METEOR Forschungsschiff - Leitstelle Deutsche Forschungsschiffe
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Forschungsschiff
METEOR
Reise Nr. M178 (GPF 21‐2_061)
21. 11. 2021 - 19. 12. 2021
Gefahren vor Ätna: Hangrutschungsentstehung durch vulkanische
Erdbeben
(HazELNUT)
Herausgeber
Institut für Geologie Universität Hamburg
Leitstelle Deutsche Forschungsschiffe
http://www.ldf.uni-hamburg.de
Gefördert durch
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
ISSN 0935-9974
Forschungsschiff / Research Vessel
METEOR
Reise Nr. / Cruise No. M178
21. 11. 2021 - 19. 12. 2021
Gefahren vor Ätna: Hangrutschungsentstehung durch vulkanische
Erdbeben
(HazELNUT)
Hazards off Etna: Landslide Nucleation Under Tremor
(HazELNUT)
Herausgeber / Editor:
Institut Geologie Universität Hamburg
Leitstelle Deutsche Forschungsschiffe
http://www.ldf.uni-hamburg.de
Gefördert durch / Sponsored by:
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
ISSN 0935-9974
Anschriften / Addresses Dr. Felix Gross Telefon: +49 431 880 6595 CeOS - Center for Ocean and Society Telefax: +49 431 880 6769 Christian-Albrechts-Universität zu Kiel E-Mail: felix.gross@ifg.uni-kiel.de Neufeldtstr. 10 D-24118 Kiel Leitstelle Deutsche Forschungsschiffe Telefon: +49 40 42838-3640 Institut für Geologie Telefax: +49 40 4273100-63 Universität Hamburg E-Mail: leitstelle.ldf@uni-hamburg.de Bundesstraße 55 http: www.ldf.uni-hamburg.de D-20146 Hamburg Reederei Briese Briese Schiffahrts GmbH & Co. KG Telefon: +49 491 92520-160 Research | Forschungsschifffahrt Telefax +49 491 92520-169 Hafenstraße 12 (Haus Singapore) E-Mail: research@briese.de D-26789 Leer http: www.briese.de GPF-Geschäftsstelle Gutachterpanel Forschungsschiffe E-Mail: gpf@dfg.de c/o Deutsche Forschungsgemeinschaft Kennedyallee 40 D-53175 Bonn
Forschungsschiff / Research Vessel METEOR
Vessel’s general email address meteor@meteor.briese-research.de
Crew’s direct email address n.name@meteor.briese-research.de
Scientific general email address chiefscientist@meteor.briese-research.de
Scientific direct email address n.name@meteor.briese-research.de
Each cruise participant will receive an e-mail address composed of the first letter of his
first name and the full last name.
Günther Tietjen, for example, will receive the address:
g.tietjen@meteor.briese-research.de
Notation on VSAT service availability will be done by ship’s management team / system
operator.
Data exchange ship/shore : on VSAT continuously / none VSAT every 15 minutes
Maximum attachment size: on VSAT no limits / none VSAT 50 kB, extendable on
request
The system operator on board is responsible for the administration of all email
addresses
Phone Bridge VSAT +49 421 98504370
FBB 500 (Backup) +49 421 98504 371
GSM-mobile (in port only) +49 172 420 079 2
METEOR Reise / METEOR Cruise M178
21. 11. 2021 - 19. 12. 2021
Gefahren vor Ätna: Hangrutschungsentstehung durch vulkanische Erdbeben
(HazELNUT)
Hazards off Etna: Landslide Nucleation Under Tremor
(HazELNUT)
Fahrt / Cruise M178: 21.11.2021 – 19.12.2021
Emden (Deutschland) - Las Palmas (Spanien)
Fahrtleitung / Chief Scientist: Dr. Felix Gross
Koordination / Coordination: Leitstelle Deutsche Forschungsschiffe
German Research Fleet Coordination Centre
Kapitän / Master METEOR: Rainer HammacherAbb. 1 Geplante Fahrtrouten zu den Arbeitsgebieten der METEOR Expedition M178. Fig. 1 Planned cruise tracks to the working areas of METEOR cruise M178.
Wissenschaftliches Programm
Fahrt / Cruise M178
Scientific Programme
Übersicht Synopsis
Der Ätna ist der größte aktive Vulkan Euro- Mt Etna, Europe’s largest active volcano, is
pas und liegt direkt an der sizilianischen located directly at the Sicilian coastline of the
Küste des Ionischen Meeres. In den letzten 3 Ionian Sea. Over the past 3 years, the activity
Jahren manifestierte sich seine Aktivität ein- manifested impressively during Christmas
drucksvoll während der Paroxysmen zu 2018 and February 2021 paroxysms and
Weihnachten 2018 und im Februar 2021. Ne- seismic activities. Next to frequent
ben den häufigen strombolianischen Eruptio- Strombolian eruptions, Etna’s south-eastern
nen rutscht die Südostflanke des Ätna mit Ra- flank slides seawards at rates of several
ten von mehreren Zentimetern pro Jahr centimetres per year. Over the past decade,
seewärts. Im vergangenen Jahrzehnt haben Kiel scientist intensively studied the
Kieler Wissenschaftler den untermeerischen submerged sector of the volcano and its
Sektor des Vulkans und seinen vorgelagerten continental margin. Findings show that the
Kontinentalhang intensiv untersucht. Die Er- well-known flank instability is proceeding far
gebnisse zeigen, dass die bekannte Flanken- into the sea and measurable by marine
instabilität weit ins Meer hineinreicht und geodetic networks. Nevertheless, the relation
durch marine geodätische Netzwerke mess- between volcanic activity, and deformation of
bar ist. Dennoch ist der Zusammenhang zwi- the continental margin is still unclear and
schen vulkanischer Aktivität und der Defor- scenarios from small-scale disintegration
mation des Kontinentalhangs noch unklar. Es over geological time periods to scenarios of
wurden Szenarien von einem kleinräumigen abrupt catastrophic failures have been
Zerfall über geologische Zeiträume bis hin zu drawn.
Szenarien von abrupten, katastrophalen Flan-
kenabbrüchen diskutiert.
Im Projekt HazELNUT wollen wir untersu- In the frame of the project HazELNUT, we
chen, wie die großräumige Instabilität und aim to investigate how the large-scale
die jüngste Aktivität des Ätna den Kontinen- instability and Mt Etna’s recent activity re-
talhang im Laufe der letzten zehn Jahre mo- shaped the continental margin in the course
difiziert haben. Um dies zu erreichen, wird of the last ten years. To achieve this, we
der Kontinentalhang vor dem Ätna erneut un- propose to revisit the continental margin off
tersucht, um durch eine wiederholte Kartie- Mt Etna in order to analyze changes by
rung und Beprobung Veränderungen zu ana- means of repeated mapping and sampling.
lysieren, die im letzten Jahrzehnt stattgefun-
den haben.
Die Ergebnisse dieses Projekts werden unser The results of this project will increase our
Verständnis für die Entstehung von Hangrut- understanding of how landslides nucleate in
schungen in extrem aktiven Gebieten wie vor extremely active settings like offshore Mt
dem Ätna verbessern. Darüber hinaus werden Etna. In addition, the findings will be used to
die Erkenntnisse genutzt, um das Gefahren- better assess the hazard potential of the
potenzial der abrutschenden Flanke des Vul- sliding flank of the giant volcano.
kanriesen besser einschätzen zu können.Von / From Emden – Nach / To Las Palmas Fahrt / Cruise M178 Wissenschaftliches Programm Scientific Programme Die außergewöhnlichen Ausbrüche des Ätna Etna's extraordinary eruptions in February im Februar 2021 hatten ihre dramatischsten 2021 had their most dramatic impacts in the Auswirkungen in der küstennahen Gipfel- nearshore summit region and have been the region und standen im Mittelpunkt der inten- focus of intense monitoring. However, to un- siven Überwachung. Um mögliche Veränder- derstand potential changes to the system, it is ungen des Systems zu verstehen, ist es jedoch critical to look at the entire volcanic system, entscheidend, das gesamte Vulkansystem zu including the submarine eastern flank. The betrachten, einschließlich der submarinen goal is to determine any changes that the vol- Ostflanke. Ziel ist es, alle Veränderungen cano has undergone in response to the erup- festzustellen, die der Vulkan als Reaktion auf tions. die Ausbrüche erfahren hat. Um dies zu erreichen, sind wiederholte To accomplish the scientific goals, repeated Messungen der Schlüssel zum Verständnis measurements are key to understanding geo- geologischer Systeme im Laufe der Zeit. logic systems through time. Especially in vul- Insbesondere in gefährdeten Gebieten sind nerable areas, these measurements are es- diese Messungen unerlässlich, um potenziel- sential to assess potential hazards such as le Gefahren wie untermeerische Erdrutsche subsurface landslides and their impact on ex- und deren Auswirkungen auf exponierte posed coastal communities, infrastructure, Küstengemeinden, Infrastruktur und Ökosys- and ecosystems. The expedition to Mt Etna teme zu bewerten. Die Expedition zum Ätna will replicate measurements from previous wird Messungen von früheren Expeditionen cruises to provide a holistic view of how ex- wiederholen, um einen ganzheitlichen Über- ternal and internal forces alter geologic en- blick darüber zu gewinnen, wie externe und vironments such as the continental margin off interne Kräfte geologische Umgebungen wie Mt Etna. den Kontinentalrand vor dem Ätna verän- dern. Die wichtigsten Ziele der geplanten geophy- The main objectives of the planned geophys- sikalischen und geologischen Messungen ical and geological measurements are: sind: 1) Untersuchung der Hypothese, dass 1) Investigate the hypothesis that volcanic vulkanische Erdbeben mit klein- bis mittel- earthquakes are related to small- to medium- großen Massenbewegungen an der Vulkan- scale mass movements at the volcano, which flanke zusammenhängen, was ein wichtiger is an important factor in overall submarine Indikator für eine großskalige submarine slope instability and movement. Hangbewegungen ist. 2) Wiederholte Vermessung des Kontinental- 2) Repeatedly survey the continental slope hangs mit hydroakustischen Methoden, um using hydroacoustic methods to record chan- die durch die letzten Vulkanausbrüche verur- ges in the continental slope caused by recent sachten Veränderungen des Kontinental- volcanic eruptions. hangs zu erfassen.
3) Untersuchung der langsam einhergehen- 3) Investigate creeping submarine mass den submarinen Hangrutschung durch movement by uploading data from seafloor Auslesen von geodätischen Stationen am geodetic stations. The data will provide infor- Meeresboden. Die Daten geben Aufschluss mation on how the already known slope darüber, wie die bereits bekannte Hangbewe- movement is related to the current volcanic gung räumlich, sowie zeitlich mit der aktuel- and seismic activity. len vulkanischen und seismischen Aktivität zusammenhängen. Neben der Untersuchung der wissenschaftli- In addition to investigating the scientific chen Fragestellungen ist es das Ziel dieser questions, the goal of this expedition is to cre- Expedition, eine Virtualisierung der laufen- ate a virtualization of ongoing marine re- den Meeresforschungsaktivitäten mittels ei- search activities by the implementation of an ner virutellen Ausfahrt zu schaffen. immersive virtual cruise.
Abb. 2 Das Arbeitsgebiet der Expedition M178. Fig. 2 The working area of cruise M178.
Arbeitsprogramm Work Programme Die folgenden Systeme werden eingesetzt: The following systems are used: Hydroacous- Hydroakustik (Multibeam und Parasound), tic (Multibeam and Parasound), Gravity Schwerelot für die Sedimentkerngewinnung, Corer Lot, and Seafloor Geodesy. We will sowie Meeresbodengeodäsie. Während der work in three areas (Figure 2): Ausfahrt wird hierbei der Fokus auf drei Ge- biete gelegt (Abbildung 2): Arbeitsgebiet 1) Ein hufeisenförmige Amphi- Work Area 1) A semi-circular amphitheatre is theater ist eines der markantesten geomorpho- one of the most prominent geomorphological logischen Elemente des Kontinentalrandes features of the continental margin east of östlich des Ätnas. Diese Struktur ist möglich- Etna. This structure is possibly a remnant of erweise ein Relikt einer vergangenen Han- an ancient submarine landslide. Several hy- grutschung. In diesem Gebiet werden mehrere droacoustic investigations using different sys- hydroakustische Untersuchungen mit ver- tems are being carried out in this area over schiedenen Systemen durchgeführt. Zudem the last decade. In addition, sediment cores werden Sedimentkerne zur Rekonstruktion will be retrieved in order to reconstruct small von kleineren Massenumlagerungen und der scale mass transport events and enhance the Tephra-Stratigraphie genommen. tephra stratigraphic models in the region. Arbeitsgebiet 2) Der südliche Kontinentalrand Working area 2) The southern continental vor dem Ätna ist durch den tief eingeschnitte- margin in front of Etna is characterized by the nen Catania-Canyon und einen markanten deeply incised Catania Canyon and a promi- Bergrücken direkt an seiner Nordflanke ge- nent ridge directly adjacent to its northern kennzeichnet. Dieser Bergrücken, sowie die flank. This ridge and the southern boundary of südliche Grenze des instabilen Osthanges, the unstable eastern flank were mapped using wurden anhand von bathymetrischen Daten bathymetric data. Re-mapping the slope and kartiert. Die erneute Kartierung des Hanges comparing it to previously recorded data will und der Vergleich mit älteren Daten wird die reveal how the slope has changed through Veränderung des Hanges in der Zeit offenba- time. In addition, seafloor geodetic data in- ren. Zusätzlich werden die marinen geodäti- stalled by FS SONNE in 2020 will be down- schen Daten, die im Jahr 2020 mit FS SONNE loaded using an acoustic transceiver to pro- installiert wurden, mit Hilfe eines akustischen vide continuous monitoring of the strike-slip Transceivers runterladen, um die kontinuierli- fault system. che Überwachung der Blattverschiebung zu gewährleisten. Arbeitsgebiet 3) Nach Norden hin wird das Work Area 3) To the north, the amphitheatre Amphitheater (Arbeitsgebiet 1; Abbildung 2) (Work Area1; Figure 2) on the central conti- am zentralen Kontinentalrand durch die in nental margin is bounded by the east-west Ost-West-Richtung verlaufende Antiklinale trending anticline of the Riposto Ridge, which des Riposto-Rückens begrenzt, der höchst- is most likely a remnant of the Apennine orog- wahrscheinlich ein Relikt der Apennin-Oro- eny. The changes in morphology due to grav- genese ist. Die Veränderungen der Morpholo- itational processes will be measured by hy- gie aufgrund von Gravitationsprozessen wer- droacoustic methods and possible landslide den mit Hilfe von hydroakustischen Metho- deposits will be revealed. den vermessen und mögliche Ablagerung von Erdrutschungen aufgespürt.
Nach dem Arbeitsprogramm am Ätna wird Following the work programme at Etna, an- eine weitere hydroakustische Vermessung des other hydroacoustic survey of the western Westhangs vor La Palma, Kanaren, vorge- flank off La Palma, Canary Islands, will be nommen. Die anhaltende Eruption des conducted. The ongoing eruption of Cumbre Cumbre Vieja Vulkans führt zu möglichen Vieja volcano leads to a possible mass redis- Masseumlagerungen am Westhang, die mög- tribution on the northern slope, which may liche Instabilitäten des Hanges verursachen cause possible instabilities of the slope. können.
Zeitplan / Schedule Fahrt / Cruise M178
Tage/days
Auslaufen von Emden (Deutschland) am 21.11.2021
Departure from Emden (Germany) 21.11.2021
Transit zum Arbeitsgebiet / Transit to working area 10
Seeerprobung Tiefsee Fächerecholot EM 122 1.5
Sea acceptance test multibeam echosounder EM 122
Geophysikalische Profilfahrten 5.5
Geophysical profiling
Geologische Beprobung 1.5
Geological sampling
Wartung der Meeresbodengeodäsie 2
Maintenance of seafloor geodesy
Transit nach La Palma 6
Transit to La Palma
Geophysikalische Profilfahrten 1
Geophysical profiling
Transit zum Hafen Las Palmas 0.5
Transit to port Las Palmas
Total 28
Einlaufen in Las Palmas (Spanien) am 19.12.2021
Arrival in Las Palmas (Spain) 19.12.2021Bordwetterwarte / Ship's meteorological Station Operationelles Programm Operational Program Die Bordwetterwarte ist mit einem Meteoro- The ships meteorological station is staffed by logen und einem Wetterfunktechniker des a meteorologist and a meteorological radio Deutschen Wetterdienstes (DWD Hamburg) operator of the Deutscher Wetterdienst besetzt. (DWD Hamburg). Aufgaben Duties 1. Meteorologische Beratungen: 1. Weather consultation: Meteorologische Beratung von Fahrt- und Issuing daily weather forecasts for scientific Schiffsleitung sowie der wissenschaftlichen and nautical management and for scientific Gruppen und Fahrtteilnehmern. Auf Anfor- groups. On request weather forecasts to derung auch Berichte für andere Fahrzeuge, other research craft, especially in the frame insbesondere im Rahmen internationaler Zu- of international cooperation. sammenarbeit. 2. Meteorologische Beobachtungen und Mes- 2. Meteorological observations and mea- sungen: surements: Kontinuierliche Messung, Aufbereitung und Continuous measuring, processing, and ar- Archivierung meteorologischer Daten und chiving of meteorological data to make them Bereitstellung für die Fahrtteilnehmer. Auf- available to participants of the cruise. Re- nahme, Auswertung und Archivierung von cording, processing, and storing of pictures meteorologischen Satellitenbildern. from meteorological satellites. Täglich sechs bis acht Wetterbeobachtungen Six to eight synoptic weather observations zu den synoptischen Terminen und deren daily. Feeding these into the GTS (Global Weitergabe in das internationale Datennetz Telecommunication System) of the WMO der Weltorganisation für Meteorologie (GTS, (World Meteorological Organization) via Global Telekommunication System). satellite. Durchführung von Radiosondenaufstiegen Rawinsonde soundings of the atmosphere up zur Bestimmung der vertikalen Profile von to about 25 km height. The processed data Temperatur, Feuchte und Wind bis zu etwa are inserted into the GTS via satellite within 25 km Höhe. Im Rahmen des internationalen the frame of the international programme Programms ASAP (Automated Shipborne ASAP (Automated Shipborne Aerological Aerological) werden die ausgewerteten Da- Programme). ten über Satellit in das GTS eingesteuert.
Beteiligte Institutionen / Participating Institutions DWD Deutscher Wetterdienst Seeschifffahrtsberatung Bernhard-Nocht-Straße 76 D-20359 Hamburg CeOS Center for Ocean and Sociey Christian-Albrechts-Universität zu Kiel Neufeldtstr. 10 D-24118 Kiel GEOMAR GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel Marine Geodynamik Wischhofstraße 1-3 D-24148 Kiel CAU Christian-Albrechts-Universität zu Kiel Institut für Geowissenschaften Otto-Hahn-Platz 1 D-21118 Kiel INGV Catania Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, sezione di Catania Piazza Roma 2 95125 Catania Italy
Das Forschungsschiff / Research Vessel METEOR Das Forschungsschiff „METEOR“ dient der The research vessel “METEOR” is used for weltweiten, grundlagenbezogenen Hochsee- German world-wide marine scientific forschung Deutschlands und der Zusammen- research and the cooperation with other arbeit mit anderen Staaten auf diesem Gebiet. nations in this field. FS „METEOR“ ist Eigentum der Bundesre- R/V “METEOR” is owned by the Federal publik Deutschland, vertreten durch das Bun- Republic of Germany, represented by the desministerium für Bildung und Forschung Ministry of Education and Research (BMBF), welches auch den Bau des Schiffes (BMBF), which also financed the construc- finanziert hat. tion of the vessel. Das Schiff wird als 'Hilfseinrichtung der For- The vessel is operated as an 'Auxiliary Re- schung' von der Deutschen Forschungsge- search Facility' by the German Research meinschaft (DFG) betrieben. Dabei wird sie Foundation (DFG). The DFG is assisted by von einem Beirat unterstützt. Der Schiffsbe- an Advisory Board. The operation of the ves- trieb wird zu 70% von der DFG und zu 30% sel is financed to 70% by the DFG and to vom BMBF finanziert. 30% by the BMBF. Dem Gutachterpanel Forschungsschiffe The Review Panel German Research Vessels (GPF) obliegt die Begutachtung der wissen- (GPF) reviews the scientific cruise pro- schaftlichen Fahrtanträge. Nach positiver Be- posals. GPF-approved projects are suspect gutachtung können diese in die Fahrtpla- to enter the cruise schedule. nung aufgenommen werden. Die Leitstelle Deutsche Forschungsschiffe The German Research Fleet Coordination (LDF) der Universität Hamburg ist für die Centre (LDF) at the University of Hamburg wissenschaftlich-technische, logistische und is responsible for the scientific-technical, lo- finanzielle Vorbereitung, Abwicklung und gistical and financial preparation, handling Betreuung des Schiffsbetriebes zuständig. and supervision of the vessels operation. Einerseits arbeitet die LDF partnerschaftlich On a partner-like basis the LDF cooperates mit der Fahrtleitung zusammen, andererseits with the chief scientists and the managing ist sie Partner und Auftraggeber der Reederei owner Briese Schiffahrts GmbH & Co. KG. Briese Schiffahrts GmbH & Co. KG.
Research Vessel
METEOR
Cruise No. M178
21. 11. 2021 - 19. 12. 2021
Gefahren vor Ätna: Hangrutschungsentstehung durch vulkanische Erdbeben
(HazELNUT)
Hazards off Etna: Landslide Nucleation Under Tremor
(HazELNUT)
Editor:
Institut für Geologie Universität Hamburg
Leitstelle Deutsche Forschungsschiffe
http://www.ldf.uni-hamburg.de
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Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
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