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Angewandte GeophysikEinleitung Folie 1
Methoden der Angewandten Geophysik
Methoden der Angewandten Geophysik
Vorlesung über die Methoden der angewandten Geophysik
für Studenten des Bachelor-Studiengangs
Geowissenschaften im 3ten Sem.
Vorlesung über die Methoden der angewandten Geophysik
für Studenten des Bachelor-Studiengangs
Geowissenschaften im 3ten Sem.
Literatur
-
Keary, P., Brooks B., Hill, I., An introduction
to Geophysical
Exploration, Blackwell Publishing,
2003. -
Mussett, A.E., Khan, M.A., Lookig
into
the
Earth,
Cambridge University Press, 2000 -
Shearer, P., Introduction
to seismology, 1999.
-
www-resources
(Google „applied
environmental geophysics
…“)
Literatur
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Keary, P., Brooks B., Hill, I., An introduction
to Geophysical
Exploration, Blackwell Publishing,
2003.-
Mussett, A.E., Khan, M.A., Lookig
into
the
Earth,
Cambridge University Press, 2000-
Shearer, P., Introduction
to seismology, 1999.
-
www-resources
(Google „applied
environmental geophysics
…“)
Vorlesungsunterlagen, Folien, Übungen
unterhttp://www.geophysik.uni-muenchen.de
-> Studium -> VorlesungenVorlesungsunterlagen, Folien,
Übungen unter
http://www.geophysik.uni-muenchen.de
-> Studium -> Vorlesungen
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Angewandte GeophysikEinleitung Folie 2
Was ist angewandte Geophysik ?Was ist angewandte Geophysik ?
Geophysik ist die Anwendung physikalischer Prinzipien auf
Probleme der Geowissenschaften
… die angewandte Geophysik beschäftigt
sich
speziell
mit
Anwendungen
geophysikalischer
Methoden, bei
denen wirtschaftliche, umweltrelevante, oder
gefährdungsbezogene
Interressen
zT
im
Vordergrund
stehen
(nicht
das Lösen wissenschaftlicher
Fragestellungen) …
Beispiele:
•
Exploration und Prospektion von Rohstoffen (Öl, Gas, Minerale,
Edelmetalle, etc.)
•
Geothermische
Energie, CO2
-Sequestrierung•
Erfassung
von Strömungsprozessen
(monitoring fluid flow)•
Beurteilung
der
Bodenbeschaffenheit
von Baugrund
(Tunnel, Hochhäuser, etc.)
•
Geophysikalische
Archäologie•
Gefahren-
und Risiko-
Einschätzung
(Vulkane, Erdbeben, Tsunamis)
Geophysik ist die Anwendung physikalischer Prinzipien auf
Probleme der Geowissenschaften
… die angewandte Geophysik beschäftigt
sich
speziell
mit Anwendungen
geophysikalischer
Methoden, bei
denen
wirtschaftliche, umweltrelevante, oder
gefährdungsbezogene Interressen
zT
im
Vordergrund
stehen
(nicht
das Lösen
wissenschaftlicher
Fragestellungen) …
Beispiele:•
Exploration und Prospektion von Rohstoffen (Öl, Gas, Minerale,
Edelmetalle, etc.)
•
Geothermische
Energie, CO2
-Sequestrierung•
Erfassung
von Strömungsprozessen
(monitoring fluid flow)•
Beurteilung
der
Bodenbeschaffenheit
von Baugrund
(Tunnel, Hochhäuser, etc.)
•
Geophysikalische
Archäologie•
Gefahren-
und Risiko-
Einschätzung
(Vulkane, Erdbeben, Tsunamis)
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Angewandte GeophysikEinleitung Folie 3
Was sind die Methoden der Angewandten Geophysik?
Was sind die Methoden der Angewandten Geophysik?
•
Seismik,
Reflektions-
und Refraktions
Seismik, Erdbebenseismologie
•
Deformationen
(Längenänderungen)
•
Gravimetrie, Gravimeter, Anomalien, Dichte
der
Gesteine, Korrekturen
•
Geoelektrik, Leitfähigkeit, Polarisation, Eigenpotentiel
•
Magnetik, Gesteinsmagnetismus, Anomalien, Biogeomagnetismus
•
Geoelektromagnetik, EM Felder, aktiv, passiv
•
Bohrlochgeophysik, well
logging, Permeabilität, Porösität
•
Geophysical fluid dynamics, poröses
Medium, Flüssigkeitsdiffusion
•
Radiometrie, Geothermie/Geothermische
Anwendungen (geothermal methods)
•
Seismik,
Reflektions-
und Refraktions
Seismik, Erdbebenseismologie
•
Deformationen
(Längenänderungen)
•
Gravimetrie, Gravimeter, Anomalien, Dichte
der
Gesteine, Korrekturen
•
Geoelektrik, Leitfähigkeit, Polarisation, Eigenpotentiel
•
Magnetik, Gesteinsmagnetismus, Anomalien, Biogeomagnetismus
•
Geoelektromagnetik, EM Felder, aktiv, passiv
•
Bohrlochgeophysik, well
logging, Permeabilität, Porösität
•
Geophysical fluid dynamics, poröses
Medium, Flüssigkeitsdiffusion
•
Radiometrie, Geothermie/Geothermische
Anwendungen (geothermal methods)
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Angewandte GeophysikEinleitung Folie 4
Die Vorlesung im ÜberblickDie Vorlesung im Überblick
Woche Inhalte 1 Einleitung –
Digitale Signale
2-3 Signalverarbeitung, Spektralanalyse
4-6 Elastisches Medium, seismische Wellen
8 Reflektionsseismik
9 Refraktionsseismik
10-11 Erdbebenseismologie
12 Falluntersuchungen
13 Wiederholung
14 Klausur
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Angewandte GeophysikEinleitung Folie 5
Angewandte
Geophysik: ein
Beispiel Rohstoff-Exploration
Angewandte
Geophysik: ein
Beispiel Rohstoff-Exploration
Datenbeschaffung
Datenaufbereitung und Interpretation
Seismik–
Gravimetrie –
Bohrlochgeophysik –
Radiometrie – Magnetik –
Gesteinsphysik –
4D Erfassung
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Angewandte GeophysikEinleitung Folie 6
TRANSALPTRANSALP
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Angewandte GeophysikEinleitung Folie 7
Angewandte
Geophysik: IODP: Integrated Ocean Drilling Program
Angewandte
Geophysik: IODP: Integrated Ocean Drilling Program
Seismik –
Bohrlochgeophysik –
Radiometrie – Gesteinsphysik –
Gravimetrie – Electromagnetik – Magnetik
Seismik –
Bohrlochgeophysik –
Radiometrie – Gesteinsphysik –
Gravimetrie – Electromagnetik – Magnetik
Graphics: IODP www.iodp.org
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Angewandte GeophysikEinleitung Folie 8
Angewandte
Geophysik: ein
Beprobungsproblem Umweltgeophysik
Angewandte
Geophysik: ein
Beprobungsproblem Umweltgeophysik
Überwachen von Mülldeponien:
-
Wie verteilen sich Flüssigkeiten im Gestein?
-
Gefahren für die Grundwasserqualität?
-
Lithologie des Bodens?-
Permeabilität, Porosität?- Störungen?
Methoden:
Elektromagnetik, Seismik, Georadar, Magnetik, Gravimetrie,
etc.
Überwachen von Mülldeponien:
-
Wie verteilen sich Flüssigkeiten im Gestein?
-
Gefahren für die Grundwasserqualität?
-
Lithologie des Bodens?-
Permeabilität, Porosität?-
Störungen?
Methoden:
Elektromagnetik, Seismik, Georadar, Magnetik, Gravimetrie,
etc.
Figure: earthobservatory.nasa.gov
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Angewandte GeophysikEinleitung Folie 9
Erdbebenbeobachtung Schwarmbeben
Erdbebenbeobachtung Schwarmbeben
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Angewandte GeophysikEinleitung Folie 10
Seismische GefahrenSeismische Gefahren
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Angewandte GeophysikEinleitung Folie 11
Welche Methode für welches Problem ?
Welche Methode für welches Problem ?
Problemstellungen:
Es soll die Untergrundbeschaffenheit bezüglich der Statik (hohes
Gebäude), Strömungseigenschaften (Mülldeponie), Archäologische
Funde, etc. untersucht werden.
Um zu entscheiden, welche Methode
geeignet ist müssen wir folgendes beachten:
•
Welche physikalische Eigenschaften
sind relevant (e.g. Permeabilität, Porosität, seismische
Geschwindigkeit, Anisotropie, Leitfähigkeit, Dichte)?
•
Welche Raum-
und Zeitskalen
sind relevant für das Problem?•
Welche geometrischen Experimentanordnungen
sind optimal?•
Wie muß
ich die gewonnenen Daten aufbereiten und
analysieren?•
Welche „a priori Information“
(Randbedingungen) ist bekannt und kann mit einbezogen
werden?
•
Wie sind die physikalischen Eigenschaften voneinander
abhängig?
Die Antworten auf all diese Fragen hängen stark von dem
jeweiligen Ziel und der Problemstellung ab.
Problemstellungen:
Es soll die Untergrundbeschaffenheit bezüglich der Statik (hohes
Gebäude), Strömungseigenschaften (Mülldeponie), Archäologische
Funde, etc. untersucht werden.
Um zu entscheiden, welche Methode
geeignet ist müssen wir folgendes beachten:
•
Welche physikalische Eigenschaften
sind relevant (e.g. Permeabilität, Porosität, seismische
Geschwindigkeit, Anisotropie, Leitfähigkeit, Dichte)?
•
Welche Raum-
und Zeitskalen
sind relevant für das Problem?•
Welche geometrischen Experimentanordnungen
sind optimal?•
Wie muß
ich die gewonnenen Daten aufbereiten und
analysieren?•
Welche „a priori Information“
(Randbedingungen) ist bekannt und kann mit einbezogen
werden?
•
Wie sind die physikalischen Eigenschaften voneinander
abhängig?
Die Antworten auf all diese Fragen hängen stark von dem
jeweiligen Ziel und der Problemstellung ab.
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Angewandte GeophysikEinleitung Folie 12
Prinzipieller Unterschied: passive
und aktive
Methoden
Prinzipieller Unterschied: passive
und aktive
Methoden
Aktiv:Mit künstlichen Quellen
werden Eigenschaften des Untergrunds dargestellt
Beispiele:- Explosionen,
Druckluftkanonen - EM Wellen-
Polarisationsmethoden- Vibrationen- Injektion von
Flüssigkeiten
Aktiv:Mit künstlichen Quellen
werden Eigenschaften des Untergrunds dargestellt
Beispiele:-
Explosionen, Druckluftkanonen
-
EM Wellen-
Polarisationsmethoden-
Vibrationen-
Injektion von Flüssigkeiten
Passiv:Natürliche Quellen werden
für die Erkundung des Untergrund benutzt
Beispiele:-
Gravitation- Erdbeben- EM Feld-
Schallwellen-
Mikroseismische Aktivitäten
- Wärmefluss- Strömungen-
Deformation- Rotation
Passiv:Natürliche Quellen werden
für die Erkundung des Untergrund benutzt
Beispiele:-
Gravitation-
Erdbeben-
EM Feld-
Schallwellen-
Mikroseismische Aktivitäten
-
Wärmefluss-
Strömungen-
Deformation-
Rotation
Was sind direkte
und indirekte
Methoden?Was sind direkte
und indirekte
Methoden?
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Angewandte GeophysikEinleitung Folie 13
Imaging (Abbilden) und Unsicherheiten
Imaging (Abbilden) und Unsicherheiten
Indirekte Methoden
(Imaging) sind normalerweise „unterbestimmte mathematische
Probleme“
und/oder haben
keine mathematisch eindeutige
Lösungen. Dies bietet großen Freiraum für die Interpretation der
beobachteten Daten.
Indirekte Methoden
(Imaging) sind normalerweise „unterbestimmte mathematische
Probleme“ und/oder haben keine mathematisch eindeutige
Lösungen. Dies bietet großen
Freiraum für die Interpretation der beobachteten Daten.
Konsequenzen: •
Es können mehr als nur eine Lösung (oftmals unendlich viele) die
Beobachtungen erklären
•
Informationen über Unsicherheiten sind schwierig
darzustellen
•
Oftmals sind Ergebnisse von „Wunschdenken“ geprägt. ( Vorsicht !
)
•
Man muss sich stets darüber im Klaren sein, wie viel Information
die Messungen über die Physik des betrachteten Systems beinhalten
(dies führt z.B. zum Gebrauch der Wahrscheinlichkeitsrechnung)
Konsequenzen: •
Es können mehr als nur eine Lösung (oftmals unendlich viele) die
Beobachtungen erklären
•
Informationen über Unsicherheiten sind schwierig
darzustellen
•
Oftmals sind Ergebnisse von „Wunschdenken“ geprägt. ( Vorsicht !
)
•
Man muss sich stets darüber im Klaren sein, wie viel Information
die Messungen über die Physik des betrachteten Systems beinhalten
(dies führt z.B. zum Gebrauch der Wahrscheinlichkeitsrechnung)
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Angewandte GeophysikEinleitung Folie 14
ZusammenfassungZusammenfassung
Die in dieser
Vorlesung
angesprochenen
geophysikalischen Methoden
haben
ein
immens
weites
Spektrum
an
Anwendungen
in der
Forschung
ebenso
wie
in der
Umwelt, Exploration, Ingenieursgeophysik, Geodäsie,
Ozeanographie, Medizin, etc.
Die Hauptanwendungen hierbei
sind
Seismik, Geoelektrik, Magnetik, Gravimetrie, Geothermie,
Radiometrie, Rheologie, Hydrodynamik
Viele
der
entwickelten
Verfahren
zur
Datengewinnung
und
Auswertung
der
Messungen
sind
identisch
mit
denen
der jeweils
anderen
Bereiche. z.B. Digitalisierung, Spektrale
Analyse, Filterung, und Simulation (modeling). Deshalb
stehen
diese
fundamentalen
Themen
am Anfang
des Kurses.
Die in dieser
Vorlesung
angesprochenen
geophysikalischen Methoden
haben
ein
immens
weites
Spektrum
an
Anwendungen
in der
Forschung
ebenso
wie
in der
Umwelt, Exploration, Ingenieursgeophysik, Geodäsie,
Ozeanographie, Medizin, etc.
Die Hauptanwendungen hierbei
sind
Seismik, Geoelektrik, Magnetik, Gravimetrie, Geothermie,
Radiometrie, Rheologie, Hydrodynamik
Viele
der
entwickelten
Verfahren
zur
Datengewinnung
und Auswertung
der
Messungen
sind
identisch
mit
denen
der
jeweils
anderen
Bereiche. z.B. Digitalisierung, Spektrale Analyse, Filterung,
und Simulation (modeling). Deshalb
stehen
diese
fundamentalen
Themen
am Anfang
des Kurses.
Methoden der Angewandten GeophysikWas ist angewandte Geophysik
?Was sind die Methoden der Angewandten Geophysik?Die Vorlesung im
ÜberblickAngewandte Geophysik: ein
Beispiel�Rohstoff-ExplorationTRANSALPAngewandte Geophysik: �IODP:
Integrated Ocean Drilling ProgramAngewandte Geophysik: ein
Beprobungsproblem�UmweltgeophysikErdbebenbeobachtung�SchwarmbebenSeismische
GefahrenWelche Methode für welches Problem ?Prinzipieller
Unterschied: �passive und aktive MethodenImaging (Abbilden) und
UnsicherheitenZusammenfassung
![WELCHE AGILE METHODE FÜR WEN? SETZUNGEN ZUR ......„Crystal Clear“ (vgl. [Coc04]), das auf Teams von sechs bis acht Teammitgliedern optimiert ist. Knappere Beschreibungen existieren](https://img.pdfslide.org/doc/110x75/5fe8a508a6a4493f8a3d456f/welche-agile-methode-foer-wen-setzungen-zur-acrystal-clearaoe-vgl-coc04.jpg?t=1679404694)
