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«Forschungsbericht 2014 und aktualisiertes Forschungsprogramm 2015 Hannover, Januar 2015 Prof. Dr. Ugur Yaramanci Direktor Archiv-Nr.: Impressum ...»

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Leibniz-Institut für

Angewandte Geophysik

Forschungsbericht 2014

und

aktualisiertes Forschungsprogramm 2015

Hannover, Januar 2015

Prof. Dr. Ugur Yaramanci

Direktor

Archiv-Nr.:

Impressum

Forschungsjahresberichte

des Leibniz-Instituts für Angewandte Geophysik

ISSN 1868-8403

Herausgeber:

Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik

Stilleweg 2, D-30655 Hannover

Tel.: +49 (0)511 643 2302

Fax: +49 (0)511 643 3665 E-Mail: poststelle@liag-hannover.de Internet: www.liag-hannover.de Die Forschungsjahresberichte des Leibniz-Instituts für Angewandte Geophysik erscheinen jährlich im Februar in einer Auflagenhöhe von ca. 300 Stück. Sie werden von den Institutsmitarbeitern unter Verantwortung des Direktors verfasst. Sie dienen dem Ziel, die mit öffentlichen Mitteln geförderten Arbeiten des Instituts umfassend transparent zu machen und geben der wissenschaftlichen Community die Möglichkeit, sich über die geleistete und geplante Arbeit und die wissenschaftliche Ausrichtung des Instituts zu informieren. Mit der jährlichen Abfassung des Forschungsberichts kommt das Institut zudem einer satzungsgemäßen Verpflichtung nach.

Der aktuelle Jahresbericht kann in Einzelfällen auf schriftliche Anfrage in gedruckter Form gegen eine Schutzgebühr zugesandt werden. Er steht weiterhin zum pdf-Download auf der Internetseite des Instituts (Hauptseite unten rechts) kostenlos zur Verfügung.

pdf-Download:

www.liag-hannover.de/fileadmin/user_upload/dokumente/Forschungsberichte/FB2014_internet.pdf II Vorwort Das Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik (LIAG) stellt jedes Jahr seine Arbeiten in einem ausführlichen Forschungsbericht vor. Dieser Bericht beinhaltet zugleich das Forschungsprogramm für das folgende Jahr in der Form, wie es am Anfang des Jahres vorliegt. Er ist also im Wesentlichen ein Arbeitsbericht und daher in Einzelheiten bewusst sehr ausführlich gehalten. Auch in der Struktur ist er so gestaltet, dass er den vertieft Interessierten als Präsentation und Informationsquelle dient. Jährlich wiederkehrende Angelegenheiten und Grundstrukturen sind im Bericht gleich oder ähnlich wie in den Berichten der Vorjahre abgefasst. Somit ist das Arbeitsgeschehen im Institut jedes Jahr für sich vollständig und geschlossen dokumentiert.

Der vorliegende Forschungsbericht 2014 informiert in Kapitel 1 über Aufgaben und wissenschaftliches Umfeld, Struktur, Organisation, Personal und Mittelausstattung, strategische Themen sowie über Maßnahmen der Qualitätssicherung und schließlich über die mittelfristige Forschungs- und Entwicklungsplanung. Dieses Kapitel ist in diesem Jahr etwas erweitert worden, ansonsten jedoch jedes Jahr ähnlich lautend. Es dient der Vollständigkeit sowie zur Einordnung der Forschungsleistungen in die Rahmenbedingungen. In den Kapiteln 2 und 3 finden sich die wichtigsten Forschungsergebnisse des Jahres 2014 für die drei Forschungsschwerpunkte und für die fünf Sektionen des Instituts, ergänzt durch das Forschungsprogramm für 2015. Besonders hervortretende Schwerpunkt- und Sektionsarbeiten sind zu Beginn dieser Kapitel aufgeführt.

Die Drittmittelvorhaben des Jahres 2014 werden im Kapitel 4 als Übersicht mit Kurzfassungen dargestellt. Die von den Institutsangehörigen im vergangenen Jahr erbrachten Leistungen in Form von Veröffentlichungen, Berichten, Vorträgen, Projekten, Lehr- und wissenschaftlichen Betreuungsaufgaben, Diensten an der wissenschaftlichen Gemeinschaft und Arbeitsergebnissen anderer Art sind in Kapitel 5 zusammengestellt. Visuell komplettiert wird das Kapitel 5 im Anhang B durch eine Auswahl von Posterbeiträgen, die einen Einblick in die Forschungstätigkeiten des Instituts vermitteln. Anhang C listet das Vortrags- und Posterprogramm der Austauschsitzung 2014 auf. Die jährliche Austauschsitzung ist ein Forum, auf dem sich das Institut in der Interaktion mit seinen Partnern und anderen interessierten Einrichtungen präsentiert.

Neben seinem öffentlich zugänglichen Forschungsbericht legt das Institut seinen Aufsichts- und Beratungsgremien jährlich auch ein internes Programmbudget zur Beratung und Genehmigung der geplanten Forschungsarbeiten und Rahmenbedingungen vor. Im Programmbudget werden für das betreffende Jahr die Programme des Institutes und deren finanzielle Gestaltung vorgezeichnet sowie Planungsdaten für weitere 3 Jahre annonciert. Die Programme selbst basieren inhaltlich auf den Tätigkeiten und Plänen der vorausgegangenen Jahre, wie sie in den Forschungsberichten und im aktualisierten Forschungsprogramm dargestellt wurden. Das im Herbst 2013 genehmigte Programmbudget 2015 enthält Planungsdaten bis zum Jahr 2018. Teile des Programmbudgets sind in diesen Bericht eingeflossen.

Im Jahr 2014 waren die Forschungsarbeiten im Institut stark von einer Konsolidierung geprägt. Die Ressourcen des Instituts sind überwiegend in Drittmittelprojekten gebunden. 2014 liefen insgesamt 32 Drittmittel- bzw. Kooperationsprojekte von sehr unterschiedlichem Inhalt und Umfang. Gefördert wurden sie von BMBF (5), BMWi (4), BMVg (1), DAAD (2), MWK/BHI (5), DFG (7), EU (1), Industrie und anderen (7). Das gesamte Bewilligungsvolumen für die Projekte betrug 12.878 T€, darin sind 30 Stellen für Wissenschaftliche Mitarbeiter/innen und 3,4 Stellen für Technische Mitarbeiter/innen enthalten. Die Drittmittelausgaben für 2014 lagen bei 1.588 T€ für Personalmittel und 521 T€ für Sachmittel.





–  –  –

Titelbild:

Das Forschungsobjekt „Grundwasser“ steht seit langem und zu Recht im Themen-Portfolio des Instituts, denn für die Angewandte Geophysik ist Grundwasser bei fast allen Betrachtungen des Untergrunds unübersehbar. Hinzu kommt, dass nur ein kleiner Teil des Grundwassers trinkbar ist und das Forschungsthema Wasser essentielle und mancherorts existenzielle Bedeutung hat.

Die symbolisierten drei Wassertropfen stehen für wichtige Arbeitsschritte der Grundwasserforschung des LIAG, genau genommen der Hydrogeophysik. In der Mitte die geophysikalische Messung, die Datenakquisition, zum Beispiel auf der Insel Borkum. Links: Mit detailliertem wissenschaftlichen Know-how aufbereitete Arbeitsergebnisse geben z.B. über die Verteilung von Salzwasser und Süßwasser in verschiedenen Tiefen Auskunft. Im rechten Tropfen schließlich die neuen Untergrundmodelle mit Strömungsvektoren des Grundwassers. Spannend wird es, wenn man fragt, was machen Klimawandel, Meeresanstieg und steigender Bedarf mit unserem Trinkwasser? Das geschah auf der internationalen SWIM-Tagung unter Federführung des LIAG.

–  –  –

1 Aufgaben und Struktur ………………………………………

1.1 Arbeitsschwerpunkte und wissenschaftliches Umfeld

1.2 Struktur und Organisation

1.3 Personal- und Mittelausstattung

1.4 Personalentwicklung

1.5 Qualitätssicherung

1.6 Öffentlichkeitsarbeit

1.7 Strategisches

2 Forschungsschwerpunkte

2.1 Forschungsschwerpunkt ‚Grundwassersysteme – Hydrogeophysik’............. 29 2.1.1 Strukturerkundung und Parameterermittlung ……………………

2.1.2 Salz-/Süßwassersysteme

2.2 Forschungsschwerpunkt ‚Geothermische Energie’

2.2.1 Erkundung geothermischer Reservoire……………………………………………………………….. 44 2.2.2 Charakterisierung geothermischer Reservoire………………………………………………………. 49 2.2.3 Bewertung des geothermischen Potenzials………………………………………………………….. 52

2.3 Forschungsschwerpunkt ‚Terrestrische Sedimentsysteme’

2.3.1 Struktur und Entwicklung

2.3.2 Chronostratigraphie känozoischer Sedimente ………………………………

3 Forschungs- und Entwicklungsarbeiten der Sektionen

3.1 Sektion ‚Seismik und Potenzialverfahren’ (S1)

–  –  –

3.2 Sektion ‚Geoelektrik und Elektromagnetik’ (S2)

3.2.1 Entwicklung von Auswerte- und Inversionsverfahren ……………………………................. 91 3.2.2 Oberflächennahe Erkundung …………………………………………………………

3.2.3 Entwicklung von Messmethoden und Messtechnik

–  –  –

3.3.1 Sedimentdatierungen

3.3.2 Methodische Entwicklungen im Bereich Isotopenhydrologie und Stabile Isotope........ 107

3.4 Sektion ‚Geothermik und Informationssysteme’ (S4)

3.4.1 Temperaturfeld des tieferen Untergrundes …………..………….……………………………….. 110 3.4.2 Modellierung von gekoppelten Prozessen des Transports und der Mechanik………….. 111 3.4.3 Das Geothermische Informationssystem (GeotIS) als Grundlage für Forschungsprojekte ………………………………………………………………………………………... 114 3.4.4 IT-Querschnittsaufgaben ………………………………………………………………………………… 118 3.4.4.1 Fachinformationssystem Geophysik ……………………………………….…………………………. 118 3.5.5.2 IT-Infrastruktur ………………………………………………………………………………………………. 120

3.5 Sektion ‚Gesteinsphysik und Bohrlochgeophysik’ (S5) …

3.5.1 Gesteinsphysik …………………………………..…………….……………………………………………. 124 3.5.2 Entwicklung gesteins- und bohrlochgeophysikalischer Methoden und Messtechnik… 126 3.5.3 Bohrlochgeophysik …………………………………………………………………………………………. 127 4 Drittmittel-Vorhaben im Jahr 2014

5 Leistungen im Jahr 2014 – Forschung, Entwicklung, Service............. 149

5.1 Generierung und Bereitstellung von Arbeitsgrundlagen

5.2 Veröffentlichungen

5.2.1 Artikel in referierten Zeitschriften …………

5.2.2 Monografien, Kartenwerke, Beiträge zu Sammelwerken

5.2.3 Artikel in sonstigen Zeitschriften, Proceedings

5.2.4 Berichte, Reports

5.3 Vorträge, Poster, Wissenstransfer an Hochschulen

5.3.1 Wiss. Poster, Kurzfassungen (abstracts)

5.3.2 Eingeladene Vorträge

5.3.3 Externe Vorträge

5.3.4 Interne Vorträge, Seminare

5.3.5 Wissenstransfer an Hochschulen

5.4 Veranstaltung von Tagungen, Workshops, Sitzungen etc.

5.5 Gast- und Nachwuchswissenschaftler, Praktikanten

5.6 Kooperationen

5.7 Ämter und Funktionen

5.8 Preise, Auszeichnungen, Ehrungen

5.9 Politikberatung

VI

ANHANG

Anhang A Abkürzungsverzeichnis

Anhang B Posterbeiträge 2014 (Auswahl)

Anhang C Programm der Austauschsitzung 2014

Anhang D Organigramm …………

Mitglieder des Kuratoriums…………………………………………………………………………………………. D3 Mitglieder des Wissenschaftlichen Beirats…………………………………………………………………….. D4 Interner Forschungsausschuss des LIAG………………………………………………………………………. D5

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1.1 Arbeitsschwerpunkte und wissenschaftliches Umfeld Das Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik (LIAG) ist eine eigenständige Forschungseinrichtung für angewandte Geowissenschaften mit geophysikalischer Ausrichtung. Es ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft und wird als Einrichtung von überregionaler Bedeutung von Bund und Ländern gemeinsam finanziert. Seine Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter haben die Aufgabe, komplexe Prozesse im anthropogen beeinflussbaren Untergrund im Vorfeld und als Folge einer wirtschaftlichen Nutzung und zum Schutz der Umwelt zu erforschen.

In zunehmendem Maße unterliegt die Geosphäre konkurrierenden Nutzungsansprüchen. Sie bildet eine der Existenzgrundlagen unserer Gesellschaft. Die dort vorkommenden Geopotenziale Boden, Grundwasser, Energie- und Rohstoffe, Baustandorte etc. gilt es im Rahmen der Daseinsvorsorge zu erhalten, zu schützen und für notwendige und dauerhafte Nutzung zu erschließen. Mit der Zunahme der Bevölkerung auf der Erde wird der Bedarf an Energie und Rohstoffen in Zukunft weiterhin steigen. Gleichzeitig werden der unterirdische Verschluss kritischer Abfallstoffe und die zunehmende Verlagerung von Transport- und Verkehrswegen in Ballungsgebieten nach Untertage bzw. deren Verankerung im Untergrund an Bedeutung gewinnen.

Rechtzeitiges Erkennen, Quantifizieren und die Schadensminimierung von Georisiken durch Massenbewegungen, Erdfälle, Umweltveränderungen usw. sind aufgrund zunehmender Vulnerabilität besiedelter Räume von Jahr zu Jahr wachsende Herausforderungen, denen sich die Geowissenschaften und die Geotechnologien stellen.

Das LIAG ist eine Institution, die mit ihren anwendungsorientierten, zukunftsgerichteten Forschungsaktivitäten wichtige Beiträge zur Lösung dieser gesellschaftlich relevanten Fragestellungen leistet. Orientiert an klaren Zielvorstellungen und abgestimmt auf die Kompetenzen seiner Beschäftigten sind die zentralen Aufgabenfelder

des Instituts:

• die geophysikalische Erkundung von Strukturen des Untergrundes für das Erkennen und Erfassen des geologischen Aufbaues und als Grundlage des Verstehens von Prozessabläufen und der sie steuernden physikalischen Parameter,

• die Erforschung von Prozessen in der Geosphäre, d.h. ihre Entstehung, ihre zeitlich-räumlichen Abläufe und Zusammenhänge wie auch ihre Auswirkungen auf die Geosphäre und die Umwelt und

• die Neu- und Weiterentwicklung von Messmethoden, Gerätesystemen und Interpretationsverfahren zur Lösung der oben genannten Aufgaben.

Das wesentliche Untersuchungsobjekt der Forschung des Instituts ist der Bereich des Untergrundes, der für eine unmittelbare wirtschaftliche Nutzung und Daseinsvorsorge maßgeblich ist. Da einige Prozesse durch Vorgänge im tieferen Untergrund beeinflusst werden, wird dieser – soweit erforderlich – in die Untersuchungen einbezogen. Die Arbeitsgebiete des LIAG liegen vorrangig in Deutschland und Europa.



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