Master Modul MMPW03 - Fortgeschrittene Geodynamik

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

Aktualisiert am 19. März 2015

 

Schwerpunkte

In dem siebentägigen 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 (aus dem CIG repository) 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 9.-17. März 2015

Vorlesung, Übungen Masterstudiengang
Geowissenschaften
Mo-Fr
09.15-16.45
2.25.D.2.02 (Computer Pool, Campus Golm, Haus 25) Sobolev, Riedel, Mulyukova, Gaßmöller, Dannberg, Zamora, Chen

 

Veranstaltungsplan

Datum Zeit Thema Informationen
09.03.15 10.15 - 11.45 Uhr Introduction, historical notes and overview of major challenges in solid Earth dynamics Sobolev (lecture_intro.pdf)
13.00 - 14.30 Uhr Working with Linux, MacOSX and MATLAB (MathWorks TechDocs online) Riedel (intro_matlab.pdf, mlintro.pdf)
14.45 - 16.15 Uhr Cooling of an isothermal Earth (1D heat conduction equation) Riedel (earthage.pdf, heat1D_complete.m, additional reading)
10.03.15 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, movie files)
13.30 - 15.00 Uhr FD methods to solve 1D partial differential equations (MATLAB) Riedel (FD_methods1D.pdf, heat1D_BTCS_template.m
15.15 - 16.45 Uhr FD methods to solve 2D partial differential equations (MATLAB) Riedel (FD_methods2D.pdf, heat2D_explicit_template.m
11.03.15 09.15 - 10.45 Uhr Global geodynamic models - towards modeling of plate tectonics Sobolev (lecture3.pdf)
11.00 - 12.30 Uhr Modeling of key geodynamic processes beyond plate tectonics: Plumes, Large Igneous Provinces and their climate impact Sobolev (lecture4.pdf, movie files)
13.30 - 15.00 Uhr FE methods to solve partial differential equations (MATLAB), part I Mulyukova (FEMintro.pdf)
15.15 - 16.45 Uhr FE methods to solve partial differential equations (MATLAB), part II Mulyukova (FE-method.zip)
12.03.15 09.15 - 10.45 Uhr Modeling of key plate-tectonic processes (I): Rifting and Continental Break-Up, Transform boundaries Sobolev (lecture5.pdf)
11.00 - 12.30 Uhr Modeling of key plate-tectonic processes (II): Subduction Initiation, Mature Subduction, Collision Sobolev (lecture6.pdf, movie files)
13.30 - 15.00 Uhr Using public domain software to model thermal convection in the Earth's mantle (the Rayleigh-Benard instability) Riedel (Inside_Earth.pdf, intro_citcom.pdf, Benchmark1989.pdf, additional reading)
15.15 - 16.45 Uhr The open code "ASPECT", part I (Introduction) Dannberg, Gaßmöller (aspect_intro.pdf)
13.03.15 09.15 - 10.45 Uhr Subduction and megathrust Earthquakes Sobolev (lecture7.pdf)
11.00 - 12.30 Uhr Earthquake Physics and Modeling Sobolev (lecture8.pdf, movie files)
13.30 - 15.00 Uhr Earthquakes and Tsunamis: rupture inversion and tsunami real time prediction (1) - Basics of using real-time GPS obrservations Zamora, Chen (LectureTsunamis.pdf)
15.15 - 16.45 Uhr Earthquakes and Tsunamis: rupture inversion and tsunami real time prediction (2) - Working with code "rupture generator" Zamora, Chen
16.03.15 09.15 - 10.45 Uhr FD methods to solve macroscopic advection processes (MATLAB) Riedel (FD_advection.pdf, advection_ftcs_template.m)
11.00 - 12.30 Uhr Subduction modeling with MATLAB Riedel (temspol.pdf, temspol.zip)
13.30 - 15.00 Uhr The Rayleigh-Taylor instability: Introduction to the Homework Assignment (module MMPW03 examination) Riedel (intro_diapirism.pdf, homework.pdf, additional reading)
15.15 - 16.45 Uhr The open code "ASPECT", part II (Tutorial and Applications) Gaßmöller, Dannberg (aspect_tutorial.pdf, aspect_handout.pdf)
17.03.15 10.00 - 18.00 Uhr Visit to Section 2.5 Geodynamic Modeling at GFZ Potsdam Sobolev and group members (section_intro.pdf)

 

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).


Please send comments to mrriedel@uni-potsdam.de