Modelling transverse dunes

Transverse dunes appear in regions of mainly unidirectional wind and high sand availability. A dune model is extended to two‐dimensional calculation of the shear stress. It is applied to simulate dynamics and morphology of three‐dimensional transverse dunes. In the simulations they seem to reach translational invariance and do not stop growing. Hence, simulations of two‐dimensional dune ?elds have been performed. Characteristic laws were found for the time evolution of transverse dunes. Bagnold's law of the dune velocity is modi?ed and reproduced. The interaction between transverse dunes led to the interesting conclusion that small dunes can travel over bigger ones. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

Fingerprinting the 8.2 ka event climate response in a coupled climate model

Using results from coupled climate model simulations of the 8.2 ka climate event that produced a cold period over Greenland in agreement with the reconstructed cooling from ice cores, we investigate the typical pattern of climate anomalies (fingerprint) to provide a framework for the interpretation of global proxy data for the 8.2 ka climate event. For this purpose we developed an analysis method that isolates the forced temperature response and provides information on spatial variations in magnitude, timing and duration that characterise the detectable climate event in proxy archives. Our analysis shows that delays in the temperature response to the freshwater forcing are present, mostly in the order of decades (30 a over central Greenland). The North Atlantic Ocean initially cools in response to the freshwater perturbation, followed in certain parts by a warm response. This delay, occurring more than 200 a after the freshwater pulse, hints at an overshoot in the recovery from the freshwater perturbation. The South Atlantic and the Southern Ocean show a warm response reflecting the bipolar seesaw effect. The duration of the simulated event varies for different areas, and the highest probability of recording the event in proxy archives is in the North Atlantic Ocean area north of 40° N. Our results may facilitate the interpretation of proxy archives recording the 8.2 ka event, as they show that timing and duration cannot be assumed to correspond with the timing and duration of the event as recorded in Greenland ice cores. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Assessment of small-diameter shallow wells for managed aquifer recharge at a site in southern Styria,Austria

An approach to establish the recharge component of managed aquifer recharge (MAR) has recently been proposed that uses small-diameter shallow wells installed using relatively inexpensive drilling methods such as direct push. As part of further development of that approach, a generalized procedure is presented for a technical and economic assessment of the approach’s potential in comparison to other systems. Following this procedure, the use of small-diameter wells was evaluated both experimentally and numerically for a site located in southern Styria, Austria. MAR is currently done at the site using a horizontal pipe infiltration system, and system expansion has been proposed with a target rate of 12 l/s using small-diameter wells as one possible option. A short-duration single-well field recharge experiment (recharge rate 1.3–3.5 l/s) was performed (recharge by gravity only). Numerical modeling of the injection test was used to estimate hydraulic conductivity (K). Quasi-steady-state, single-well recharge simulations for different locations, as well as a long-term transient simulation, were performed using the K value calibrated from the field injection test. Results indicate that a recharge capacity of 4.1 l/s was achievable with a maximum head rise of 0.2 m at the injection well. Finally, simulations were performed for three different well fields (4, 6 and 8 wells, respectively) designed to infiltrate a target rate of 12 l/s. The experimental and numerical assessments, supported by a cost analysis of the small-diameter wells, indicate that the small-diameter wells are a viable, cost-effective recharge approach at this and other similar sites.     

Double trouble: subsidence and CO<Subscript>2</Subscript> respiration due to 1,000 years of Dutch coastal peatlands cultivation

Coastal plains are amongst the most densely populated areas in the world. Many coastal peatlands are drained to create arable land. This is not without consequences; physical compaction of peat and its degradation by oxidation lead to subsidence, and oxidation also leads to emissions of carbon dioxide (CO₂). This study complements existing studies by quantifying total land subsidence and associated CO₂ respiration over the past millennium in the Dutch coastal peatlands, to gain insight into the consequences of cultivating coastal peatlands over longer timescales. Results show that the peat volume loss was 19.8 km³, which lowered the Dutch coastal plain by 1.9 m on average, bringing most of it below sea level. At least 66 % of the volume reduction is the result of drainage, and 34 % was caused by the excavation and subsequent combustion of peat. The associated CO₂ respiration is equivalent to a global atmospheric CO₂ concentration increase of ~0.39 ppmv. Cultivation of coastal peatlands can turn a carbon sink into a carbon source. If the path taken by the Dutch would be followed worldwide, there will be double trouble: globally significant carbon emissions and increased flood risk in a globally important human habitat. The effects would be larger than the historic ones because most of the cumulative Dutch subsidence and peat loss was accomplished with much less efficient techniques than those available now.     

Multistage Variscan magmatism in the central Tauern Window (Austria) unveiled by U/Pb SHRIMP zircon data

U/Pb SHRIMP ages of nine Variscan leucocratic orthogneisses from the central Tauern Window (Austria) reveal three distinct pulses of magmatism in Early Carboniferous (Visean), Late Carboniferous (Stephanian) and Early Permian, each involving granitoid intrusions and a contemporaneous opening of volcano-sedimentary basins. A similar relationship has been reported for the Carboniferous parts of the basement of the Alps further to the west, e.g. the “External massifs” in Switzerland. After the intrusion of subduction-related, volcanic-arc granitoids (374?±?10?Ma; Zwölferkogel gneiss), collisional intrusive-granitic, anatectic and extrusive-rhyolitic/dacitic rocks were produced over a short interval at ca. 340?Ma (Augengneiss of Felbertauern: 340?±?4?Ma, Hochweißenfeld gneiss: 342?± 5?Ma, Falkenbachlappen gneiss: 343?±?6?Ma). This Early Carboniferous magmatism, which produced relatively small volumes of melt, can be attributed to the amalgamation of the Gondwana-derived “Tauern Window” terrane with Laurussia–Avalonia. Probably due to the oblique nature of the collision, transtensional phenomena (i.e. volcano-sedimentary troughs and high-level intrusives) and transpressional regimes (i.e. regional metamorphism and stacked nappes with anatexis next to thrust planes) evolved contemporaneously. The magmas are mainly of the high-K I-type and may have been generated during a short phase of decompressional melting of lithospheric mantle and lower crustal sources. In the Late Carboniferous, a second pulse of magmatism occurred, producing batholiths of calc-alkaline I-type granitoids (e.g. Venediger tonalite: 296?±?4?Ma) and minor coeval bodies of felsic and intermediate volcanics (Heuschartenkopf gneiss: 299?±?4?Ma, Peitingalm gneiss: 300?±?5?Ma). Prior to this magmatism, several kilometres of upper crust must have been eroded, because volcano-sedimentary sequences hosting the Heu- schartenkopf and Peitingalm gneisses rest unconformably on 340-Ma-old granitoids. The youngest (Permian) period of magma generation contains the intrusion of the S-type Granatspitz Central Gneiss at 271?±?4?Ma and the extrusion of the rhyolitic Schönbachwald gneiss protolith at 279?±?9?Ma. These magmatic rocks may have been associated with local extension along continental wrench zones through the Variscan orogenic crust or with a Permian rifting event. The Permian and the above-mentioned Late Carboniferous volcano-sedimentary sequences were probably deposited in intra-continental graben structures, which survived post-Variscan uplift and Alpine compressional tectonics.     

Eine Differenzmethode zur Erhöhung der Meßgenauigkeit und Erweiterung des Meßbereiches normaler Drehkompensatoren

Zusammenfassung Eine Differenzmethode zur Erhöhung den Genauigkeit der Messung von optischen Gangunterschieden durch Drehkompensatoren und Erweiterung von deren Mcßbereich wind beschrieben und durch Beispiele geprüft und erläutert.Der Vorteil dieses Verfahrens liegt in der erreichbaren Genauigkeit der Bestimmung kleiner und großer , die meist haher liegt als die der direkten Ermittelung durch Kompensation auf . = 0.Bei kleinen und großen , kann durch Messung einer Summe von Gangunterschieden oder eines Restgangunterschiedes anstatt des im Meßpräparat vorliegenden die Messung stets in den besten Meßbereich des jeweils vorliegenden Kompensators gerückt werden. Darüberhinaus sind höhere, durch Kompensatoren mit kleinerem Meßbereich ebenso genau bzw. nosh genauer bestimmbar. Es muß nun durch einen Quarzkeil oder einen underen Kompensator die ungefähre Lage der Kompensationsstelle auf = 0 ermittelt werden.Unter Verwendung monoehromatischen Lichtes können auch in der Additionsstellung von Meßpraparat und Kompensator ebensogut und genau bestimmt werden wie in der bisher traditionell bevorzugten Subtraktionsstellung.     

Bau und Entwicklung des Harznordrandes bei Bad Harzburg

Zusammenfassung Konglomeratische Oberkreidesandsteine im Raum Bad Harzburg wurden auf ihren Geröll- und Leitmineralgehalt hin untersucht. Aus der Leitmineralverteilung ergibt sich die stratigraphische Stellung der Emscher- und Senonvorkommen zueinander; aus der Geröllführung geht hervor, daß der Brockengranit bereits im Oberemscher im Erosionsniveau lag und die Aufrichtungszone mesozoischer Gesteine am Harznordrand auch im Schimmerwaldgebiet bis zum Quadratensenon übertage vorhanden war, obwohl sie heute hier nicht mehr zu finden ist. Ursache dieser Erscheinung ist ein Schollenabbruch aus dem Dach des Ilsenburggranits, der an der Wende Granulaten-Quadratensenon erfolgte und zu einer lokalen Überfahrung der Aufrichtungszone geführt hat. Die geologische Neuaufnahme des Paläozoikums nördlich des Ilsenburggranites stellt die heutigen Lagerungsverhältnisse dieses Gebietes klar; sie werden bei der Rekonstruktion der ursprünglichen Lagerung und des Bewegungsvorganges zugrunde gelegt, dessen Ergebnis die teilweise Überdeckung des Vorlandes ist. Ein ähnlicher Vorgang liegt auch am benachbarten Okervorsprung der Harznordrandlinie vor.Unter Berücksichtigung der Ergebnisse neuer Tiefbohrungen im Subherzyn wird eine Auffassung von Ablauf und Ursachen tektonischer Vorgänge in diesem Raum entwickelt, die der herrschenden Meinung in zahlreichen Punkten widerspricht:Eine echte Faltung des Subherzyns im Mesozoikum, die bisher vermutete starke Nordbewegung der Harzscholle und eine ausschließliche Bindung tektonischer Vorgänge in diesem Gebiet an orogene Phasen wird abgelehnt.Auslösender Vorgang aller tektonischen Erscheinungen im Subherzyn ist eine vertikale Differentialbewegung der Harz- und Vorlandscholle, die sich seit Ausgang des Paläozoikums gleichsinnig, aber mit örtlich und zeitlich wechselnder Intensität, abspielt.     

Die Schwarzwälder Gneise

Zusammenfassung Aus den im Vorstehenden referierten Tatsachen, besonders denen des ersten Abschnitts, wird deutlich, wie wenig bestimmt noch die Vorstellungen sind, die sich mit den schwarzwälder Gneisen verbinden. Schien durch die UntersuchungenSauers und durch die eingehende ArbeitSchwenkels eine gewisse Klärung erreicht, so ergaben ja schon die etwa zur gleichen Zeit erfolgten vorläufigen Mitteilungen vonPhilipp undNiggli, daß neben der vorher allein als maßgebend erachteten alten Injizierung auch mit einer solchen von seiten der karbonischen Granite zu rechnen ist.Haffner rüttelte an einem derSauerschen Grundbegriffe, indem er als reine Sedimentgneise nur räumlich ganz unbedeutende Partien ansehen und sonst die Renchgneise den Mischgneisen zuweisen will. NachKlemm undvan Werveke schließlich wäre der Begriff der Schapbachgneise ganz zu streichen, resp. sie wären zeitlich mit den Graniten zusammenzunehmen.Als wahrscheinlichstes Bild ergibt sich derzeit nach der Literatur (und nach eigenen Begehungen des Verfassers) das folgende:Sedimentgneise von derart scharfer — vielleicht mehrfacher — Umprägung, daß klastische Residuen alter Sedimente (etwa Geröllgneise) fehlen, sind z. T. konkordant und z. T. diskordant von Eruptivgneisen (mit Paralleltextur, die wohl teilweise eine Fließerscheinung darstellt) durchsetzt. Die Granulite dürften als saure Nachschübe der Eruptivgneise aufzufassen sein, welche nach Beobachtungen vonSchwenkel in ein fast vollständig starres Gestein eindrangen. Dem Granulit gehören auch die Primärtrümer, Aplit- und Pegmatitadern zu. An alten Mischgneisen ließen sich unterscheiden: 1. endogene Mischgneise: Eruptivgneise mit granulitischem Material innig durchsetzt; 2. exogene Mischgneise: Sedimentgneise mit Eruptivgneis- und Granulitmaterial intensiv verwoben.Mit anscheinend von Süden nach Norden abklingender Intensität sind diese Gesteine von vorherzynischer Prägung erneut während und gegen Ende der herzynischen Orogenese injiziert worden. Die hieraus resultierenden jungen Mischgneise können nach dem Alter weiter untergegliedert werden in ältere (weiße Farbe der Injektionen) und jüngere (rote Farbe der Injektionen) oder nach der Intensität in Injektions-, Imbibitions-, Einschmelzgesteine eingeteilt werden.Mit dieser schematischen Einteilung, die besonders beiNiggli (1925) klar hervortritt, dürfte auch der Weg der nächsten Untersuchungen an Schwarzwälder Gneisen vorgezeichnet sein: mit Hilfe jeglicher Methoden — besonders auch gefügeanalytischer Art — die verschiedenen Überprägungen des Gefüges möglichst weitgehend auseinander zu trennen und sie den verschiedenen Beanspruchungen und Injektionen zuzuordnen.Für Begehungen im Grundgebirge des Schwarzwaldes, insbesonders des nördlichen, stand dem Verfasser eine Beihilfe der Notgemeinschaft der Deutschen Wissenschaft zur Verfügung, für die auch an dieser Stelle ergebenst gedankt sei.