Master Modul MMPW03 - Fortgeschrittene Geodynamik

Dr. S. Sobolev (GFZ, Sektion 2.5)
PD Dr. M. Riedel

Aktualisiert am 22. März 2012

 

Schwerpunkte

In dem fünftägigen Blockkurs werden geodynamische Aspekte von grundlegenden Fragestellungen der Plattentektonik diskutiert und auf wichtige Konsequenzen eingegangen (Erdbeben und Tsunamis). Dazu werden die Methoden der physikalisch-mathematischen Formulierung der jeweiligen geodynamischen Probleme vorgestellt und ihre numerische Lösung beschrieben. Mit Hilfe von "public domain" Software (wie z.B. CitcomS) sollen die Teilnehmer am Ende des Blockkurses dazu in die Lage versetzt werden, einzelne einfache geodynamische Fallbeispiele selbständig berechnen zu können (z.B. die Wärmeleitung in der Lithosphäre, den konvektiven Wärmetransport im Erdmantel). Die Prüfungsleistung ist eine benotete Hausarbeit im Anschluss an den Kompaktkurs, mit der numerischen MATLAB Lösung eines vorgegebenen (und in den Übungen zuvor ausführlich besprochenen) geodynamischen Problems.

 

Blockkurs 12.-20. März 2012

Vorlesung, Übungen Masterstudiengang
Geowissenschaften
Mo-Fr
09.15-16.45
2.25.D.0.01 (Computer Pool, Campus Golm, Haus 25) Sobolev, Riedel, Brune

 

Veranstaltungsplan

Datum Zeit Thema Informationen
12.03.12 10.15 - 11.45 Uhr Introduction, historical notes and overview of major challenges in solid Earth dynamics Sobolev (Lecture_intro.pdf and readme.pdf)
13.00 - 14.30 Uhr Working with Linux, MacOSX and MATLAB (MathWorks TechDocs online) Riedel (intro_matlab.pdf)
14.45 - 16.15 Uhr Cooling of an isothermal Earth (1D heat conduction equation) Riedel (earthage.pdf, heat1D_template.m
13.03.12 09.15 - 10.45 Uhr Physical background: stress, strain, conservation laws, rheology Sobolev (Lecture1.pdf)
11.00 - 12.30 Uhr Overview of numerical methods in geodynamics Sobolev (Lecture2.pdf and related movie files)
13.30 - 15.00 Uhr Derivation of the conservation equations for mass, momentum and energy (basic equations for geodynamic problem sets) Riedel (tutorial1.pdf)
15.15 - 16.45 Uhr FD methods to solve 1D partial differential equations (MATLAB) Riedel (tutorial2.pdf, Lord_Kelvin_BTCS_template.m, cranknicholson.m, cranknicholson.pdf)
14.03.12 09.15 - 10.45 Uhr Global geodynamic models - towards modeling of plate tectonics Sobolev (Lecture3.pdf and Stadler et al., 2010)
11.00 - 12.30 Uhr Modeling of key geodynamic processes beyond plate tectonics: Plumes, Large Igneous Provinces and their climate impact Sobolev (Lecture4.pdf and related movie files)
13.30 - 15.00 Uhr FD methods to solve 2D partial differential equations (MATLAB) Riedel (tutorial3.pdf, heat2D_explicit_template.m)
15.15 - 16.45 Uhr Thermal structure of oceanic and continental lithosphere: influence of mantle heat flow Riedel (kelvins_mistake.pdf, crough77.pdf, wortel88_appendix.pdf, doin96.pdf)
15.03.12 09.15 - 10.45 Uhr Modeling of key plate-tectonic processes (I): Rifting and Continental Break-Up, Transform boundaries Sobolev (Lecture5.pdf and related movie files)
11.00 - 12.30 Uhr Modeling of key plate-tectonic processes (II): Subduction Initiation, Mature Subduction, Collision Sobolev (Lecture6.pdf and related movie files)
13.30 - 15.00 Uhr Subduction modeling with MATLAB Riedel (temspol.pdf, temspol.tgz)
15.15 - 16.45 Uhr Using public domain software (citcom) to model thermal convection in the Earth's mantle Riedel (intro_citcom.pdf)
16.03.12 09.15 - 10.45 Uhr Application of geodynamic modeling: Earthquakes, Tsunami early warning Sobolev (Lecture7.pdf, movie file and reading list)
11.00 - 12.30 Uhr Earthquakes and Tsunamis - numerical modeling and real-time predictions Brune, Sobolev (Lecture8.pdf)
13.30 - 15.00 Uhr Lithospheric strength profiles Brune (tutorial4.pdf and related source files)
15.15 - 16.45 Uhr Computing uplift of 1D faults (MATLAB) Brune (tutorial5.pdf and related source files)
19.03.12 12.00 - 13.30 Uhr The Rayleigh-Taylor instability: An Introduction Riedel (Simulation.ppt, Diapirism.pdf, Homework.pdf)
13.45 - 16.45 Uhr Using CitcomS to model mantle convection, output visualization using Paraview Gaßmöller, Dannberg (tutorial6.pdf)
20.03.12 10.00 - 16.00 Uhr Visit to Section 2.5 Geodynamic Modeling at GFZ Potsdam Sobolev (and group members)

 

Literaturempfehlungen

Turcotte, D.L. and Schubert, G., 1982, Geodynamics - Applications of continuum physics to geological problems, J. Wiley & Sons, New York (info here).

Gerya, T., 2009, Introduction to numerical geodynamic modeling, Cambridge University Press, Cambridge (info here).




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