The spatio-temporal evolution of the three recent tsunamogenic earthquakes (TsE) off-coast N-Sumatra (Mw9.3), 28/03/2005 (Mw8.5) off-coast Nias, on 17/07/2006 (Mw7.7) off-coast Java. Start time, duration, and propagation of the rupture are retrieved. All parameters can be obtained rapidly after recording of the first-arrival phases in near-real time processing. We exploit semblance analysis, backpropagation and broad-band seismograms within 30°-95° distance. Image enhancement is reached by stacking the semblance of arrays within different directions. For the three events, the rupture extends over about 1150, 150, and 200km, respectively. The events in 2004, 2005, and 2006 had source durations of at least 480s, 120s, and 180s, respectively. We observe unilateral rupture propagation for all events except for the rupture onset and the Nias event, where there is evidence for a bilateral start of the rupture. Whereas average rupture speed of the events in 2004 and 2005 is in the order of the S-wave speed (≈2.5-3km/s), unusually slow rupturing (≈1.5 km/s) is indicated for the July 2006 event. For the July 2006 event we find rupturing of a 200 x 100 km wide area in at least 2 phases with propagation from NW to SE. The event has some characteristics of a circular rupture followed by unilateral faulting with change in slip rate. Fault area and aftershock distribution coincide. Spatial and temporal resolution are frequency dependent. Studies of a Mw6.0 earthquake on 2006/09/21 and one synthetic source show a ≈1° limit in resolution. Retrieved source area, source duration as well as peak values for semblance and beam power generally increase with the size of the earthquake making possible an automatic detection and classification of large and small earthquakes.

Rapid and robust characterization of large earthquakes in terms of their spatial extent and temporal duration is of high importance for disaster mitigation and early warning applications. Backtracking of seismic P-waves was successfully used by several authors to image the rupture process of the great Sumatra earthquake (26.12.2004) using short period and broadband arrays. We follow here an approach of Walker et al. to backtrack and stack broadband waveforms from global network stations using traveltimes for a global Earth model to obtain the overall spatio-temporal development of the energy radiation of large earthquakes in a quick and robust way. We present results for selected events with well studied source processes (Kokoxili 14.11.2001, Tokachi-Oki 25.09.2003, Nias 28.03.2005). Further, we apply the technique in a semi-real time fashion to broadband data of earthquakes with a broadband magnitude >= 7 (roughly corresponding to Mw 6.5). Processing is based on first automatic detection messages from the GEOFON extended virtual network (GEVN).

An der Universität Potsdam wird seit 2008 ein automatisiertes Verfahren angewandt, um Bruchparamter großer Erdbeben in quasi-Echtzeit, d.h. wenige Minuten nachdem sich das Beben ereignet hat, zu bestimmen und der Öffentlichkeit via Internet zur Verfügung zu stellen. Es ist vorgesehen, das System in das Deutsch-Indonesische Tsunamifrühwarnsystem (GITEWS) zu integrieren, für das es speziell konfiguriert ist. Wir bestimmen insbesondere die Dauer und die Ausdehnung des Erdbebens, sowie dessen Bruchgeschwindigkeit und -richtung. Dabei benutzen wir die Seismogramme der zuerst eintreffenden P Wellen vom Breitbandstationen in teleseimischer Entfernung vom Beben sowie herkömmliche Arrayverfahren in teilweise modifizierter Form. Die Semblance wir als Ähnlichkeitsmaß verwendet, um Seismogramme eines Stationsnetzes zu vergleichen. Im Falle eines Erdbebens ist die Semblance unter Berücksichtigung des Hypozentrums zur Herdzeit und während des Bruchvorgangs deutlich zeitlich und räumlich erhöht und konzentriert. Indem wir die Ergebnisse verschiedener Stationsnetzwerke kombinieren, erreichen wir Unabhängigkeit von der Herdcharakteristik und eine raum-zeitliche Auflösung, die es erlaubt die o.g. Parameter abzuleiten. In unserem Beitrag skizzieren wir die Methode. Anhand der beiden M8.0 Benkulu Erdbeben (Sumatra, Indonesien) vom 12.09.2007 und dem M8.0 Sichuan Ereignis (China) vom 12.05.2008 demonstrieren wir Auflösungsmöglichkeiten und vergleichen die Ergebnisse der automatisierten Echtzeitanwendung mit nachträglichen Berechnungen. Weiterhin stellen wir eine Internetseite zur Verfügung, die die Ergebnisse präsentiert und animiert. Diese kann z.B. in geowissenschaftlichen Einrichtungen an Computerterminals gezeigt werden. Die Internetauftritte haben die folgenden Adressen: http://www.geo.uni-potsdam.de/arbeitsgruppen/Geophysik_Seismologie/forschung/ruptrack/openday http://www.geo.uni-potsdam.de/arbeitsgruppen/Geophysik_Seismologie/forschung/ruptrack

We study the rupture propagation of the 2008/05/12 Ms8.0 Wenchuan Earthquake. We apply array techniques such as semblance vespagram analysis to P waves recorded at seismic broadband station within 30-100° epicentral distance. By combination of multiple large aperture station groups spatial and temporal resolution is enhanced and problems due source directivity and source mechanism are avoided. We find that seismic energy was released for at least 110 s. Propagating unilaterally at sub-shear rupture velocity of about 2.5 km/s in NE direction, the earthquake reaches a lateral extent of more than 300 km. Whereas high semblance during within 70 s from rupture start indicates simple propagation more complex source processes are indicated thereafter by decreases coherency in seismograms. At this stage of the event coherency is low but significantly above noise level. We emphasize that first result of our computations where obtain within 30 minutes after source time by using an atomized algorithm. This procedure has been routinely and globally applied to major earthquakes. Results are made public through internet.

Logging and large earthquakes are disturbances that may significantly affect hydrological and erosional processes and process rates, although in decisively different ways. Despite numerous studies that have documented the impacts of both deforestation and earthquakes on water and sediment fluxes, a number of details regarding the timing and type of de- and reforestation; seismic impacts on subsurface water fluxes; or the overall geomorphic work involved have remained unresolved. The main objective of this thesis is to address these shortcomings and to better understand and compare the hydrological and erosional process responses to such natural and man-made disturbances. To this end, south-central Chile provides an excellent natural laboratory owing to its high seismicity and the ongoing conversion of land into highly productive plantation forests. In this dissertation I combine paired catchment experiments, data analysis techniques, and physics-based modelling to investigate: 1) the effect of plantation forests on water resources, 2) the source and sink behavior of timber harvest areas in terms of overland flow generation and sediment fluxes, 3) geomorphic work and its efficiency as a function of seasonal logging, 4) possible hydrologic responses of the saturated zone to the 2010 Maule earthquake and 5) responses of the vadose zone to this earthquake. Re 1) In order to quantify the hydrologic impact of plantation forests, it is fundamental to first establish their water balances. I show that tree species is not significant in this regard, i.e. Pinus radiata and Eucalyptus globulus do not trigger any decisive different hydrologic response. Instead, water consumption is more sensitive to soil-water supply for the local hydro-climatic conditions. Re 2) Contradictory opinions exist about whether timber harvest areas (THA) generate or capture overland flow and sediment. Although THAs contribute significantly to hydrology and sediment transport because of their spatial extent, little is known about the hydrological and erosional processes occurring on them. I show that THAs may act as both sources and sinks for overland flow, which in turn intensifies surface erosion. Above a rainfall intensity of ~20 mm/h, which corresponds to <10% of all rainfall, THAs may generate runoff whereas below that threshold they remain sinks. The overall contribution of Hortonian runoff is thus secondary considering the local rainfall regime. The bulk of both runoff and sediment is generated by Dunne, saturation excess, overland flow. I also show that logging may increase infiltrability on THAs which may cause an initial decrease in streamflow followed by an increase after the groundwater storage has been refilled. Re 3) I present changes in frequency-magnitude distributions following seasonal logging by applying Quantile Regression Forests at hitherto unprecedented detail. It is clearly the season that controls the hydro-geomorphic work efficiency of clear cutting. Logging, particularly dry seasonal logging, caused a shift of work efficiency towards less flashy and mere but more frequent moderate rainfall-runoff events. The sediment transport is dominated by Dunne overland flow which is consistent with physics-based modelling using WASA-SED. Re 4) It is well accepted that earthquakes may affect hydrological processes in the saturated zone. Assuming such flow conditions, consolidation of saturated saprolitic material is one possible response. Consolidation raises the hydraulic gradients which may explain the observed increase in discharge following earthquakes. By doing so, squeezed water saturates the soil which in turn increases the water accessible for plant transpiration. Post-seismic enhanced transpiration is reflected in the intensification of diurnal cycling. Re 5) Assuming unsaturated conditions, I present the first evidence that the vadose zone may also respond to seismic waves by releasing pore water which in turn feeds groundwater reservoirs. By doing so, water tables along the valley bottoms are elevated thus providing additional water resources to the riparian vegetation. By inverse modelling, the transient increase in transpiration is found to be 30-60%. Based on the data available, both hypotheses, are not testable. Finally, when comparing the hydrological and erosional effects of the Maule earthquake with the impact of planting exotic plantation forests, the overall observed earthquake effects are comparably small, and limited to short time scales. / Landmanagement und tektonische Prozesse haben einen erheblichen Einfluss auf das Abflussverhalten und den Wasser-, sowie den Sedimenthaushalt von Gebirgsregionen. Sowohl forstwirtschaftliche Bewirtschaftung, als auch starke Erdbeben sind Impulse, die hydrologische und Erosionsprozesse, sowie deren Prozessraten beeinflussen. Obwohl zahlreiche Arbeiten bereits den Einfluss von forstlicher Bewirtschaftung (Abholzungen, Aufforstungen) als auch von Erdbeben auf Wasser und Sedimentflüsse dokumentiert haben, bleiben wichtige Fragen offen. Wie entscheidend ist der Zeitpunkts der Abholzung und des nachfolgenden Wiederaufforstens? Wie wirken seismische Störungen auf unterirdische Wasserflüsse? Wie ändert sich die geomorphologische Arbeit nach Kahlschlägen? Zur Erforschung dieser Fragen bietet sich das südliche Zentralchile aufgrund seiner hohen lokalen seismischen Aktivität und der kontinuierlichen Umwidmung von Flächen in hochproduktive Plantagenwälder hervorragend an. Letztere verursachen sich häufig verändernde Umweltbedingungen durch kurze forstwirtschaftliche Rotationszyklen. Diese Dissertation betrachtet Einzugsgebiete mit vergleichbarer naturräumlicher Ausstattung. Dabei werden experimentelle Datenerhebung, ein Monitoring-Programm und Datenanalysetechniken mit prozessbasierter Modellierung kombiniert. Ziel der vorliegenden Arbeit ist: 1) die Untersuchung des Einflusses von Plantagenwäldern auf den lokalen Wasserhaushalt. Hier zeigt sich, dass die Baumart (Pinus radiata vs. Eucalyptus globulus) keinen entscheidenden Einfluss auf die lokale Wasserbilanz hat. Vielmehr ist der Bodenwasserspeicher unter dem gegebenen lokalen Hydroklima der entscheidende Faktor für den Wasserverbrauch. 2) die Untersuchung des Verhaltens von Kahlschlagflächen im Hinblick auf Quellen oder Senkenwirkung für Oberflächenabfluss und Sedimenttransport. Hier zeigt sich, dass diese Flächen sowohl als Quelle als auch als Senke für Oberflächenabfluss und Sedimenttransport wirken können – abhängig von der Regenintensität. Übersteigt diese ~20 mm/h, was <10 % der lokalen Niederschlagsereignisse entspricht, generieren Kahlschlagflächen Horton-Oberflächenabfluss (Infiltrationsüberschuss) und Sedimenttransport. Unterhalb dieses Schwellenwerts wirken sie als Senke. In Anbetracht der lokalen Niederschlagintensitäten ist der Gesamtbeitrag des Horton-Oberflächenabflusses daher sekundär. Der Großteil des Abflusses entsteht durch Dunne-Oberflächenabfluss (Sättigungsüberschuss). Zudem zeigt die vorliegende Arbeit, dass Abholzen die Infiltrabilität erhöhen kann. Dies führte dazu, dass zunächst der Gebietsabfluss abfällt bevor er erst nach Auffüllen des Grundwasserspeichers signifikant ansteigt. 3) Die Untersuchung des Einflusses von Kahlschlägen auf die hydro-geomorphologische Arbeit und ihre Effizienz. Durch das Anwenden von Quantile Regression Forests (QRF) wird auf kurzer Prozessskala gezeigt, dass Abholzung zu unterschiedlicher Jahreszeit zu signifikanten Veränderungen im Sedimenttransport führt. Vor allem Kahlschläge die während der Trockenzeit durchgeführt werden, verursachten einen Bedeutungsverlust von seltenen, stärkeren Abflussereignissen zu Gunsten der häufigeren, jedoch weniger starken Ereignissen. Hierbei dominierte der Dunne-Oberflächenabfluss. Dies stimmt mit den Ergebnissen eines prozessbasierten hydrologischen Modells (WASA-SED) überein. Es ist somit eindeutig die Jahreszeit, die die Leistung der hydro-geomorphologischer Arbeit nach Kahlschlägen prägte. 4) die Untersuchung von Grundwasserreaktionen auf das M8.8 Maule Erdbeben. Unter Grundwasserbedingungen kann der gesättigte Saprolith mit Verdichtung auf die Erdbebenerschütterungen reagieren. Dieser Prozess erhöht den hydraulischen Gradienten, der eine plausible Erklärung für den beobachteten Anstieg am Gebietsausfluss nach dem Erdbeben liefert. Die Verdichtung mobilisiert Grundwasser, das zudem von der ungesättigten Bodenmatrix aufgenommen werden kann. Hierdurch erhöht sich das Wasservolumen im Wurzelraum und begünstigt die Pflanzaktivität. Eine solche Aktivitätserhöhung spiegelt sich in verstärkten Tagesgängen wider. 5) die Untersuchung von hydrologischen Reaktionen auf das Erdbeben in der ungesättigten Zone. Hier zeigt sich, dass auch Bodenwasser aus der ungesättigten Bodenzone durch Erdbebenerschütterungen freigesetzt werden kann und den darunter liegenden Grundwasserspeicher zufließt. Hierdurch steigt der Grundwasserspiegel in den Talböden und erhöht dort die Pflanzenwasserverfügbarkeit. Durch inverse Modellierung wurde ein erdbebenbedingter Anstieg der Pflanzenaktivität von 30-60% quantifiziert. Beide Hypothesen sind jedoch auf Basis der verfügbaren Daten nicht eindeutig verifizierbar. Vergleicht man den Effekt des Erdbebens auf den Wasserhaushalt mit dem Effekt der exotischen Plantagenwälder zeigt sich, dass die Gesamtwirkung des Erdbebens auf den Wasserhaushalt vergleichsweise klein war und sich zudem auf kurze Zeiträume beschränkte.

Der Bericht dokumentiert Ort, Datum, Magnitude und Tiefe der Erdbeben in Sachsen über einen Zeitraum von drei Jahren. Bei der Auswertung der Registrierungen werden zusätzlich zu den Online-Stationen des seismologischen Sachsennetzes auch die Stationen der Nachbarländer einbezogen, deren Standorte in der Veröffentlichung dargestellt sind. Ein besonderes Ereignis stellt dabei der Erdbebenschwarm von Oktober bis Dezember 2008 dar. Das Kapitel »Induzierte Seismizität« befasst sich mit den Untersuchungen zur bergbauinduzierten Seismizität der Uranerzgrube Schlema-Alberoda und zur Böschungsbewegung des ehemaligen Braunkohletagebaues Nachterstedt.

Schweiz, Univ., Diss.--Freiburg, 2000.

Diss., 2007--Eidg. Technische Hochschule Zürich.

Diss. no. 15533 sc. SFIT Zurich. / Zusammenfassung in Englisch und Deutsch. Literaturverz.

In Sachsen liegt der Schwerpunkt der seismischen Aktivität im westsächsisch-ostthüringischen Raum. Ausgehend vom Vogtland verläuft die erdbebengefährdete Zone über das Gebiet von Zwickau und Gera-Ronneburg bis in den Raum von Leipzig. Die Broschüre fasst die Ergebnisse der Erdbebenbeobachtung in Sachsen bzw. Mitteldeutschland im Zeitraum 2010-2012 zusammen und berichtet über die Arbeit des Seismologie-Verbundes. Dargestellt wird auch der Erdbebenschwarm im August/September 2012. Weitere Schwerpunkte bilden die Beschreibung der seismologischen Netze (SXNET und TSN) in Mitteldeutschland und ein Überblick über die Untersuchungen auf dem Gebiet der Seismohydrologie zur Erdbebenprognose im Vogtland.