Geophysikalische Fluiddynamik
Die Dynamik von langfristigen geologischen und planetaren Prozessen ist in den meisten Fällen zu langsam und zu tief unter der Oberfläche, um diese direkt beobachten zu können.
Deswegen erforschen die GeophysikerInnen der Fluiddynamik die verschiedenen Arten von Strömungs- und Deformationsprozessen in der Erde und erdähnlichen Planeten mit Hilfe von numerischen Modellen. Diese Arbeit umfasst die Berechnung von zwei- und dreidimensionalen Simulationen sowie die Analyse der Resultate mit Hilfe von Messdaten, die bei der Feldarbeit oder im Labor gewonnen werden. Nicht nur die Deformation der Erde wird untersucht. Auch die geochemische und mineralogische Entwicklung des Planeten Erde kann über einen Zeitraum von Milliarden von Jahren modelliert werden.
Die Gruppe von Paul Tackley hat sich auf die Entwicklung von numerischen Modellen spezialisiert. Zu diesem Zweck ist sie Teilhaber am High Performance Cluster Brutus der ETH, einem aus Tausenden von Prozessoren bestehenden, leistungsfähigen Rechnernetzwerk. Der Zugang zu einem solchen Cluster ist Voraussetzung, um hochaufgelöste, dreidimensionale numerische Simulationen durchführen zu können.
Die Gruppe arbeitet in verschiedenen Teams. Eines widmet sich vor allem der Dynamik der Erdkruste und des obersten Erdmantels. Diese Forscher untersuchen die Prozesse in dieser auch Lithosphäre genannten Erdregion. Sie entwickeln realistische zwei- und dreidimensionale Modelle der Gesteinsdeformation sowie der Temperaturentwicklung. Die Deformation, der Wärmetransport und die mineralogischen Phasenübergänge geben Auskunft darüber, wie die sogenannte Subduktion, das Absinken einer tektonischen Platte unter eine andere, die Gebirgsbildung beim Aufeinanderprallen von Kontinenten sowie die mittelozeanischen Spreizungszonen verlaufen.
Wie sind die Alpen oder der Himalaja entstanden? Wie entwickelt sich ein vulkanischer Inselbogen? Was geschieht an einem mittelozeanischen Rücken?
Solche Fragen beantworten die numerischen Modellierer mit Hilfe von realistischen Simulationen, die sich mit geologischen, geochemischen und geophysikalischen Messdaten verifizieren lassen.