Geoscience Reference
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Kasten1.1
InternationaleOrganisationenzurKoordinierung globalergeophysikalischer Forschung undausgewähltenationale
geophysikalische Vereinigungen
Die IUGG, die 1919 gegründet wurde, besteht aus sieben
Assoziationen, welche sich unterschiedlichen geophysi-
kalischen Themen widmen:
- IAG International Association of Geodesy
- IASPEI International Association of Seismology and
Physics of the Earth's Interior
- IAVCEI International Association of Volcanology and
Chemistry of the Earth's Interior
- IAGA International Association of Geomagnetism and
Aeronomy
- IAMAS International Association of Meteorology and
Atmospheric Sciences
- IAHS International Association of Hydrological
Sciences
- IAPSO International Association of
the Physical
Sciences of the Oceans
Wissenschaftliche geophysikalische Gesellschaften auf
nationaler bzw. europäischer Ebene sind:
- in Deutschland: die 1922 gegründete Deutsche Geo-
physikalische Gesellschaft (DGG
a
);
- in den USA: die 1919 gegründete American Geophy-
sical Union (AGU
b
);
- in Europa: die 2002 gegründete European Geosciences
Union (EGU
c
), hervorgegangen aus der Vereinigung
der European Geophysical Society (EGS; 1971-2002)
mit der European Union of Geosciences (EUG; 1980-
2002).
(wie die IUGG) sowie 95 nationale Akademien. Deutschland
ist in der ICSU seit 1952 durch die Deutsche Forschungsge-
Das Grundprinzip der geophysikalischen Arbeitsme-
thodik besteht darin, zunächst die physikalischen Felder
(Schwerefeld, Deformation der Erdoberfläche, Magnetfeld,
elektrisches Feld, seismische Wellenfelder, Temperaturfeld,
Wärmestrom, u. a.) nahe, auf oder oberhalb der Erdoberflä-
che in Bohrungen oder von Flugzeugen bzw. Satelliten aus
zu messen. Nach einer Datenaufbereitung erfolgt dann im
dritten Schritt die Inversion dieser Daten im Hinblick auf
die räumliche Verteilung physikalischer Eigenschaften im
Erdinnern wie Dichte, elastische Eigenschaften, Viskosität,
Magnetisierung, elektrische und thermische Leitfähigkeit,
elastische Spannung, Druck, Temperatur u. a. Diese Infor-
mation kann dann im letzten Schritt zur Interpretation in
Bezug auf die stoffliche Zusammensetzung, den physikali-
schen Zustand und die wirkenden Prozesse genutzt werden
Die meisten geophysikalischen Messmethoden kommen
hierbei auf oder über der Erdoberfläche zum Einsatz und
benötigen daher keine teuren Bohrungen. Dies erklärt ih-
re Attraktivität und Bedeutung für die Erkundung des Er-
dinnern auch jenseits der heute erreichbaren Bohrtiefen,
die mit derzeit lediglich ca. 12,2 km ziemlich genau 1‰
des Erddurchmessers entsprechen. Labormessungen unter si-
mulierten In-situ-(vor-Ort-)Bedingungen bzgl. des Drucks
und der Temperatur ermöglichen darüber hinaus Aussagen
über die physikalischen Eigenschaften der Materie im Erd-
innern.
Welche Aussagen über Eigenschaften und Prozesse im
tiefen Erdinnern letztlich getroffen werden können, ist eine
Frage des den Prozess beschreibenden Typs der Differenzi-
algleichung, aus dem sich eine bestimmte geophysikalische
Methode ableitet. Die Mathematik unterscheidet hierbei zwi-
schen hyperbolischen, parabolischen und elliptischen Dif-
ferenzialgleichungen. Im Falle der Seismologie erlaubt die
(hyperbolische) Wellengleichung, eindeutig aus Daten der
Bodenverschiebung, -geschwindigkeit oder -beschleunigung
auf der Erdoberfläche Eigenschaften im Erdinnern abzulei-
ten. Die auf dieser Basis entwickelten Reflexions- und tomo-
grafischen Durchschallungsmethoden machen die Seismolo-
gie (sowie die angewandte Explorationsseismik) zu einem
wirklichen und leistungsfähigen geophysikalischen Sondie-
rungsverfahren.
Schwächer sind die elektrischen bzw. elektromagneti-
schen und thermischen Methoden, welche durch paraboli-
sche Diffusionsgleichungen beschrieben werden. Daher er-
lauben diese Methoden keine scharfen Abgrenzungen von
Bereichen unterschiedlicher Eigenschaften im Untergrund,
sondern ergeben unscharfe, „weiche“ Übergänge zwischen
diesen Bereichen.
Keine Sondierungsmethoden lassen sich aus der ellip-
tischen Laplace-Differenzialgleichung ableiten. Mit deren
Hilfe kann jedoch aus an der Erdoberfläche gemessenen Da-
ten die räumliche Variation von magnetischen oder Schwer-
kraftfeldern im Erdinnern bestimmt werden. Dies ist die
Grundlage der sogenannten Potenzialverfahren. Sind jedoch
zusätzlich bestimmte Nebenbedingungen erfüllt, so können
auch aus Schwere- oder Magnetfelddaten Tiefenangaben ab-
geleitet werden.
Das Vorgehen von den Messungen und ihrer Darstellung
über die Aufbereitung und Inversion der Daten bis hin zu ih-
rer Interpretation ist in Abb.
1.2
schematisch dargestellt. Die
