Der Yangtze Vorland Falten- und Überschiebungsgürtel befindet sich östlich und südlich des Qinling-Dabie Orogens. Die Faltenachsen dieses Falten- und Überschiebungsgürtels biegen von W nach E von ca. ESE-WNW in eine SW-NE Richtung um. Regionale Faltung entwickelte sich ab der Mitteltrias während der Frühphase der Exhumierung der Ultrahochdruck(UHP)-Gesteine des Qinling-Dabie Orogens. Paläospannungsanalyse zeigt faltungsbezogene NW-SE-Kontraktion an, die zwischen Mitteltrias und Mitteljura in eine (N)NE-(S)SW Transpression rotiert. Aufgrund der im wesentlichen zeitgleichen und gleichsinnigen Änderung der duktilen Streckungslineation im Orogen wird vorgeschlagen, dass die Exhumierung der UHP-Gesteine die triassisch-jurassische Vorlanddeformation maßgeblich bestimmt hat. Die Untersuchung der Sedimente im Gelände und mit dem Punktzählverfahren an Dünnschliffen, die Mikrosondenuntersuchungen an detritischen Hellglimmern sowie die Datierung detritischer Hellglimmer, Kalifeldspäte, Apatite und Zirkone mit der 40Ar/39Ar-Laserdatierungsmethode, der Spaltspurenmethode und der 207Pb/206Pb-Evaporationsmethode lieferte die folgenden Resultate: (1) Das Punktzählverfahren ergab, dass es sich bei den beprobten Sandsteinen überwiegend um Quarzarenite und Grauwacken handelt. (2) Die Provenanz-Analyse nach dem Punktzählverfahren ergab, dass überwiegend Wiederaufarbeitung orogenen Materials stattgefunden hat. (3) Triassisch-jurassische Hellglimmer dominieren in den meisten Proben und belegen das Dabie-Orogen als Hauptliefergebiet. (4) Einige Zirkon- und Hellglimmeralter deuten andererseits daraufhin, dass Liefergebiete südlich des Vorlandes (Cathaysia, Südchinesischer Faltengürtel) existiert haben. (5) Hellglimmeralter und Apatit-Spaltspurenalter belegen, dass die Sedimente in der frühen Kreide (120-130 Ma) bis ins stratigraphische Niveau der Mitteltrias auf über 400°C aufgeheizt wurden; das jurassische stratigraphische Niveau ist hingegen weniger stark aufgeheizt worden und verblieb zwischen 100° C und 400° C. Deshalb führt die Spaltspurendatierung von Apatiten, Zirkonen und Titaniten zu keinem Informationsgewinn hinsichtlich ihrer Provenanz. (6) Hohe Si-Gehalte (3,3-3,64 Si Atome pro Formeleinheit) und retrograde Zonierungen in den Hellglimmern belegen, dass HP- und UHP-Gesteine im Jura an der Oberfläche aufgeschlossen waren und erodiert wurden. Die 207Pb/206Pb Datierung von Einzelzirkonen des Yangtze Basements ergab drei Altersgruppen: 2.3-2.38 Ga, 2.03-1.96 Ga und 800-690 Ma. Während die zwei jüngeren Altersgruppen bekannten Ereignissen im Yangtze Kraton zuordbar sind, sind die ältesten Zirkone entweder diskordant-verjüngt oder belegen ein bis dato noch nicht bekanntes thermisch-tektonisches Ereignis im Yangtze Kraton. Ab dem oberen Jura lassen sich mehrere intraplattentektonische Reaktivierungen des Orogens und des Vorlandes nachweisen: In der frühen Kreide – und möglicherweise bereits im Oberjura – etablierte sich im Qinling-Dabie Orogen und im Vorland ein NW-SE orientiertes transtensionales Spannungsfeld. In diesem Spannungsfeld intrudierten kretazische Granitoide sowohl nördlich als auch südlich der triassischen Sutur ins Qinling-Dabie Basement und in die Vorlandsedimente. Diese magmatisch-vulkanische Aktivität ist deshalb wahrscheinlich nicht exhumierungsbezogen, sondern auf eine intraplattentektonische Reaktivierung des Orogens zurückzuführen. Diese thermisch-tektonische Reaktivierung, die das Dabie Basement auf über 300° C aufheizte, führte auch zur advektiven Aufheizung der triassisch-jurassischen Vorlandsedimente. Dieses Spannungsfeld war von ca. 145 Ma bis ca. 127 Ma aktiv. Die NW-SE Transtension wurde abgelöst durch NE-SW Transtension, die begleitet war von NW-SE Kontraktion, die zu offener Faltung der jurassischen Sedimente und Vulkanite führte. Im Qinling-Dabie Orogen hingegen lassen sich ausschließlich WNW streichende dextral-transtensive Blattverschiebungen mit assoziierten Pull-apart-Becken beobachten. Dieses Spannungsfeld war ab ca. 127 Ma aktiv und wird auf die Kollision des `West-Philippinen-Blocks´ in SE China zurückgeführt. Die meisten NNE streichenden Störungen in SE China waren zu dieser Zeit als sinistrale Blattverschiebungen aktiv. Das südlichste Segment der Tan-Lu Störung war erst nach der mittelkretazischen Wiederaufheizung des Dabie Basements seit ca. 90 Ma als Schrägabschiebung aktiv. Wahrscheinlich war aber das nördlich anschließende Segment in der frühen Kreide (ca. 140-120 Ma) kinematisch gekoppelt mit der Xiaotian-Mozitang-Störung am Nordrand des Dabie Orogens. Die Konturierung der Apatit-Spaltspurenalter aus dem Dabie und dem Vorland zeigt einen charakteristischen Wechsel des Abkühlungstrends um 75 +/- 5 Ma an, der mit einem Wechsel im Spannungsfeld korrelierbar ist: Die NE-SW Transtension wurde um ca. 75 Ma abgelöst durch NW-SE Transtension mit assoziierter NE-SW Kontraktion. Dieses Spannungsfeld war bis ins Eozän aktiv und korreliert mit der Ablagerung mächtiger Rotsedimente und der Bildung von Riftbecken in Ostchina. Tektonische Reaktivierung des Dabie Orogens aufgrund der Indien-Asien Kollision wird insbesondere aufgrund der zeitlichen Übereinstimmung mit den eozänen (55-40 Ma) Apatit-Spaltspurenaltern vorgeschlagen. Oligozäne Riftinversion wurde abgelöst durch miozäne NE-SW Extension und pliozäne bis rezente NW-SE Extension.

The present thesis focusses on two main issues: (i) the development of a multi-phase simulation tool for the characteristics of tight-gas reservoirs, and (ii) the investigation of advanced stimulation techniques. The latter mainly implies the analysis of certain damaging mechanisms, as well as the derivation of general modelling guidelines for fractured wells and underbalanced drilling. A special simulation tool is developed, realised in a Fortran-MATLAB coupling. The numerical model is based on the control-volume method with finite differences. It accounts for inertial non-Darcy effects, non-Newtonian fluid rheology and stress dependency of permeability via a simplified approach. The discretisation framework is fully unstructured, using the connection list approach and the common two-point flow stencil. Wells and boundary conditions can be handled very flexible in the code. Contrary to conventional treatment in simulators, wells are discretely included in the simulator. Inertial non-Darcy flow and stress dependency of reservoir permeability are shown to affect the accuracy of simulation models, despite low gas rates. Considering a realistic scenario, with non-Darcy flow and permeability (stress) dependent non-Darcy flow coefficients, stress dependency of reservoir permeability and fracture closure, a total reduction of 40 % is possible in a 10 year production period under realistic conditions. New type-curves are presented for non-Darcy flow in fracture and reservoir, allowing for the determination of non-Darcy flow related parameters. The stress sensitivity of tight-gas rocks is crucial when simulating such reservoirs. The stress dependency of the reservoir permeability impacts the productivity to a much higher degree than the fracture closure. A two-phase model is presented for the simulation of cleanup processes in terms of load water recovery. The fracturing fluid is treated as the water phase. The load water, causing hydraulic damage, hardly curtails productivity. To get considerable reductions in productivity, permeability in the fracture vicinity needs to be severely impaired. Due to the flow pattern, fractured wells are generally less sensitive against near wellbore damage than radial wells. An enhanced three-phase cleanup model is presented for the investigations of the polymer gel cleanup, incorporating a yield power law rheology (the Herschel-Bulkley model). The combined occurrence of loadwater recovery including capillary forces and the gel cleanup, are investigated for the first time. First results indicate that both processes are only weakly coupled. A new simulation methodology is presented to investigate underbalanced drilling, taking into account multi-phase reservoir flow with capillary forces. A sensitivity analysis points out that the degree of water encroachment is the key factor for a successful UBD operation. Countercurrent imbibition, causing water encroachment is also analysed. Hydraulic damage turns out to be far more pronounced in tight-gas formations.

Die Granit-Gneis-Komplexe der Osturalzone stellen juvenile kontinentale Kruste dar, die sich durch Aufschmelzung von Inselbogengesteinen bildete. Voraussetzung dafür war die extreme Verdickung von Inselbogenkruste durch die Stapelung von mehreren Inselbögen bei der Uralorogenese. Die Magmen wurden im postkollisionalen Stadium der Uralorogenese generiert. Bei Aufstieg und Platznahme der Schmelzen wurden Randbereiche der Plutone deformiert. So entstanden Hochtemperatur-Niedrigdruck metamorphe Gneise, die die Granitkörper im Zentrum der Kristallinkomplexe ummanteln und deren Foliation konkordant zum Rand der Granit-Gneis-Komplexe verläuft. Der Intrusionsrahmen wird von ozeanischer Lithosphäre und marinen Sedimenten gebildet. Damit ergibt sich für die Osturalzone ein bisher nicht diskutiertes Szenario: die großvolumige Intrusion stark differenzierter Schmelzen in ozeanische Kruste.

Die geodätischen Beobachtungsverfahren leisten auf verschiedene Weise Beiträge zur Erforschung des Systems Erde: Einerseits beobachten sie die rezenten Prozesse und ihre zeitlichen Variationen direkt, andererseit liefert sie die Grundlage für die konsistente Betrachtung aller Einflüsse in einem einheitlichen geometrischen und gravimetrischen Bezug. Das Projekt des Global Geodetic Observing System (GGOS) der Internationalen Assoziation für Geodäsie (IAG) soll die Voraussetzungen zur Vereinigung der verschiedenen geodätischen Beobachtungsverfahren, Modelle und Auswertemethoden mit dem Ziel schaffen, mit einem konsistenten Satz geodätischer Parameter ein hochgenaues Monitoring des Systems Erde zu ermöglichen. Die Realisierung geodätischer Bezugssysteme mit höchsten Genauigkeitsansprüchen ist in diesem Kontext eine zentrale Aufgabe des GGOS und Thema der vorliegenden Arbeit. In der derzeit üblichen Darstellung umfasst eine Realisierung des Terrestrischen Referenzsystems (TRS) Stationspositionen zu einer spezifischen Epoche und ihre linearen Änderungen mit der Zeit. In diesem Konzept führen alle nichtlinearen Stationsbewegungen zu residualen Abweichungen, die geowissenschaftlich interpretiert werden können. Der natürliche Ursprung eines globalen TRS, so auch des International Terrestrial Reference System (ITRS), liegt im Massezentrum des Systems Erde (CM). Mit Hilfe dynamischer Satellitenverfahren, wie GPS, lässt sich dieser Ursprung aus geodätischen Beobachtungen realisieren. In einem konsistenten Ausgleichungsansatz werden Satellitenbahnen, Stationspositionen und die in Kugelflächenfunktionen niedrigen Grades modellierte Auflastdeformation gemeinsam geschätzt. Die Grundlage der Realisierung des ITRS bilden in einem gemeinsamen Projekt der TU Dresden, der TU München und des GFZ Potsdam reprozessierte Beobachtungen eines über 200 Stationen umfassenden globalen GPS-Netzes des Beobachtungszeitraums 1994 bis 2007. Nach der Vorstellung der Grundprinzipien des GPS und seiner wesentlichen Fehlereinflüsse erfolgt die Beschreibung der Analyse der Beobachtungsdaten selbst. Sie umfasst die einheitliche Auswertung über den gesamten Zeitraum sowie Verbesserungen in der Modellierung der atmosphärischen Einflüsse und der Charakteristika der Sende- und Empfangsantennen sowie die Nutzung der Normalgleichungen zu Realisierung des ITRS. Der abgeleitete Terrestrische Referenzrahmen (TRF) wird Potsdam-Dresden-Reprocessing 2007 (PDR07) genannt. Zur Beurteilung der Genauigkeit und Zuverlässigkeit dieses TRF werden umfangreiche Analysen durchgeführt. So wird der PDR07 u.a. mit weiteren Realisierungen des ITRS, dem ITRF2000, dem ITRF2005 und den Realisierungen des International GNSS Service (IGS) IGb00 und IGS05, verglichen. Für eine Vielzahl geodynamischer Anwendungen werden GPS-Stationen in Messkampagnen beobachtet. Die hochgenaue Realisierung des ITRS in diesen regionalen GPS-Netzen ist für die geodynamische Interpretation der Ergebnisse zwingend erforderlich. Am Beispiel eines regionalen GPS-Netzes in der Antarktis wird untersucht, wie sich das ITRS in derartigen Netzen realisieren lässt und mit welcher Genauigkeit lineare Stationsbewegungen aus Kampagnenmessungen abgeleitet werden können. Im Anschluss werden die erhaltenen Bewegungsraten geodynamisch interpretiert: Aus den horizontalen Bewegungsraten wird die Bewegung der Antarktischen Kontinentalplatte im Konzept der Globaltektonik bestimmt und ihre innere Stabilität bewertet. Die vertikalen Stationsbewegungen werden genutzt, um Aussagen über rezente Krustendeformationen aufgrund glazialisostatischer Ausgleichsbewegungen und rezenter Massenvariationen des antarktischen Eises zu treffen. / The geodetic observation techniques contribute in several ways to the research of the system Earth: On the one hand they observe the recent processes and their variations in time directly, on the other hand they provide the basis for a consistent description of all effects in a consistent geometrical and gravimetrical reference. Within the project Global Geodetic Observing System (GGOS) of the International Association of Geodesy (IAG) the prerequisites for the combination of geodetic observation techniques, models and analysis strategies shall be created in order to enable a high accurate monitoring of the system Earth with consistent geodetic parameters. In this context the realization of geodetic reference systems with highest accuracy is a central task of the GGOS and subject of this thesis. At present, a common realization of the Terrestrial Reference System (TRS) consists of station positions according to a specific epoch and their linear changes with time. In this concept non-linear station motions yield to residual variations, which may be used for geoscientific interpretations. The natural origin of a global TRS, and this is also the case for the International Terrestrial Reference System (ITRS), is the center of mass of the system Earth (CM). This origin can be realized by observations of dynamic satellite techniques, such as GPS. In a consistent approach satellite orbits, stations positions and the lower degrees of harmonic surface mass load coefficients are estimated simultaneously. The ITRS is realized based on reprocessed observations of a global GPS network. In a joint effort TU Dresden, TU München and GFZ Potsdam analyzed the data of more than 200 stations of the observation time span 1994 to 2007. After an introduction to the basic principles of GPS and its major error sources the data analysis is described. This covers a homogeneous analysis over the entire period, improvements in atmosphere modeling and antenna phase center modeling as well as the usage of normal equations for the ITRS realization. The determined Terrestrial Reference Frame (TRF) is named Potsdam-Dresden-Reprocessing 2007 (PDR07). In order to assess the accuracy and stability of this TRF a variety of analyses is performed. For example, PDR07 is compared to other ITRS realizations, such as the ITRF2000, the ITRF2005 as well as the realizations of the International GNSS Service (IGS) IGb00 and IGS05. GPS campaign observations are often used to investigate geodynamic phenomena. The realization of the ITRS with highest accuracy in these regional GPS networks is essential for the geodynamic interpretation of the results. A regional GPS network in Antarctica is used to investigate the optimal way to realize the ITRS in such networks and the accuracy of linear station rates determined from campaign observations. Subsequently, the station rates are used for geodynamic interpretations: The horizontal station rates are used to determine the movement of the Antarctic Plate in the concept of global plate kinematics and to assess the inner stability of the Antarctic Plate. The vertical station rates are used to evaluate recent crustal deformations caused by glacial isostatic adjustment and recent mass changes of the Antarctic ice sheet.

Die mit dem globalen Klimawandel einhergehende Zunahme der mittleren Jahrestemperatur führt zu einem Anstieg des mittleren Meeresspiegels. Hierzu trägt auch das Schmelzwasser der kontinentalen Eismassen bei. Über die Bestimmung der kontinentalen Eismassenänderungen kann somit auf deren Beitrag zum globalen Meeresspiegelanstieg geschlossen werden. Eismassenänderungen spiegeln sich in Variationen des Gravitationsfeldes der Erde wieder. Diese Variationen werden durch die Satelliten- Schwerefeldmission GRACE monatlich bestimmt. Am Institut für Planetare Geodäsie wurden die Eismassenänderungen des Antarktischen und Grönländischen Eisschildes aus 61 GRACEMonatslösungen für den Zeitraum August 2002 bis Januar 2008 abgeleitet. Sie belaufen sich auf -109 ± 48 bzw. -193 ± 22 Gt/a, was einem äquivalenten Meeresspiegelanstieg von 0.31 bzw. 0.55 mm/a entspricht. / The mean annual temperature rise which goes hand in hand with global warming results in a mean sea level rise. Meltwater influx from continental ice masses is one component of this phenomenon. Hence, the determination of continental ice mass changes makes it possible to infer their contribution to the global mean sea level rise. Such mass variations induce changes in the Earth's gravity field, as observed on a monthly basis by the gravity field satellite mission GRACE. At the Institut für Planetare Geodäsie, mass changes across the ice sheets of Greenland and Antarctica have been derived from 61 GRACE monthly solutions for the period 08/2002 – 01/2008. These ice mass changes add up to -109 ± 48 and -193 ± 22 Gt/a, respectively. This equates to a sea level rise of 0.31 or 0.55 mm/a.

Statistische Analysen meteorologischer Zeitreihen belegen für Sachsen Veränderungen der Mittelwerte von Temperatur und Niederschlag. Um die weitere Entwicklung abzuschätzen, können Modellsimulationen genutzt werden. Dieser Beitrag geht auf die grundlegenden Methoden der globalen und regionalen Klimamodellierung ein. Anhand jahreszeitlich differenzierter Trends in simulierten und gemessenen Daten werden Klimaänderungssignale im 20. und 21. Jahrhundert für Sachsen dargestellt. Aufgrund der durch die verschiedenen regionalen Klimamodelle projizierten klimatischen Entwicklungen, sollten Klimawandelszenarien und Studien über zukünftige Klimaauswirkungen auf Ensembles verschiedener Modelle zurückgreifen. Auf diesem Wege ist es möglich, die sich aus den Klimaprojektionen ergebenden Unsicherheiten umfassender zu beurteilen. / Statistical analysis of meteorological time series provides proof of changes in temperature and precipitation in Saxony, Germany. To be able to estimate the further development, regional climate model simulations (RCMs) can be applied. This paper investigates the methods of global and regional climate modelling. Seasonal trends in observed and simulated climate change signals for the 20th and 21st century are presented for the area of the federal state of Saxony. Given the differing climate projections produced by the individual models, climate change scenarios and climate impact studies should be based on an ensemble of model output data from different RCMs, which will then enable more comprehensive evaluation of their uncertainties.

Durch seine Archivfunktion wird der Boden zum Informationsträger über vergangene Prozessabläufe und Umweltbedingungen in Zeit und Raum. Da sowohl für Böden als auch für Sedimente eine deutlich ausgeprägte Korrelation zum Klima besteht, lassen sich durch ihre Analyse wesentliche Hinweise auf das Paläoklima rekonstruieren. / Through its archive function, the soil becomes a source of information about past processes and environmental conditions in time and space. As both soils and sediments display a striking correlation to climate in many cases, their analysis permits reconstruction of the palaeoclimate.

Seit den siebziger Jahren des vergangenen Jahrhunderts hat sich im Gebiet südlich der Stadt Gadarif im Ostsudan, am Ostende der Sahelzone gelegen, nicht nur infolge des Klimawandels, sondern auch aufgrund extremer agrarischer Nutzung eine signifikante Veränderung der Vegetationsbedeckung ergeben. Stark reduzierte Bodenerträge führten in den neunziger Jahren zu Stilllegungen von Ackerland. Mittels multitemporaler Satellitenbilddaten konnte die neuerliche Entwicklung der natürlichen Vegetationsverjüngung auf den Brachen nachgewiesen werden. Weiterer Schutz dieser Gebiete kann künftig die vollständige Regeneration der früheren Maximalvegetation eines Savannenwaldes zwischen den Äckern ermöglichen. Die festgestellten Landnutzungsbefunde werden mit den klimatischen Veränderungen in der östlichen Sahelzone in Verbindung gebracht. / The period since the 1970s has seen significant changes to the vegetation cover in the region south of the city of Gadarif in East Sudan, at the eastern end of the Sahel, due to both the current climate change and extreme agricultural use. Seriously degraded harvests led to the abandoning of agricultural land in the 1990s. By means of multi-temporal satellite imagery, it has been possible to demonstrate the development of vegetation renewal on such land. Further protection of the areas could permit complete future regeneration of the previous maximum natural vegetation of a savannah between the agricultural fields. The ascertained land use changes are linked to the climatic changes in the Eastern Sahel.

In den gemäßigten Breiten zeigte sich die allgemeine Erwärmung der letzten Jahrzehnte insbesondere im Winter und im zeitigen Frühjahr. Dementsprechend traten Veränderungen in der Phänologie, dem zeitlichen Verlauf von Populations- und Entwicklungsprozessen von Organismen (z. B. Zeitpunkt der Knospung bei Pflanzen oder der Laichperiode bei Fischen), vor allem im Frühjahr auf. Obwohl generell eine frühere und beschleunigte Entwicklung als Reaktion auf die Erwärmung beobachtet wurde, zeigten sich doch Unterschiede in der Sensitivität von Organismen. Dadurch kann es in Nahrungsnetzen zu Match- oder Mismatch- Situationen in Räuber-Beute Beziehungen kommen. Am Beispiel der komplexen Interaktionen im Nahrungsnetz der Talsperre Saidenbach wird der Einfluss verschiedener Erwärmungsszenarien auf Schlüsselorganismen und deren Interaktionen im Nahrungsnetz und letztlich auf die Wassergüte in dieser Trinkwassertalsperre im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms AQUASHIFT analysiert. / In temperate regions, the warming trends of the last decades have been observed primarily in winter and early spring. Accordingly, changes in the phenology of individual species, e.g. sprouting in plants or spawning of fish, occurred mainly in spring. Although the general pattern is earlier and faster development in response to warming, differences in sensitivity have been apparent between species, potentially giving rise to match or mismatch scenarios in predator-prey relations. The impact of warming scenarios on key species, their interactions and ultimately on the water quality is studied at Saidenbach Reservoir within the framework of the DFG priority program AQUASHIFT.

Asphaltstraßenkonstruktionen werden sowohl durch den Verkehr als auch thermisch, hervorgerufen durch die klimatischen Umgebungsbedingungen, belastet. Veränderungen dieser Klimabedingungen wirken sich unmittelbar auf die Steifigkeit und somit die Widerstandsfähigkeit gegenüber den in die Straßenbefestigungen eingetragenen Verkehrslasten aus. Zukünftige klimatische Veränderungen können, werden sie nicht rechtzeitig und zutreffend erfasst sowie bei der Dimensionierung von Asphaltstraßenkonstruktionen adäquat berücksichtigt, zu einer frühzeitigen substanziellen Schädigung (Ermüdung) großer Teile des Straßenverkehrsnetzes führen. Für einen sowohl im ökonomischen als auch im ökologischen Sinn nachhaltigen Straßenbau ist es notwendig, umfangreiche Kenntnisse zu den Belastungsfaktoren einer Straße sowie zu deren zukünftigen Entwicklungen zu erlangen. / The asphalt road surface response depends on the traffic loads and the temperatures within the asphalt layers. Any change in the climatic conditions directly influences the inflexibility properties and thus the resistance to permanent deformation of the asphalt layers. Future climatic changes may lead to early road surface damage if they are not considered adequately within the design process. For this reason, a broad knowledge of the relevant load factors is imperative as a basis for economically and ecologically sustainable road surface design and construction in the future.