlagerten Returns mit dem Einfallswinkel des Signals. Sie ändert sich auch, wenn manche der Streuer bewegt wurden oder die beiden Aufnahmen nicht ausreichend genau zur Deckung gebracht wurden. Dies führt dazu, dass die Phase sich um einen schlecht quantifizierbaren Betrag ändert. Man spricht dann von Dekorrelation. Eventuell besteht nach Änderung der physischen Gegebenheiten in der Auflösungszelle keine Beziehung mehr zwischen den Phasenwerten eines Pixels. Dies ist etwa der Fall, wenn ein dominanter Streuer hinzu kommt oder nicht mehr anwesend ist, ein Gelände überschwemmt wird oder trocken fällt. Es stellt sich also die Frage, welche Pixel überhaupt Information tragen, bzw. wie ihre Qualität ist und wie sie extrahiert werden kann.Die Geschichte der SAR-Interferometrie begann nach dem Start des ESA-Satelliten ERS 1 im Jahr 1991 mit einfachen differentiellen Interferogrammen. Das berühmteste ist sicher das vom Landers-Erdbeben 1992 in Kalifornien. Zum ersten Mal in der Geschichte der Wissenschaft war es möglich, das Deformationsfeld eines Erdbebens flächig zu messen, wenn auch nur die Komponente in Sichtlinie des Sensors. Statt Werte hunderter in der Region installierter Messstationen stellte das Interferogramm ein Bild des Erdbebens mit Millionen Datenpunkten dar. Diese Fähigkeit, großflächig Deformationen der Erdoberfläche aufzuzeichnen, besitzt nur die SAR-Interferometrie! Allerdings ist zu bemerken, dass dieses Resultat seine Entstehung auch günstigen Umständen verdankt. Landers liegt in der Mojave-Wüste, so dass die Variation der atmosphärischen Verzögerung und die Dekorrelation vernachlässigbar waren. Dank der Verfügbarkeit eines guten Höhenmodells konnte der Anteil des Laufzeitunterschiedes auf Grund der verschiedenen Aufnahmegeometrien eliminiert werden (man spricht dann von einem differentiellen Interferogramm). Ein weiterer Meilenstein war die Shuttle Radar Topography Mission des Space Shuttle Endeavour im Februar 2000, während der die Daten für ein Höhenmodell der gesamten Landmasse zwischen 54 Grad südlicher Breite und 60 Grad nördlicher Breite aufgezeichnet wurden. Für diesen Zweck wurde die Endeavour mit zwei SAR-Antennen ausgestattet, eine am Rumpf, eine an einem 60 Meter langen Ausleger. Dank zeitgleicher Aufnahmen waren die Phasenanteile auf Grund Deformation und atmosphärischer Verzögerung vernachlässigbar. Dekorrelation auf Grund von Änderungen der physischen Gegebenheiten spielt hier auch keine Rolle. Dem Wunsch nach einem weltweiten, dazu deutlich höher aufgelösten Höhenmodell kommt seit 2010 die TanDEM-X-Mission des DLR nach, bei der die beiden SAR-Antennen von zwei Satelliten im Formationsflug getragen werden. Auch in der Algorithmik gab es entscheidende Fortschritte. Einer der fruchtbarsten war die Erfindung von Permanent Scatterer Interferometric SAR (PSInSAR) um das Jahr 2000, das durch die Verwendung einer längeren Zeitreihe von differentiellen Interferogrammen und einiger neuer Ideen das Problem der Separierung der im vorangehenden Abschnitt genannten Terme löste. Der Ausgangspunkt hierfür war die Entdeckung, dass häufig eine größere Anzahl über lange Zeiträume phasenstabile Streuer, die sogenannten Permanent Scatterer (auch Persistent Scatterer oder PS), gefunden werden können, die man sich vereinfacht als Pixel vorstellen darf, deren Auflösungszelle einen dominanten, punktförmigen, über die Zeitreihe unveränderten Streuer enthält. Auf diese wird nun die Auswertung beschränkt, die vereinfacht folgende Schritte durchläuft: Definition eines Graphen mit den PS als Knoten und Paaren benachbarter PS als Kanten; Schätzung einer Modellphase für Deformation und Höhenmodellfehler an Hand der Doppeldifferenzen aller verwendeten differentiellen Interferogramme für alle Kanten; Entrollen von Originalphase minus Modellphase, d.h. Auflösen der Mehrdeutigkeiten; räumlich-zeitliche Filterung, um die Variation der atmosphärischen Verzögerung zu eliminieren. Als Produkt ergeben sich für jeden PS seine Bewegung in Sichtlinie des Sensors und eine Korrektur seiner Höhenlage relativ zum für die Erzeugung der differentiellen Interferogramme verwendeten Höhenmodell. Seither wurden diese Grundideen modifiziert und verfeinert. Vor allem müssen die Berücksichtigung verteilter Streuer (auch Distributed Scatterer oder DS) für die Deformationsanalyse erwähnt werden, was die Informationsdichte vor allem in ariden Gebieten drastisch erhöhen kann, sowie die SAR-Tomographie, die eine Analyse auch dann erlaubt, wenn zwei oder drei vergleichbar starke Streuer in einer Auflösungszelle vorhanden sind (z.B. wenn ein Streuer am Boden, eine Fensterniche und eine Dachstruktur den gleichen Abstand zum Sensor haben). Die SAR-Interferometrie, insbesondere die Deformationsanalyse, verwendet vor allem mathematische Methoden aus den Bereichen Stochastik, Signalverarbeitung, Optimierungstheorie und Numerik. Besondere Herausforderungen ergeben sich daraus, dass die Vielfalt natürlicher Phänomene sich nur bedingt durch einfache statistische Modelle beschreiben lässt und aus dem Umstand, dass die Datensätze in der Regel sehr groß sind (ein Stapel von 30 Aufnahmen mit komplexwertigen 600 Megapixeln ist durchaus typisch). Es treten lineare Gleichungssysteme mit mehreren Zehntausend Unbekannten auf, die robust gelöst sein wollen. Für die Auflösung der Mehrdeutigkeiten verwenden die fortgeschrittensten Algorithmen ganzzahlige Optimierung. Wavelet-basierte Filterverfahren werden genutzt, um die atmosphärische Verzögerung vom Nutzsignal zu trennen. Im Zusammenhang mit der Schätzung der Variation der atmosphärischen Verzögerung werden geostatistische Verfahren wie Kriging eingesetzt. Statistische Tests werden bei der Auswahl der DS, sowie zur Detektion schlechter Pixel eingesetzt. Bei der Prozessierung der DS spielen Schätzer der Kovarianzmatrix eine prominente Rolle. Die SAR-Tomographie nutzt Compressive Sensing und viele weitere Verfahren. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die SAR-Interferometrie auch aus Perspektive eines Mathematikers ein reichhaltiges und spannendes Arbeitsgebiet ist. Eine wichtige Anwendung ist die Deformationsanalyse durch die InSAR-Methode: Die SAR-Interferometrie zeichnet sich vor allen anderen Techniken dadurch aus, dass sie bei geeignetem Gelände sehr großflächige Phänomene mit sehr hoher Informationsdichte abbilden kann. Allerdings liefert sie relative Messungen, so dass in der Regel eine Kombination mit Nivellement oder hochgenauen GPS-Messungen verwendet wird. Ihre Genauigkeit hängt neben der Qualität der Daten von der Wellenlänge ab und zeigt bei 3cm Wellenlänge meist nur wenige Millimeter je Jahr Standardabweichung. Damit können selbst sehr feine Bewegungen, wie z.B. die Hebung des Oberrheingrabens (ca. 2mm/y), nachgewiesen werden. Allerdings können wegen der Mehrdeutigkeit der Phase Bewegungen auch zu stark sein, um noch mit PSInSAR auswertbar zu sein. In diesem Fall können längere Wellenlängen, höhere zeitliche Abtastung oder Korrelationsverfahren helfen. Trotz der diskutierten Einschränkungen lässt sich die Deformationsanalyse mit InSAR in vielen Zusammenhängen nutzensreich einsetzen, denn auch die Ursachen für Deformationen der Erdoberfläche sind vielfältig. Neben geologischen und anderen natürlichen Phänomenen werden sie von Bergbau, Förderung von Wasser, Erdgas, Erdöl, durch Geothermiebohrungen, Tunnelbau oder andere Bautätigkeiten ausgelöst. Meist steht bei den Anwendungen die Einschätzung von Risiken im Fokus. Erdbeben, Vulkanismus, aber auch Schäden an kritischer Infrastruktur, wie Deichen, Staudämmen oder Kernkraftwerken können katastrophale Folgen haben. Ein weiteres wichtiges Thema ist die Entdeckung oder Beobachtung von Erdbewegungen, die sich potentiell zu einem Erdrutsch entwickeln könnten. Allein in den Alpen gibt es tausende Bergflanken, wo sich größere Bereiche in langsamer Bewegung befinden und in Leben oder Infrastruktur gefährdende Hangrutsche münden könnten. Auf Grund der zunehmenden Erderwärmung nimmt diese Bedrohung überall dort zu, wo Permafrost zu tauen beginnt, der bisher den Boden stabilisierte. InSAR wird bei der Erstellung von Risikokarten genutzt, die der Beurteilung der Gefährdungslage und der Entscheidung über Gegenmaßnahmen dienen. In vielen Regionen der Erde werden Deformationen der Erdoberfläche durch veränderte Grundwasserstände verursacht. Nimmt das Grundwasser ab, etwa wegen Entnahme zur Bewässerung oder industriellen Verwendung, so senkt sich die Erdoberfläche. Nimmt das Grundwasser während regenreicher Zeiten zu, so hebt sich die Erdoberfläche. Das Monitoring mit InSAR ist hier aus mehreren Gründen interessant. Bewegungen der Erdoberfläche können Schäden an Gebäuden oder anderen Strukturen verursachen (Bsp. Mexico City). Übermäßige Wasserentnahme kann zu irreversibler Verdichtung der wasserführenden Schichten führen, was Konsequenzen für die zukünftige Verfügbarkeit der lebenswichtigen Flüssigkeit hat. Bei Knappheit muss die Entnahme reguliert und überwacht werden (Bsp. Central Valley, Kalifornien). Von besonderer Bedeutung sind durch geologische Phänomene wie Vulkanismus oder tektonische Bewegungen verursachte Deformationen der Erdoberfläche. Die von SAR-Satelliten gewonnenen Daten werden zur Einschätzung von Risiken benutzt, auch wenn eine sichere, frühzeitige und zeitgenaue Vorhersage von Erdbeben oder Vulkanausbrüchen mit den heutigen Methoden nicht möglich ist. Sie sind aber die Grundlage für eine ausgedehnte Forschungsaktivität, die unser Verständnis der Vorgänge in der Erdkruste stetig wachsen lässt und immer genauere Vorhersagen erlaubt. Dies ist in erster Linie den SAR-Satelliten der ESA (ERS-1, ERS-2, Envisat und aktuell Sentinel-1A) zu verdanken, die seit 1991 mit lediglich einer Lücke von zwei Jahren (2012-2014) kontinuierlich die gesamte Erde aufnehmen. Die Idee dabei ist, dass so in festem zeitlichen Rhythmus (bei ERS alle 35 Tage) jeder Punkt der Erde aufgenommen wird. Dadurch ist ein großes Archiv entstanden, das es nach einem geologischen Ereignis ermöglicht, dieses mit den Methoden der SAR-Interferometrie zu untersuchen, da die Vorgeschichte verfügbar ist. Eine Entwicklung der letzten Jahre ist die Nutzung bei der Erschließung von Erdgas und Erdöl. Die mit InSAR sichtbar gemachten Deformationen erlauben es, neue Einsicht in die Struktur der Lagerstätten zu erhalten, geomechanische Modelle zu kalibrieren und letztlich die Rohstoffe Dank optimierter Positionierung von Bohrlöchern effektiver und kostengünstiger zu fördern. Wer InSAR noch besser verstehen will, der findet in den InSAR Guidlines der ESA die Grundlagen sehr gut erklärt. Einen etwas breiteren Überblick über Anwendungsmöglichkeiten kann man sich auf der Homepage von TRE verschaffen, einem Unternehmen, das von den Schöpfern von PSInSAR gegründet wurde und im Bereich InSAR-Auswertungen nach wie vor führend ist. Die Wettbewerber ADS und e-GEOS bieten außer InSAR weitere Anwendungen von SAR-Daten. Aus wissenschaftlich/politischer Perspektive kann man sich in der Broschüre der DLR über Themenfelder der Erdbeobachtung informieren. Zu dem speziellen Thema der Erdbewegung auf Grund Absenkung des Grundwasserspiegels in den USA gibt es weitere Informationen. Literatur und weiterführende Informationen A. Ferretti, A. Monti-Guarnieri, C. Prati, F. Rocca, D. Massonnet: InSAR Principles: Guidelines for SAR Interferometry Processing and Interpretation, TM-19, ESA Publications, 2007. M. Fleischmann, D. Gonzalez (eds): Erdbeobachtung – Unseren Planeten erkunden, vermessen und verstehen, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., 2013. Land Subsidence, U.S. Geological Survey. M. Even, A. Schunert, K. Schulz, U. Soergel: Atmospheric phase screen-estimation for PSInSAR applied to TerraSAR-X high resolution spotlight-data, Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS), IEEE International, 2010. M. Even, A. Schunert, K. Schulz, U. Soergel: Variograms for atmospheric phase screen estimation from TerraSAR-X high resolution spotlight data, SPIE Proceedings Vol. 7829, SAR Image Analysis, Modeling, and Techniques X, 2010. M. Even: Advanced InSAR processing in the footsteps of SqueeSAR Podcast: Raumzeit RZ037: TanDEM-X Podcast: Modellansatz Modell010: Positionsbestimmung Podcast: Modellansatz Modell012: Erdbeben und Optimale Versuchsplanung Podcast: Modellansatz Modell015: Lawinen

Bereits zu Beginn des 20. Jahrhunderts entwickelte Alfred Wegener seine allgemein bekannte Rekonstruktion der Kontinente, indem er die Fragmente kontinentaler Kruste durch Schließung der großen Ozeane entlang ihrer heutigen Küstenlinien zusammenfügte, so dass alle Kontinente zu einer Landmasse vereint waren. Den resultierenden Superkontinent nannte er "Pangäa" (Wegener, 1920). In dieser Rekonstruktion liegen sich Nord- und Südamerika gegenüber und Nordwestafrika grenzt an die Südostküste Nordamerikas. Lange Zeit nahm man an, dass die Paläogeographie dieses Superkontinents sich im Laufe seiner Existenz nicht bedeutend verändert hat, sondern dass die Kontinente sich im Jura im Wesentlichen aus der gleichen Konfiguration heraus voneinander gelöst haben, zu der sie sich ursprünglich im Paläozoikum zusammengefunden hatten. In der Tat gibt es vielfältige geologische, paläontologische und geophysikalische Hinweise dafür, dass Wegeners Pangäa-Konfiguration von der späten Trias bis in den frühen Jura Bestand hatte. In den späten Fünfzigerjahren des vergangenen Jahrhunderts entwickelte sich mit der Paläomagnetik eine Methode, die es ermöglicht, die Bewegungen der Kontinente über das Alter des ältesten bekannten Ozeanbodens hinaus zu rekonstruieren. Aufgrund des Dipolcharakters des Erdmagnetfeldes gilt das jedoch nur für die Rekonstruktion von paläogeographischen Breitenlagen, die Lage bezüglich der Längengrade kann mit Hilfe des Erdmagnetfeldes nicht eindeutig bestimmt werden. Eine nicht unerhebliche Anzahl paläomagnetischer Studien hat gezeigt, dass Wegeners Pangäarekonstruktion, auch Pangäa A genannt, mit globalen paläomagnetischen Daten in prä-triassischer Zeit nicht kompatibel ist. Zwingt man die Nord- und Südkontinente Pangäas, Laurasia und Gondwana für diese Zeit in die Pangäa A Konfiguration, so ergibt die auf paläomagnetischen Daten basierende paläogeographische Rekonstruktion ein signifikantes Überlappen kontinentaler Krustenanteile (siehe z. B. Van der Voo (1993); Muttoni et al. (1996, 2003) und darin zitierte Werke). Ein solches Überlappen lässt sich jedoch mit grundlegenden geologischen Prinzipien nicht vereinen. Im Lauf der Jahrzehnte wurden vielfältige alternative prä-triassische paläogeographische Pangäarekonstruktionen erstellt, die im Einklang mit den paläomagnetischen Daten sind. Der Hauptunterschied im Vergleich dieser Rekonstruktionen zur klassischen Pangäa A Konfiguration liegt in der Lage der Südkontinente relativ zu den Nordkontinenten. Um den kontinentalen Überlapp zu vermeiden, werden die Südkontinente unter Beibehaltung ihrer Breitenlage um ca. 30 Längengrade relativ zu den Nordkontinenten weiter im Osten platziert, so dass Nordwestafrika gegenüber Europa zu liegen kommt (Pangäa B, Irving (1977)). Da - wie erwähnt - der Dipolcharakter des Erdmagnetfeldes keine Aussagen über die Position der Kontinente bezüglich der Längengrade zulässt, ist dies mit den paläomagnetischen Daten vereinbar. Die alternativen Konfigurationen müssen jedoch alle vor dem Auseinanderbrechen Pangäas im Jura wieder in die für diesen Zeitraum allgemein akzeptierte Wegener-Konfiguration zurückgeführt werden. Dies geschieht - wiederum im Einklang mit den paläomagnetischen Daten - unter Beibehaltung der Breitenlage der Kontinente entlang einer postulierten kontinentalen dextralen Scherzone. Der Versatz von 2000 bis 3000 km fand laut Muttoni et al. (2003) in einem Zeitraum von ca. 20 Ma im frühen Perm statt. Dadurch ergibt sich eine entsprechend hohe Versatzrate von 10 bis 15 cm/a. Diese Arbeit befasst sich im Rahmen mehrerer paläomagnetischer Studien mit der Suche nach dieser großen Scherzone, deren Existenz seit Jahrzehnten umstritten ist. Der große Versatz wurde vermutlich von mehreren Störungssegmenten aufgenommen, die eine mehrere hundert Kilometer breite diffuse und segmentierte Scherzone bildeten. Paläogeographische Rekonstruktionen legen nahe, dass die Scherzone unter Anderem den Bereich des heutigen Mittelmeerraumes umfasst hat (Arthaud and Matte, 1977). Die Tizi-N'-Test-Verwerfung und ihre westliche Fortsetzung, die Süd-Atlas-Störung, sowie Verwerfungen entlang der nördlichen Pyrenäen und innerhalb des Armorikanischen Massivs (Bretagne) bilden demnach die Hauptblattverschiebungssysteme, die die Scherzone begrenzen. Krustenblöcke, die in entsprechend großen Störungssystemen liegen, können um vertikale Achsen rotieren (Nelson and Jones (1987) und darin zitierte Werke). Diese Rotationen können mit Hilfe der Paläomagnetik quantifiziert werden. Kapitel 1 leitet in die vorstehend beschriebene Problematik ausführlich ein und beleuchtet insbesondere die einzelnen Abschnitte dieser Arbeit. Somit wird deutlich, wie die Ergebnisse der Studien, aus denen sich die vorliegende Arbeit zusammensetzt, aufeinander aufbauen und einen konsistenten Lösungsansatz für die eingangs beschriebene Diskrepanz zwischen den Polwanderkurven Laurasias und Gondwanas entwickeln. Kapitel 2 beschreibt eine paläomagnetische Studie, die im Toulon-Cuers Becken, Südfrankreich durchgeführt wurde. Das Toulon-Cuers Becken entstand während einer Phase der Extension im südlichen variszischen Gürtel Europas, und ist sukzessive mit Sedimenten verfüllt worden. Außer mächtigen permo-triassischen Sedimentpaketen finden sich hier auch Laven und Pyroklastika als Produkte eines extensionsgetriggerten Vulkanismus, die ebenfalls Gegenstand der hier durchgeführten Studie sind. Die Ergebnisse der Untersuchungen können sehr gut mit bereits vorhandenen Literaturdaten in Einklang gebracht werden und zeigen, dass es zur fraglichen Zeit durchaus Bewegungen zwischen klar definierten Krustenblöcken gab, die Zeugen einer generellen Mobilität der Kruste in diesem Bereich sind. Es handelt sich hierbei um Blockrotationen um vertikale Achsen, so wie sie im Spannungsfeld einer kontinentalen Transformstörung zu erwarten sind. Dabei werden Rotationen im und gegen den Uhrzeigersinn dokumentiert, woraus eine komplexe Geometrie und Anordnung der Krustenblöcke abgeleitet werden kann. Hieraus wird ein tektonisches Modell entwickelt, welches mit gängigen Modellen (siehe McKenzie and Jackson (1983) in Nelson and Jones (1987)) in Einklang gebracht wird. Die triassischen paläomagnetischen Daten aus dem Gebiet belegen im Gegensatz dazu keine Rotationen und legen daher den Schluss nahe, dass die Krustenmobilität in dem Bereich zu Beginn des Mesozoikums zum Erliegen gekommen war. Somit belegt diese Studie deutlich, dass es im von Muttoni et al. (2003) postulierten zeitlichen Rahmen Hinweise für eine generelle Mobilität innerhalb Pangäas gibt. Unter Berücksichtigung dieser Ergebnisse wurde die folgende Studie an magmatischen Ganggesteinen ("Dykes") in Sardinien (Italien) durchgeführt, um die laterale räumliche Dimension der Scherzone besser abschätzen zu können. Kapitel 3 stellt die Ergebnisse dieser Studie vor. Die Dykes treten schwarmförmig auf und sind in einem Zeitraum zwischen 298 ± 5Ma und 270 ± 10Ma in den Korsika-Sardinien-Batholith intrudiert (Atzori and Traversa, 1986; Vaccaro et al., 1991; Atzori et al., 2000). Zusätzlich zu den Rotationen, die auch hier mittels paläomagnetischer Daten nachgewiesen werden konnten, gibt die Orientierung der einzelnen Dykeschwärme Aufschluss über das tektonische Spannungsfeld, das während der Platznahme der Dykes vorherrschte. Diese kombinierten Ergebnisse bestätigen und ergänzen die Ergebnisse der vorhergehenden Studie in Südfrankreich. Ergänzend zu den Untersuchungen an den Ganggesteinen Sardiniens werden Daten von permischen Sedimenten und Vulkaniten präsentiert, die in verschiedenen Regionen Sardiniens beprobt wurden (Kapitel 4). Die paläomagnetischen Daten belegen, dass Sardinien in mindestens zwei Krustensegmente zerlegt war, welche relativ zueinander und auch relativ zur europäischen Polwanderkurve rotiert sind. Auch hier wiederholt sich das Muster von Rotationen im und gegen den Uhrzeigersinn. In dieser Studie werden die Ergebnisse aus den vorangehenden Kapiteln sowie aus der weiterführenden Literatur zusammengefasst, so dass ein zeitlich und räumlich verfeinertes Bild der Krustenblöcke im westlichen Mittelmeerraum zur Zeit des frühen Perm entsteht. Durch die verbesserte Definition der Geometrie der einzelnen Blöcke kann das in Kapitel 2 beschriebene tektonische Modell bestätigt werden. Kapitel 5 befasst sich abschließend mit dem zeitlichen Rahmen der Aktivität entlang der fraglichen Scherzone. Ausgehend von der Annahme, dass sich die Kontinente im Jura bereits in einer Pangäa A Konfiguration befunden haben, sollten die paläomagnetischen Daten von jurassischen Gesteinen keine Hinweise auf Scherbewegungen geben. Hierzu wird eine Studie an jurassischen Sedimenten Sardiniens vorgestellt. Die paläomagnetischen Daten der untersuchten Krustensegmente belegen, dass es in post-jurassischer Zeit in Sardinien keine Blockrotationen der einzelnen Segmente relativ zueinander gab und Sardinien somit ab jener Zeit als tektonisch einheitlicher Block behandelt werden muss. Des Weiteren zeigen die paläomagnetischen Pole, die aus den paläomagnetischen Richtungen für eine Referenzlokalität berechnet wurden, keine signifikante Abweichung von der Polwanderkurve des europäischen Kontinents nach Besse and Courtillot (2002). Diese Kohärenz der paläomagnetischen Daten bestätigt die weithin akzeptierte Beobachtung, dass sich Pangäa zur Zeit des Jura bereits in der Wegener Konfiguration (Pangäa A) befunden hat und untermauert die Aussagekraft paläomagnetischer Studien in diesem Zusammenhang. Zugleich kann anhand dieser Daten ausgeschlossen werden, dass die alpidische Orogenese die Ursache für bedeutende Krustenblockrotationen in dieser Region gebildet hat. Die Ergebnisse der oben genannten Studien werden in dieser Arbeit zusammengeführt. Im Verbund mit Daten aus der Literatur untermauern sie, dass es zwischen dem frühen Perm und der frühen Trias entlang eines ausgedehnten Gürtels, der mindestens vom französischen Zentralmassiv über Südfrankreich bis nach Korsika- Sardinien reichte, bedeutende Krustenbewegungen in Form von Blockrotationen innerhalb Pangäas gab. Die vorliegende Synthese schafft somit ein konsistentes Bild der generellen Krustenmobilität zwischen den nördlichen Teilen Pangäas (Laurasia) und den Südkontinenten (Gondwana). Der durch die präsentierten Studien abgesteckte zeitliche Rahmen korreliert mit den Abschätzungen von Muttoni et al. (2003) zur Transformation zwischen verschiedenen Pangäakonfigurationen. Diese Arbeit bestätigt außerdem, dass das mittlere Perm eine Zeit großräumiger Reorganisation der kontinentalen Platten war, die von anhaltender magmatischer Aktivität begleitet war (Deroin and Bonin, 2003; Isozaki, 2009). Anhand der hier vorgestellten neuen Daten in Kombination mit bereits bekannten paläomagnetischen Daten aus der Region ergibt sich ein klares Muster von Rotationen im und gegen den Uhrzeigersinn von einzelnen störungsbegrenzten Krustenblöcken. Diese Arbeit belegt, dass die Paläomagnetik ein hervorragendes Instrument zur Quantifizierung jener Krustenblockrotationen ist, die oftmals die einzigen verbleibenden Indizien für ehemals großräumige Scherzonen bieten, nachdem die Störungen selbst aufgrund vielfältiger Prozesse nicht mehr aufgeschlossen sind (Umhoefer, 2000). Die tektonischen Modelle von McKenzie and Jackson (1983) in der Interpretation nach Nelson and Jones (1987) werden als Erklärungsgrundlage für die beobachteten Rotationen herangezogen und erweitert.