Geodynamik
Wärme- und Massentransporteigenschaften von Konvektionsströmungen im Erdinnern
Konvektionsströme im Erdmantel (Tiefenbereich 100 - 2900 km Tiefe) wandeln die in
der Erde vorhandene Wärme in mechanische Arbeit um und stellen letztendlich den Mechanismus dar, der
die gesamte tektonische Aktivität auf der Erde antreibt. Zu den tektonischen Aktivitäten
zählen kleinräumige Phänomene, wie Erdbeben oder Vulkanausbrüche, sowie
großräumige Ereignisse, zu denen die Neubildung von Gebirgen oder die Umorientierung der
Lithosphärenplatten gehören. Weiterhin bestimmen Konvektionsströme entscheidend den
Durchmischungsgrad des Erdmantels. Da das tiefe Erdinnere direkten Messungen nicht zugänglich ist,
werden aufwendige Computersimulationen durchgeführt, um zu einem besseren Verständnis der
Transportprozesse im Erdmantel zu gelangen. In einer, zunächst methodisch orientierten Arbeit, wurde ein
numerisches Verfahren entwickelt, das es erlaubt hohe Viskositätskontraste des Materials
miteinzubeziehen. Dies bedeutet einen wesentlichen Schritt hin zu einer realistischen Modellierung des
Erdinnern. Dabei konnte dieses Verfahren eingesetzt werden, um einen theoretisch vorhergesagten
Zusammenhang für heftige Konvektionsströmungen in Materialien mit stark
temperaturabhängiger Viskosität zu bestätigen. In Zusammenarbeit mit Kollegen der
University of Illinois und der University of Minnesota (beide USA) wurden die hohen Anforderungen
geodynamischer Fragestellungen an heutige Höchstleistungsrechner untersucht und exemplarisch
dargestellt.
Beteiligte Wissenschaftler:
Veröffentlichungen:
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