Unsere Mitarbeiter:innen im Department Geophysik untersuchen Prozesse der Erde in Kontinentalplatten und Plattenrändern, Erdbeben, Vulkanismus wie auch das Erdmagnetfeld und die Magnetosphäre durch direkte Beobachtungen und Messungen sowie anhand von Modellierungen. Der Fokus unserer Aktivitäten liegt auf der Einschätzung von Naturgefahren und deren Einfluss auf Siedlungsräume und Infrastrukturen.

Die Forschungsthemen in unserem Department sind sehr stark mit folgenden UN-Nachhaltigkeitszielen verknüpft: #7 - Bezahlbare und saubere Energie, #9 - Industrie, Innovation und Infrastruktur, #11 - Nachhaltige Städte und Gemeinden, #13 - Maßnahmen zum Klimaschutz, #15 - Leben an Land.

Die uns zur Verfügung stehenden geophysikalische Methoden werden zum Beispiel eingesetzt, um das Gefahrenpotenzial und die Wirkungsketten natürlicher Ereignisse für die Gesellschaft abzuschätzen und daraus verbesserte Möglichkeiten z.B. für erdbebensicheres Bauen, Risikobewertungen, Ereignisvorhersage und Katastrophenminderung abzuleiten. So werden Ressourcen beispielsweise auch dann geschont, wenn schnelle Erdbebenwarnungen das Abschalten von Stromkreisen noch ermöglichen und verheerende Brände als häufige Folge von Erdbeben verhindert werden können.

Beitrag zum den UN Nachhaltigkeitszielen  #7 - Bezahlbare und Saubere Energie und # 13  - Maßnahmen zum Klimaschutz

Ein weiteres Thema mit starkem Bezug zu Nachhaltigkeitsaspekten ist die Erkundung und Überwachung von Ressourcen wie der Geothermie, die so wichtig für die Wärmewende ist, dies mit Hilfe von geophysikalischen Abbildungsverfahren. Dabei wird immer mehr auf bereits vorhandene Infrastruktur wie das Telekommunikationskabelnetz gesetzt. Nachhaltig ist das aus zweierlei Gründen: es muss kein neues Messnetz geschaffen werden und die Nutzung ist dauerhaft möglich und gewährleistet. Die Glasfasersensorik (Telekommunikationskabel) erlaubt es, selbst kleinste Bewegungen z.B. von Flüssigkeiten im Untergrund zu erfassen und mit Methoden des maschinellen Lernens datentechnisch zu bearbeiten und zu modellieren. So können wir das Potential der Geothermie sehr viel besser einschätzen.

Die Methoden der Geophysik bieten überwiegend passive, zerstörungsfreie und nachhaltige Messverfahren, welche ganz grundsätzlich Rückschlüsse über die physikalischen Eigenschaften, den Aufbau, die Dynamik und Prozessabläufe im Untergrund aber auch im erdnahen Weltraum zulassen.

Beitrag zum UN Nachhaltigkeitsziel #9 - Industrie, Innovation und Infrastruktur

So tragen verbesserte Kenntnisse des Erdmagnetfeldes unter anderem zur Sicherheit von Satelliten bei, wie beispielweise der kürzlich gestartete Umweltsatelliten EnMAP. Gefährdungen für Satelliten entstehen durch hochenergetische Teilchen, welche im erdnahen Weltraum vom Erdmagnetfeld eingefangen werden. Unsere Forschung ist daher auf die Vorhersage von Beschleunigung und Transport der Teilchen innerhalb der Magnetosphäre und hinaus ins Weltall sowie der Streuung der Strahlungspartikel in die Atmosphäre ausgerichtet. Damit werden praxisrelevante Anwendungen wie Abschätzungen zur Polumkehr, Weltraumwettervorhersage und sichere Satellitenoperation möglich.

Beitrag zum UN Nachhaltigkeitsziel #7 - Bezahlbare und Saubere Energie

Ein Beispiel für ein Projekt mit klarer Verknüpfung von Grundlagenforschung und Nachhaltigkeitszielen ist das GFZ-finanzierte Discovery Projekt „Modelling mantle exhumation during rifting and basin inversion: links to natural hydrogen as an eco-friendly fuel“ von Frank Zwaan in der Sektion Geodynamik zu nennen. Hier geht es um die Anwendung von numerischen Modellen im Lithosphären-Maßstab, um zu entschlüsseln, wie plattentektonische Prozesse Mantelmaterial freisetzen können. Der Bezug zu dem Nachhaltigkeitsziel #7 ergibt sich aus der Bewertung des Potenzials für die Erzeugung von Wasserstoff aus solchem freigesetzten Mantelmaterial, denn es stellt eine vielversprechende, bisher aber weitgehend übersehene Quelle für grüne Energie dar.

Mehr Informationen zur Forschung in den Sektionen des DEPARTMENT GEOPHYSIK.