Lehre / Teaching (German only)

Tektonische Geomorphologie


 

Die tektonische Geomorphologie beschäftigt sich mit der Wechselwirkung von Tektonik und Klima und deren Auswirkung auf die Topographie. In dieser Lehrveranstaltung lernen wir wie Tektonik Topographie aufbaut und klimagesteuerte Oberflächenprozesse diese wieder abtragen. Die Konkurrenz von konstruktiven (Tektonik) und destruktiven Prozessen (Klima) hinterlässt charakteristische Muster in der Landschaft, die wir gemeinsam extrahieren und interpretieren werden.

Was sagt uns die globale Verteilung von Flächen in unterschiedlichen Höhenstufen (Hypsometrie) über die Dynamik der Erde und wie unterscheiden sich fluviale und glaziale Landschaften?

Flüsse stellen das Rückgrat alpiner Landschaften dar und reagieren sensitiv auf Tektonik (Hebung), Abfluss (Klima) und Substrat (Lithologie). Was können wir aus Flusslängsprofilen lernen und wie breiten sich Störungen durch tektonische oder klimatische Änderungen im Entwässerungsnetzwerk aus?

Immer wenn zwei Prozesse entgegenarbeiten sollte sich mit der Zeit ein Gleichgewicht einstellen. Welche Arten von Gleichgewichten könnte es geben und wie lange dauert es bis sich ein derartiges Gleichgewicht einstellt?

Wann, wie lange und wie schnell (mit welchen Raten) Prozesse ablaufen sind bedeutende Fragen in der tektonischen Geomorphologie. Wie kann man aber den Zeitpunkt und die Prozessgeschwindigkeit bestimmen?

Diese und viele andere Fragen werden wir in der Lehrveranstaltung mit jeweils einer Einführung in die theoretischen Grundlagen und mit zahlreichen praktischen Übungen beantworten.

Angewandte numerische Verfahren in der Geologie


In der UE angewandte numerische Verfahren in der Geologie wir geländebasierte- und numerische Methoden zusammenführen und die Veränderung eines Wildbachs durch Hochwasserereignisse dokumentieren. Die Übung setzt sich aus 6 Einheiten zusammen wobei als Endergebnis eine Mini-Publikation sowie eine Präsentation erwartet wird.

Nach erfolgreichem Abschluss dieser Lehrveranstaltung werdet ihr in der Lage sein selbstständig die im Rahmen der UE geübten Methoden durchzuführen, sowie die Ergebnisse graphisch darzustellen und zu beschreiben.

Einheit 01: Gelände: Befliegen eines Wildbachs am Übergang Festgesteinssohle alluviale Sohle mittels Drohne. Ziel ist eine flächendeckende Dokumentation des aktiven Tals durch Fotos, sowie die Geländeaufnahme von dem Sedimentkörper und des Festgesteins.

Einheit 02: Photogrammetrische Auswertung der Drohnenfotos und Erstellen eines hochauflösenden digitalen Höhenmodelles. Erste Vergleiche und Differenzanalyse mit einem bereits vorhandenen LiDAR Höhenmodell werden durchgeführt.

Einheit 03: Einwicklung eines numerischen Modelles zur Beschreibung eines Hochwasserabflusses. Es werden mehrere Szenarien entwickelt, die sich in Bezug auf den Spitzenabfluss und die Form der Abflussganglinie unterscheiden. Datenlogger und Profile werden in das Modell implementiert.

Einheit 04: Ergebnisse der Befliegung, der Auswertung der Höhenmodelle sowie der numerischen Simulation werden mittels GMT und Paraview visualisiert – Teil 1.

Einheit 05: Ergebnisse der Befliegung, der Auswertung der Höhenmodelle sowie der numerischen Simulation werden mittels GMT und Paraview visualisiert – Teil 2.

Einheit 06: Als Hausaufgabe zwischen den Einheiten habt ihr bereits die Einleitung, Methoden und die Ergebnisse beschrieben sowie deren Aussage diskutiert. In der Einheit 6 werdet ihr Eure Arbeit in Form von Kurzvorträgen präsentieren. Im Anschluss werden wir den Text überarbeiten und versuchen die Textbausteine und Abbildungen zu einer kleinen Publikation zusammenzufügen.

Geologische Fernerkundung


Als Fernerkundung werden alle Verfahren bezeichnet, die der Gewinnung von Informationen über die Erdoberfläche durch Messung und Interpretation der von ihr ausgehenden Energiefelder dienen. Fernerkundung in der Geologie wir häufig angewandt, wenn große, mitunter schwer zugängliche Gebiete in Bezug auf die vorherrschenden Gesteine und Strukturen untersucht werden müssen. Dies ist vor allem bedeutend im Bereich der Lagerstättenkunde, wo das Auffinden großer Lagerstätten durch Analyse von Satellitendaten unterstützt wird. Wichtige Fragestellungen sind aber auch die hydrogeologische Charakterisierung in schlecht entwickelten Gebieten (z.B. im Bereich von Flüchtlingslagern) oder die Dokumentation globaler Veränderung durch die Analyse Zeitreihen.

Im Zuge diese Lehrveranstaltung lernen die Studierenden die bedeutendsten Daten und Methoden der geologischen Fernerkundung kennen. Dies beinhaltet das Auffinden der Datensätze im Internet, den Import dieser Daten in ein geographisches Informationssystem, die Analyse dieser Daten und deren Visualisierung. Die Interpretation geologischer Merkmale mit Hilfe der Fernerkundung wird gemeinsam geübt und zum Lösen spannender geologischer Fragestellen genutzt.

Einheit 01: Grundlagen der Fernerkundung (Genser)
Einheit 02: Fernerkundung und Strukturgeologie  (Genser)
Einheit 03: Fernerkundung und Strukturgeologie (Genser)
Einheit 04: Fernerkundung und Lagerstätten (Robl)
Einheit 05: Fernerkundung und Lagerstätten (Robl)

 

Computergestützte Kartographie in der Geologie (GIS)

Im Zuge dieser Lehrveranstaltung werden im Theorieteil Prinzipien und Methoden im Bereich der Fernerkundung und der Geographischen Informationssysteme (GIS) erlernt. Im Praxisteil bearbeiten die Studentinnen und Studenten Anwendungsbeispiele aus der Geologie. Diese umfassen unter anderem das Georeferenzieren von Karten, Digitalisieren geologischer Einheiten und Strukturen, Arbeiten mit digitalen Höhenmodellen, Erstellen von hydrologischen Analysen und Verschnitt von unterschiedlichen Daten und die Abfrage von Datenbanken

Nach erfolgreichem Abschluss dieser VU werden die Studierenden in der Lage sein, selbstständig Fragestellungen in der Geologie / Geotechnik mit Hilfe von geographischen Informationssystemen zu lösen. Fundierte Kenntnisse in diesem Bereich stellen einen entscheidenden Vorteil bei Bewerbungen um eine Anstellung in Ingenieurbüros und im öffentlichen Dienst dar.

Einheit 01: Theoretische Grundlagen und erste Schritte in ArcGIS Einleitung, Aufgaben von GIS, Datenmodelle (Raster und Vektordaten) Geoid, Projektionen, Koordinatensysteme ESRI ArcGIS: Erstellen von Karten, Hinzufügen von Daten, Übungen mit der Programmoberfläche

 Einheit 02: Arbeiten mit Vektor und Rasterdaten Import von Daten aus unterschiedlichen Quellen, Projektionen zuweisen, Umprojizieren von Daten, Ausschneiden von Daten, Maskieren, Vektor <–> Raster, Field Calculator, Raster Calculator

Einheit 03: Georeferenzieren und Digitalisieren von Karten Georeferenzieren gescannter Karten, Digitalisieren von geologischen Einheiten, Verschnitt von Daten

Einheit 04: Hydrologische Analysen Fließrichtungen, Akkumulation, Wasserscheiden, Entwässerungsnetzwerk, Hypsometrie

Einheit 05:  GIS und Naturgefahren: Einwirkungsanalyse

Einheit 06: Open Source GIS: Übungen mit GRASS

 

Räumliche Daten in der Geologie: Verarbeitung, Analyse, Modellierung und Visualisierung

Im Zuge der Lehrveranstaltung „Räumliche Daten in der Geologie: Verarbeitung, Analyse, Modellierung und Visualisierung“ werden Kenntnisse aus der VU: Computergestützte Kartographie (in der Geologie GIS)  vertieft und neue Methoden aus der Geoinformatik erarbeitet und anhand praxisnaher Beispiele erprobt. Die im Zuge dieser Lehrveranstaltung erworbenen Kenntnisse befähigen sie selbständig Projekte aus dem Bereich GIS / Geoinformatik durchzuführen. Mit Hilfe von Schritt für Schritt „Kochrezepten“ - dokumentiert im begleitenden Skriptum erlernen die Teilnehmer unter anderem

a) die automatisierte Verarbeitung von großen und komplexen Datenstrukturen
b) die räumliche Interpolation von Daten mit unterschiedlichen Methoden
c) Extraktion von Mustern aus räumlichen Daten (z. B. hypsometrische Kurven)
d) Erstellen von topographischen, SWATH und Flußlängsprofilen
e) das Anwenden von Modellen



Numerische Modellierung in der Geologie



Im Zuge dieser Lehrveranstaltung werden im Theorieteil Prinzipien und Methoden im Bereich der numerischen Modellierung in der Geologie erlernt. Im Praxisteil bearbeiten die Studentinnen und Studenten ausgewählte Beispiele aus den Bereichen Geodynamik, Petrologie und Geomorphologie. Die Studierenden werden bestehende Programmpakete kennenlernen und unter Anleitung einfache numerische Modelle entwickeln und anpassen.

Die Lehrveranstaltung ist in 7 Einheiten a 180 Minuten eingeteilt. Im Zuge dieser Lehrveranstaltung werden jeweils im Theorieteil Prinzipien und Methoden im Bereich der numerischen Modellierung in der Geologie erlernt. Im Praxisteil bearbeiten die Studentinnen und Studenten ausgewählte Beispiele aus den Bereichen Geodynamik, Petrologie und Geomorphologie. Die Studierenden lernen bestehende Programmpakete kennen und entwickeln unter Anleitung einfache numerische Modelle.

 Im Anschluss an die Einheiten wenden die Studierenden anhand von Arbeitsblättern im Selbststudium die erlernten Techniken an. Dies führt zu einem tieferen Verständnis des Lehrinhalts.

Im Detail werden folgende Themenkomplexe behandelt:

Einheit 1: Modelle im Bereich der Geologie
Einheit 2: Wärme und Temperatur
Einheit 3: Diffusionsgleichung (explizit)
Einheit 4: Diffusionsgleichung (implizit)
Einheit 5: Benchmarks – unabhängige Tests
Einheit 6: Diffusion in Granat
Einheit 7: Schnelle Massenbewegungen


Geogene Gefahren und Geotechnik

Das Erkennen von geogenen Gefahren und die Vermeidung von Schäden ist ein wesentlicher Aspekt in der Ingenieurgeologie. Im Zuge dieser VU erlernen wir an praktischen Beispielen wie man geogene Gefahren erkennt und mit Hilfe von numerischen Werkzeugen charakteristische Parameter (Druck, Geschwindigkeit, Fließhöhe, Sprunghöhe, Energie ... ) ermittelt. In weiterer Folge werden diese Daten mit der räumlichen Lage von Infrastruktur (z. B.) Straßen verschnitten und die potentielle Einwirkung ermittelt.

Wir versuchen die Prozesse numerisch so exakt als möglich zu beschreiben und mit den ermittelten Einwirkungsgrößen Strategien zu entwicklen, um Menschenleben und Infrastruktur zu schützen. Dies beinhaltet unter underem die Dimensionierung von Schutzbauwerken.

Im Wesentlichen beschäftigen wir uns mit Steinschlag und trockenen Fließlawinen. Neben praktischen Übungen am Computer ist eine halbtägige Exkursion im Anschluss an die letzte Computereinheit geplant.


Geodynamik

 Diese Lehrveranstaltung vermittelt Grundlagen zur quantitativen Beschreibung von dynamischen Prozessen in der Lithosphäre sowie deren Auswirkung auf Topographie, fluviale Erosion oder Oberflächenwärmefluss. Hierbei werden wir gekoppelte Prozesse betrachten die häufig durch positive und negative Rückkopplungseffekte kontrolliert werden. Unter anderem werden folgende Themenkomplexe gemeinsam erarbeitet:


Einheit 1: Der Globale Kontext
Einheit 2: Die Form der Erde
Einheit 3: Plattentektonik I
Einheit 4: Plattentektonik II
Einheit 5: Wärme und Temperatur in der Lithosphäre
Einheit 6: Stabile Kontinentale Geotherme
Einheit 7: Zeitabhängige Temperaturentwicklung
Einheit 8: Numerische Lösung der Wärmeleitungsgleichung
Einheit 9: Isostasie und Topographie von Gebirgen
Einheit 10: Isostasie und die Tiefe der Ozeane
Einheit 11: Flexur Isostasie
Einheit 12: Flüsse mit Festgesteinssohle – „Bedrock Rivers“


Ostalpen-/Österreichtraverse

 

Die Alpen stellen ein klassisisches Kollisionsgebirge dar und viele fundamentale Grundlagen der modernen Geologie wurden in den Alpen entdeckt (z.B. Deckentransport). Die detaillierte Kenntnis des geologischen Aufbaues Österreichs, insbesondere der Ostalpen, ist grundlegend für alle in der Praxis tätigen Geologinnen und Geologen.

Im Zuge der Exkursion lernen wir viele der wichtigsten Einheiten der Ostalpen kennen und versuchen an zahlreichen klassischen Aufschlüssen die geologische Geschichte der Alpen zu entschlüsseln.

 
 

 



Projektstudie

 
Projektstudie: Baumann, 2013

Die Projektstudie stellt die erste, größere selbstständige Arbeit im Rahmen des Geologiestudiums dar. Wie komme ich zu einem Thema?

Im Idealfall bringt ihr selbst eine spannende Idee mit und wir erarbeiten gemeinsam den Rahmen für die Projektstudie. Eine Auswahl an möglichen Themen wird in den nächsten Wochen bereitgestellt.

Generell umfasst eine Projektstudie folgende Arbeitsschritte: 

1. Recherchen projektrelevanter Unterlagen (auch moderne englischsprachige Publikationen!
2. Geologische Geländearbeit
3. Räumliche Verortung von Geländedaten mit einem GI - System
4. eventuell numerische  Berechnungen
4. Darstellung und Interpreation der Ergebnisse
5. Erstellen eines Berichts nach den Richtlinien des wissenschaftlichen Arbeitens
6. Präsentation der Arbeit (Vortrag)