Untersuchungen zur Mantelkonvektion in sphärischer Geometrie unter Einbeziehung stark temperaturabhängiger Viskosität

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Konvektionsströmungen im Erdmantel stellen den Antriebsmechanismus der Plattentektonik dar, sie bestimmen weitgehend die thermische Entwicklung der Erde und haben wesentlichen Einfluss auf die chemische Differenzierung des Erdmantels. Ein Verständnis der Mantelkonvektion ist daher von zentraler Bedeutung für ein Verständnis der Dynamik der Erde. Im Rahmen dieses Vorhabens wollen wir mit numerischen Methoden die Mantelkonvektion in realistischer Kugelgeometrie untersuchen. Insbesondere wollen wir eine starke Temperaturabhängigkeit der Viskosität des Mantelmaterials in unsere Berechnungen mit einbeziehen. Eine stark temperaturabhängige Viskosität gilt als entscheidendes Merkmal der Mantelrheologie, kann aber aus methodischen Gründen von den meisten Modellen nicht behandelt werden. In umfangreichen eigenen Vorarbeiten haben wir ein Modell entwickelt, das dieses leistet. Wir wollen dieses Modell einsetzen, um durch Berechnungen in bisher nicht gekannter Realitätsnähe die Struktur der Mantelkonvektion in Raum und Zeit besser zu verstehen. Die spezifische Methode erlaubt es, neben dem Vergleich von Modellresultaten und Befunden aus der seismischen Tomographie auch andere Größen wie Topographie aus den Modellrechnungen abzuleiten und so mit Observablen zu vergleichen.