Seismologie und Wellenphysik
Der feste Erdkörper befindet sich in einem ständigen Schwingungszustand. Dieser wird ausgelöst durch so verschiedene Phänomene wie Ozeanwellen, atmosphärische Turbulenzen oder Erdbeben, welche seismische Wellen erzeugen.
Diese Wellen reisen mit Geschwindigkeiten von teilweise mehr als 10 Kilometern pro Sekunde durch die Erde und sammeln somit Informationen über deren innere Struktur – ganz ähnlich wie ein Röntgenstrahl auf seinem Weg Informationen über den menschlichen Körper sammelt.
Die Gruppe von Andreas Fichtner nutzt Aufzeichnungen seismischer Wellen, GPS-Daten von Deformationen der Erdoberfläche sowie Daten des Erdschwerefelds, um die Struktur und Evolution der Erde sowie die Charakteristiken grosser Erdbeben zu verstehen. Wichtigstes Werkzeug sind dabei Computersimulationen, welche die seismische Wellenausbreitung und die Entstehung von Erdbeben in geologisch besonders aktiven Regionen darstellen. Diese Simulationen nutzen die Fähigkeiten moderner Hochleistungsrechner wie «Monte Rosa» oder «Piz Daint» am Schweizerischen Hochleistungsrechenzentrum (CSCS) in Lugano. Mit der Hilfe von Grafikkarten, die ursprünglich für die Bildverarbeitung in Computerspielen entwickelt wurden, erlauben es die modernen CSCS-Rechner, Erdbeben und seismische Wellen in der Erde mit einer Genauigkeit zu berechnen, die auf einem herkömmlichen Desktop mehr als 100 Millionen Jahre Rechenzeit in Anspruch nehmen würde.
Diese Kombination moderner mathematischer Methoden für Computersimulationen und die Verfügbarkeit der Hochleistungsrechner am CSCS macht es möglich, die Struktur und Dynamik der Erde mit vorher nicht gekannter Präzision zu studieren und dazu enorme Datenmengen zu nutzen, die ein gewöhnlicher Computer nicht verarbeiten (geschweige denn speichern) könnte.
Die Arbeit der Gruppe erfordert ein hohes Mass an Interdisziplinarität. Sie agiert somit als Bindeglied zwischen verschiedensten Naturwissenschaften, von Mathematik und Physik über Informatik und Seismologie bis hin zu Geodynamik, Tektonik und Geologie.
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Institut für Geophysik
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