@phdthesis{Wolf2002,
  author    = {Wolf, Michael D. C.},
  title     = {Amplituden der Kernphasen im Bereich der Kaustik B und Untersuchung der Struktur der {\"U}bergangszone zum inneren Erdkern mit spektralen Amplituden der diffraktierten Phase PKP(BC)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0000408},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2002},
  abstract  = {Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Strukturen im {\"a}ußeren Erdkern zu untersuchen und R{\"u}ckschl{\"u}sse auf die sich daraus ergebenden Konsequenzen f{\"u}r geodynamische Modellvorstellungen zu ziehen. Die Untersuchung der Kernphasenkaustik B mit Hilfe einer kumulierten Amplituden-Entfernungskurve ist Gegenstand des ersten Teils. Dazu werden die absoluten Amplituden der PKP-Phasen im Entfernungsbereich von 142 \&\#176; bis 147 \&\#176; bestimmt und mit den Amplituden synthetischer Seismogramme verglichen. Als Datenmaterial dienen die Breitbandregistrierungen des Deutschen Seismologischen Re-gionalnetzes (GRSN 1 ) und des Arrays Gr{\"a}fenberg (GRF). Die verwendeten Wellen-formen werden im WWSSN-SP-Frequenzbereich gefiltert. Als Datenbasis dienen vier Tiefherdbeben der Subduktionszone der Neuen Hebriden (Vanuatu Island) und vier Nuklearexplosionen, die auf dem Mururoa und Fangataufa Atoll im S{\"u}dpazifik stattgefunden haben. Beide Regionen befinden sich vom Regionalnetz aus gesehen in einer Epizentraldistanz von ungef{\"a}hr 145 \&\#176;. Die Verwendung eines homogen instrumentierten Netzes von Detektoren und die Anwendung von Stations- und Magnitudenkorrekturen verringern den Hauptteil der Streuung bei den Amplitudenwerten. Dies gilt auch im Vergleich zu Untersuchungen von langperiodischen Amplituden im Bereich der Kernphasenkaustik (H{\"a}ge, 1981). Ein weiterer Grund f{\"u}r die geringe Streuung ist die ausschließliche Verwendung von Ereignissen mit kurzer impulsiver Herdzeitfunktion. Erst die geringe Streuung der Amplitudenwerte erm{\"o}glicht eine Interpretation der Daten. Die theoretischen Amplitudenkurven der untersuchten Erdmodelle zeigen im Bereich der Kaustik B einen gleichartigen Kurvenverlauf. Bei allen Berechnungen wird ein einheitliches Modell f{\"u}r die G{\"u}te der P- und S-Wellen verwendet, das sich aus den Q-Werten der Modelle CIT112 und PREM 2 zusammensetzt. Die mit diesem Q-Modell berechneten Amplituden liegen in geringem Maße oberhalb der gemessenen Amplituden. Dies braucht nicht ber{\"u}cksichtigt zu werden, da die kumulierte Amplituden-Entfernungskurve anhand der Lage des Maximums auf der Entfernungsachse ausgewertet wird. Folglich wird darauf verzichtet, ein alternatives Q-Modell zu entwickeln. Hinsichtlich der Lage des Kaustikmaximums lassen sich die untersuchten Erdmodelle in zwei Kategorien einteilen. Eine Gruppe besteht aus den Modellen IASP91 und 1066B, deren Maxima bei 144.6 \&\#176; und 144.7 \&\#176; liegen. Zur zweiten Gruppe von Modellen z{\"a}hlen AK135, PREM und SP6 mit den Maxima bei 145.1 \&\#176; und 145.2 \&\#176; (SP6). Die gemessene Amplitudenkurve hat ihr Maximum bei 145 \&\#176;. Alle Entfernungsangaben beziehen sich auf eine Herdtiefe von 200 km. Die Kaustikentfernung f{\"u}r einen Oberfl{\"a}chenherd ist jeweils um 0.454 \&\#176; gr{\"o}ßer als die angegeben Werte. Damit liegen die Maxima der Modelle AK135 und PREM nur 0.1 \&\#176; neben dem der gemessenen kumulierten Amplitudenkurve. Daher wird auf die Erstellung eines eigenen Modells verzichtet, da dieses eine unwesentlich verbesserte Amplitudenkurve aufweisen w{\"u}rde. Das Ergebnis der Untersuchung ist die Erstellung einer gemessenen kumulierten Amplituden-Entfernungskurve f{\"u}r die Kaustik B. Die Kurve legt die Position der Kaustik B f{\"u}r kurzperiodische Daten auf \&\#177; 0.15 \&\#176; fest und bestimmt damit, welche Erdmodelle f{\"u}r die Beschreibung der Amplituden im Entfernungsbereich der Kaustik B besonders geeignet sind. Die Erdmodelle AK135 und PREM, erg{\"a}nzt durch ein einheitliches Q-Modell, geben den Verlauf der Amplituden am besten wieder. Da die Amplitudenkurven beider Modelle nahe beieinander liegen, sind sie als gleichwertig zu bezeichnen. Im zweiten Teil der Arbeit wird die Struktur der {\"U}bergangszone in den inneren Erdkern anhand des spektralen Abklingens der Phase PKP(BC)diff am Punkt C der Laufzeitkurve untersucht. Der physikalische Prozeß der Beugung ist f{\"u}r die starke Abnahme der Amplituden dieser Phase verantwortlich. Die Diffraktion beeinflußt das Abklingverhalten verschiedener Frequenzanteile des seismischen Signals auf unterschiedliche Weise. Eine Deutung des Verhaltens erfordert die Berechnung von Abklingspektren. Dabei wird die Abschw{\"a}chung des PKP(BC)diff Signals f{\"u}r acht Frequenzen zwischen 6.4 s und 1.25 Hz ermittelt und als Spektrum dargestellt. Die Form des Abklingspektrums ist charakteristisch f{\"u}r die Beschaffenheit der Geschwindigkeitsstruktur direkt oberhalb der Grenze zum inneren Erdkern (GIK). Die Beben, deren Kernphasen im Regionalnetz als diffraktierte Kernphasen BCdiff registriert werden, liegen in einem Entfernungsbereich jenseits von 150 \&\#176;. In dieser Distanz befinden sich die Erdbebenherde der Tonga-Fidschi-Subduktionszone, deren Breitbandaufzeichnungen verwendet werden. Die Auswertung unkorrigierter Wellenformen ergibt Abklingspektren, die mit plausiblen Erdmodellen nicht in Einklang zu bringen sind. Aus diesem Grund werden die Daten einer spektralen Stationskorrektur unterzogen, die eigens zu diesem Zweck ermittelt wird. Am Beginn der Auswertung steht eine Pr{\"u}fung bekannter Erdmodelle mit unterschiedlichen Geschwindigkeitsstrukturen oberhalb der GIK. Zu den untersuchten Modellen z{\"a}hlen PREM, IASP91, AK135Q, PREM2, SP6, OICM2 und eine Variante des PREM. Die Untersuchung ergibt, daß Modelle, die einen verringerten Gradienten oberhalb der GIK aufweisen, eine bessere {\"U}bereinstimmung mit den gemessenen Daten zeigen als Modelle ohne diese {\"U}bergangszone. Zur Verifikation dieser These wird ein Erdmodell, das keinen verringerten Gradienten oberhalb der GIK besitzt (PREM), durch eine Reihe unterschiedlicher Geschwindigkeitsverl{\"a}ufe in diesem Bereich erg{\"a}nzt und deren synthetische Seismogramme berechnet. Das Resultat der Untersuchung sind zwei Varianten des PREM, deren Frequenzanalyse eine gute {\"U}bereinstimmung mit den Daten zeigt. Das Abklingspektrum des Erdmodells PD47, das in einer 380 km m{\"a}chtigen Schicht einen negativen Gradienten besitzt, zeigt eine große {\"A}hnlichkeit mit den gemessenen Spektren. Dennoch kann es nicht als realistisches Modell angesehen werden, da der Punkt C in einer zu großen Entfernung liegt. Dar{\"u}ber hinaus m{\"u}ßte die zu kurze Differenzlaufzeit zwischen PKP(AB) und PKP(DF) beziehungsweise PKIKP durch eine gr{\"o}ßere {\"A}nderung der Geschwindigkeitsstruktur im inneren Kern kompensiert werden. Es wird deshalb das Modell PD27a favorisiert, das diese Nachteile nicht aufweist. PD27a besitzt eine Schicht konstanter Geschwindigkeit oberhalb der GIK mit einer M{\"a}chtigkeit von 150 km. Die Art des Geschwindigkeitsverlaufs steht im Einklang mit der geodynamischen Modellvorstellung, nach der eine Anreicherung leichter Elemente oberhalb der GIK vorliegt, die als Ursache f{\"u}r die Konvektion im {\"a}ußeren Erdkern anzusehen ist.},
  language  = {de}
}