Zur Geschichte der Geophysik in Deutschland

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Jürgen Untiedt u. Hartmut Jödicke: Geschichte des Instituts für Geophysik der Westfälischen Wilhelms-Universität in Münster

Gründung des Instituts und Anfangsjahre 1959 - 1968

Die Gründung des Instituts für Geophysik der Westfälischen Wilhelms-Universität in Münster mit seinem bis heute bestehenden Arbeitsschwerpunkt Polargeophysik geht auf das Wirken von Bernhard Brockamp (1902 - 1968) zurück. Nach einem Studium der Geologie, Physik und Mathematik wurde Brockamp 1926 Assistent bei Emil Wiechert in Göttingen, wo er 1930 mit einer Arbeit über "Seismische Beobachtungen bei Steinbruchsprengungen" promovierte. Nachdem er mit H. Mothes 1929 bereits die Mächtigkeit des Pasterze-Gletschers in den Alpen seismisch gemessen hatte, widmete er sich zusammen mit K. Wölcken 1931 erfolgreich ähnlichen Messungen in grösserem Massstab auf dem Inlandeis im Rahmen der Deutschen Grönlandexpedition Alfred Wegeners. In dieser Zeit wurde er zum engagierten Polarforscher, dem es allerdings erst nach 26 Jahren erneut vergönnt war, seine ideenreichen Pläne auf diesem Gebiet in die Tat umzusetzen. Mit wissenschaftlichen Ergebnissen der Wegener-Expedition habilitierte sich Brockamp 1936 in Berlin, nachdem er zwischenzeitlich bei N.E. Nörlund in Kopenhagen vor allem seismisch und gravimetrisch gearbeitet und dann als Vizepräsident die faktische Leitung des neugegründeten Reichsamtes für Bodenforschung übernommen hatte. Im Reichsamt ging es vor allem um Erdkrusten- und Lagerstättenforschung in enger Verflechtung von Geologie und Geophysik, eine Verbindung, die Bernhard Brockamp seitdem besonders am Herzen lag.

Im Jahre 1950 holte ihn Franz Lotze (1903-1971), der zwei Jahre zuvor den vakanten Lehrstuhl für Geologie und Paläontologie in Münster übernommen hatte, zunächst im Rahmen eines Lehrauftrags für Geophysik an die Westfälische Wilhelms-Universität. Für neun Jahre, ab 1951 als Dozent, war Bernhard Brockamp dann hier am Geologisch-Paläontologischen Institut an der Pferdegasse tätig. 1956 wurde ihm der Titel eines ausserplanmässigen Professors verliehen. Im Jahr 1955 wurde im Institut eine eigene Abteilung für Reine und Angewandte Geophysik unter Brockamps Leitung eingerichtet. Die Erdbebenstation Münster entstand damals im Keller an der Pferdegasse, mitten in der Stadt neben dem Domplatz.

Blättert man die Vorlesungsverzeichnisse aus jenen Jahren durch, so ist es eindrucksvoll zu sehen, welch umfangreiche, vor allem aber welch weitgespannte geophysikalische Vorlesungstätigkeit Bernhard Brockamp im Rahmen der Geologie, aber natürlich auch für Studenten der Physik und anderer benachbarter Fächer entfaltet hat. Die Themen reichen von angewandter Geophysik, geophysikalischer Instrumentenkunde und Seismik über Physik der niederen und hohen Atmosphäre, Polarlichter und Erdmagnetismus, Luftelektrizität, Gletscherkunde, Polargeophysik bis zum Klima der bodennahen Schichten, zur Meteorologie und Physik des Meeres. Kaum ein Thema wurde wiederholt. Anfangs gab es auch eine Beteiligung an geologischen Lehrausflügen. Diese ausserordentliche Vielfalt spiegelt die grosse Breite und Tiefe der wissenschaftlichen Interessen wider, die ein Charakteristikum Bernhard Brockamps waren, geprägt wohl durch seine früheren Tätigkeiten in Göttingen, wo ja ebenfalls sehr vielseitig gearbeitet wurde, in der Polarforschung und dann bis zum Kriegsende im Reichsamt für Bodenforschung.

Ideen und Tatkraft Bernhard Brockamps zielten auf ein eigenes Institut für Reine und Angewandte Geophysik. Dies wurde 1959 gegründet und erhielt Räume in einer der ehemaligen Reiterkasernen an der Steinfurter Strasse. Gleichzeitig wurde Brockamp zum planmässigen a.o. Professor ernannt, sechs Jahre später zum Ordinarius. Die seismische Station wanderte später ebenfalls an die Steinfurter Strasse. Ein eigener Diplom-Studiengang Geophysik entstand 1962, wie den Vorlesungsverzeichnissen zu entnehmen ist.

Bereits seit Anfang der 30er Jahre hatte Brockamp immer wieder und seit 1952 in Münster verstärkt an eigenen Expeditionsideen für neue Untersuchungen in Grönland gearbeitet. 1957 konnte er auf amerikanische Einladung im Rahmen einer Thule-Expedition erstmals wieder dorthin reisen. Zur gleichen Zeit wurde er zum wichtigen Mitbegründer der "Internationalen Glaziologischen Grönland-Expedition" (EGIG), deren Initiator und Organisator Paul-Emile Victor in Frankreich war. Während der ersten EGIG-Kampagne 1959 (EGIG I) leitete Brockamp selbst die Gruppe Geophysik in Grönland, wobei die seismischen, magnetischen und gravimetrischen Arbeiten von Münster aus geplant waren. Wachsende gesundheitliche Schwierigkeiten, die auf die Zeit seiner Kriegsgefangenschaft zurückgingen, hinderten ihn daran, auch während der EGIG II im Jahre 1967 die Leitung der Geophysik in Grönland zu übernehmen. Sie wurde Franz Thyssen, seinem engsten Mitarbeiter, übertragen, der ihn auch in Münster immer häufiger in Lehre, Forschung und Institutsverwaltung vertreten musste.

Bernhard Brockamp machte Münster über die EGIG-Aktivitäten hinaus in vielfältiger Weise zum Zentrum bundesdeutscher Polarforschung. Insbesondere wurde das 1926 von Max Grotewahl in Kiel begründete "Deutsche Archiv für Polarforschung" nach dessen Tod 1958 von der Westfälischen Wilhelms-Universität erworben, so dass im Institut für Reine und Angewandte Geophysik Bestand und weitere Funktion (u.a. weltweiter Austausch von Polar-Zeitschriften) dieser umfangreichen Sammlung von Polarmaterial und -literatur gesichert waren. Brockamp wandelte die vormalige "Vereinigung zur Förderung des Archivs für Polarforschung e.V." nach ihrer Umbenennung in "Deutsche Gesellschaft für Polarforschung e.V." (DGP) in eine wissenschaftliche Gesellschaft um, wobei es ihm gelang, die namhaftesten und erfahrensten deutschen Polarforscher zur Mitarbeit, nicht zuletzt im wissenschaftlichen Beirat, zu gewinnen. Grosse Resonanz erfuhren auch die im wesentlichen von Brockamp im Namen der DGP gestalteten Internationalen Polartagungen. An der Tagung in Stuttgart 1967 nahmen über 200 Polarwissenschaftler aus 14 Nationen teil. 1961 und - kurz nach Brockamps Tod - 1969 fanden diese Tagungen in Münster statt. 1968 wurde die Verbindung zwischen Münster und der DGP dadurch abermals intensiviert, dass Heinz Kohnen, damals Assistent am Institut, die Geschäftsführung der Gesellschaft übernahm und bis 1980 innehatte.

Brockamps grosser Wunsch war schliesslich auch eine deutsche Beteiligung an der internationalen Antarktis-Forschung, die seit dem Internationalen Geophysikalischen Jahr eine wachsende Rolle in der Polarforschung spielte. 1967 konnte er noch trotz inzwischen sehr angegriffener Gesundheit mit Unterstützung der amerikanischen National Science Foundation als Beobachter in die Antarktis fahren, um Kontakte und Erfahrungen für spätere Expeditionstätigkeiten dort zu gewinnen.

Obwohl die Polarforschung in Münster in den 60er Jahren den überragenden und in der deutsche Universitätslandschaft einzigartigen Schwerpunkt der wissenschaftlichen Institutsaktivitäten bildete, kam die weitere Geophysik nicht zu kurz. In der Krustenforschung setzten Brockamp und Thyssen ein breites Spektrum von Methoden auf eine intensive Untersuchung des etwa 60 km nördlich von Münster gelegenen Intrusivkörpers von Bramsche und seiner Anomalien ein, nicht zuletzt in enger Zusammenarbeit mit M. und R. Teichmüller vom Geologischen Landesamt in Krefeld. Seit seiner seismischen Beschäftigung mit Steinbruchsprengungen in Göttingen, seinen Bemühungen um die PRAKLA bei deren Gründung 1937 und seiner Zeit als Vizepräsident des Reichsamtes lag die angewandte Geophysik, auf die ja auch im Institutsnamen ausdrücklich hingewiesen wurde, Bernhard Brockamp neben der Polarforschung immer besonders am Herzen. Für die Weite und Originalität seiner Ideen und Aktivitäten spricht abermals, dass er sich in seinen letzten Jahren intensiv um die Messung der Verdunstung über freien Wasserflächen bemühte, eine Arbeitsrichtung, die später von seinem Doktoranden Julius Werner (heute Professor im Münsteraner Institut für Landschaftsökologie) mit Erfolg weitergeführt wurde.

In diesem Zusammenhang bemühte sich Brockamp auch, die Meteorologie in Münster zu etablieren. Es gelang ihm 1965, Hans-Walter Georgii als Wissenschaftlichen Rat und Professor zu gewinnen, jedoch folgte dieser bereits nach einem Jahr einem Ruf zurück nach Frankfurt, woraufhin die Stelle nicht wieder besetzt wurde. Eine Bereicherung erfuhr das wissenschaftliche Institutsleben auch durch Friedrich Errulat (1889-1969), der vormals als apl. Professor in Königsberg und später als Leiter des Referats "Erdmagnetismus" an der Deutschen Seewarte bzw. am 1946 neu gegründeten Deutschen Hydrographischen Institut in Hamburg gewirkt hatte. Er liess sich 1960 im nahen Dorf Nienberge nieder und hielt Vorlesungen über Erdmagnetismus. Von 1962 bis 1968 las Heinrich Baule, damals Leiter des Instituts für Geophysik, Schwingungs- und Schalltechnik der Westfälischen Berggewerkschaftskasse in Bochum, als Lehrbeauftragter regelmässig über "Praktische Seismometrie". Als Gastwissenschaftler seien Fritz Loewe und Adrian Scheidegger erwähnt, die im Wintersemester 1965/66 über "Klima und Glaziologie des Inlandeises" bzw. "Geodynamik" lasen.

Um die Deutsche Geophysikalische Gesellschaft hat sich Bernhard Brockamp in seiner Münsteraner Zeit vor allem dadurch Verdienste erworben, dass er die Schriftleitung der Zeitschrift für Geophysik nach deren Wiedererscheinen 1954 bis 1960 innehatte. Für das Wiedererscheinen der Zeitschrift nach dem Krieg hatte sich F. Errulat besonders eingesetzt. Herausgebertätigkeiten, die ja ein Institut unter Umständen deutlich mit belasten - nicht zuletzt auch die Sekretärinnen, damals Elisabeth Rogge -, haben in der Geophysik in Münster auch später eine grosse Rolle gespielt. Von den beiden Autoren dieses Beitrags war Jürgen Untiedt von 1968 bis 1986 einer der Hauptherausgeber der "Zeitschrift für Geophysik", später "Journal of Geophysics", und Hartmut Jödicke von 1991 bis 1995 verantwortlicher Redakteur der neugestalteten "Mitteilungen der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft".

Umbruchphase 1968 -1971

Nach dem Tod von Bernhard Brockamp im Dezember 1968 folgten eine etwa dreijährige Umbruchphase und der Beginn einer Neuorientierung. Zunächst stand die Fakultät vor der Frage, ob und wie die Polarforschung in Münster als einmalige geophysikalische Spezialität in der deutschen Universitätslandschaft und wissenschaftliches Haupterbe Brockamps wirkungsvoll weitergeführt werden könne. Immerhin hatte zum Beispiel K. Weiken in seinem Nachruf in der Zeitschrift "Polarforschung" schreiben können: "Das Institut für Reine und Angewandte Geophysik der Universität Münster ist unter Professor Brockamps Leitung in Wirklichkeit zugleich das Deutsche Polarinstitut geworden." In einer Zeit, in der Polarforschung in der Bundesrepublik zwar als interessantes Forschungsgebiet mit besonderer Resonanz in der Öffentlichkeit galt, aber doch - im Vergleich zu heute - auf kleiner Flamme gehalten wurde, konnte sich die Fakultät jedoch nicht entschliessen, durch Berufung eines Polargeophysikers auf die vakante Professorenstelle in Münster nun alles auf die Karte Polarforschung zu setzen. So wurde mit Jürgen Untiedt (geb. 1930) ein Erdmagnetiker aus Göttingen zum 1. April 1970 nach Münster berufen. Zusammen mit dieser Entscheidung, einen Nichtpolarforscher zu holen und damit das vorhandene Spektrum der Arbeitsgebiete innerhalb des Instituts zu erweitern, wurde von der Fakultät empfohlen, im Institut eine eigene Abteilung zur Fortführung der Polarforschung unter Leitung von Franz Thyssen (geb. 1932) einzurichten. Er war nach Brockamps Tod in der Bundesrepublik der erfahrenste und am vielseitigsten arbeitende Polargeophysiker, der sich 1969 mit einer Arbeit über seine Ergebnisse aus den geophysikalischen EGIG II-Untersuchungen habilitiert hatte.

Die Einrichtung dieser "Abteilung für Geophysik der Polargebiete und angewandte Geophysik" erfolgte zunächst inoffiziell, ab 1973 auch offiziell. Sie entsprach der sinnvollen und beiderseitig fruchtbaren methodischen Verflechtung von Polargeophysik und angewandter Geophysik, die, wie schon von Brockamp, in der Folgezeit von F. Thyssen in besonderem Masse gepflegt und betont wurde. Für den Leiter der Abteilung wurde ab 1971 eine Professorenstelle (nach H3, später C3) geschaffen. 1973 wurde der Name des Instituts zu "Institut für Geophysik" vereinfacht.

Eine weitere sehr schwerwiegende Entscheidung musste vom Institut und Fach Geophysik ebenfalls noch im Jahr 1970 getroffen werden. Zum Wintersemester 1970/71 trat die neue Universitätsverfassung in Kraft, die unter anderem die weitgehende Auflösung der alten Fakultäten und die Neueinteilung in Fachbereiche vorschrieb. Dabei hatte die Geophysik zwischen den Fachbereichen Physik und Geowissenschaften zu wählen. Sollte sie mehr an ihre methodischen Wurzeln oder an die wachsenden Gemeinsamkeiten in der erdwissenschaftlichen Forschung denken? Was lag eher im Interesse der Studenten, auch im Hinblick auf die Wahrung einer gewissen Vielfalt der geophysikalischen Ausbildung zwischen den verschiedenen deutschen Universitäten? Nach reiflichen Überlegungen und vielen Gesprächen entschied sich das Institut für die Mitgliedschaft im neuen Fachbereich Physik, während gleichzeitig die Mineralogie/Kristallographie sich dem Fachbereich Chemie anschloss und die Geologie/Paläontologie mit der Geographie den Fachbereich Geowissenschaften bildete. Die negativen Folgen dieser organisatorischen Trennung der Fächer Geophysik, Geologie/Paläontologie und Mineralogie/Kristallographie wurden dadurch erheblich gemindert, dass diese drei Fächer 1971 gemeinsam einen Neubau beziehen und so zumindest eine enge Hausgemeinschaft mit vielfältigen dauernden Kontakten und gegenseitigen Hilfen bilden konnten.

Im Rückblick nach 25 Jahren haben sich die Mitgliedschaft und direkte Mitarbeit im Fachbereich Physik aus Sicht der Geophysik sehr bewährt. Am wichtigsten waren dabei wohl die weitgehende Überlappung und Verzahnung der Prüfungs- und Studienordnungen Physik und Geophysik, in der Praxis organisiert durch ein gemeinsames, sehr effektives Prüfungssekretariat. In der Prüfungsordnung Physik steht die Geophysik gleichberechtigt neben anderen Spezialfächern der Physik wie Kernphysik oder Metallforschung als Wahlfach für die mündliche Diplomhauptprüfung und, noch wichtiger, als eines der Fächer, in denen Studentinnen und Studenten der Physik ihre physikalische Diplomarbeit anfertigen können. Dies alles hat zum einen dazu geführt, dass immer ein kleinerer oder grösserer Teil der Diplomanden - zeitweise der überwiegende - im Institut Physiker waren, was einen besonderen Spielraum für die Breite der Themen ermöglichte. Zum anderen war es so für die Studenten besonders problemlos, bis unmittelbar nach der Vordiplomprüfung zwischen den Studiengängen Physik und Geophysik zu wechseln. Von dieser Möglichkeit wurde reichlich Gebrauch gemacht, sie erleichterte vor allem die Situation derjenigen Studentinnen und Studenten, die zu Beginn ihres Studiums noch zwischen beiden Fächern schwankten.

Entwicklungen in der jüngeren Institutsgeschichte 1971 - 1995

Der bereits erwähnte Umzug 1971 in den Neubau am damaligen Gievenbecker Weg (heutige Adresse: Corrensstrasse 24) im naturwissenschaftlichen Zentrum der Universität im Westen der Stadt war - abgesehen von der räumlichen Zusammenführung der drei besonders verwandten Geofächer - vor allem für die Geophysik ein grosser Gewinn. Während Geologie und Mineralogie jeweils ein schönes, zweckmässiges, eigenes Gebäude im bzw. nahe dem Zentrum der Stadt aufgaben, hatte es der Geophysik an der Steinfurter Strasse an gut installierten Labor- und Werkstatträumen und schliesslich einfach auch an Platz für die wachsende Zahl von Mitarbeitern und Studenten gefehlt. Der Neubau wurde aus Fertigteilen als 'Allgemeines Verfügungszentrum' errichtet und war vor allem insofern nicht ideal, als bei Planung und Einbau von Installationen und Laboreinrichtungen viele Kompromisse geschlossen werden mussten und im Gebäude selbst keine Seminarräume oder gar Hörsäle unterzubringen waren. Hier brachte erst der in unmittelbarer Nachbarschaft errichtete Physik-Neubau, in dem das Institut auch noch einige Laborräume erhielt, nach einigen Jahren Entlastung. Immerhin waren Planungs- und Bauzeit extrem kurz, und alle Räume waren jetzt gleichmässig hell und freundlich.

Bei den Planungen für Raumaufteilung und Installationen im neuen Institut wie auch beim Umzug zeigte Manfred Degutsch, damals noch Doktorand, erstmals seine besonderen organisatorischen Fähigkeiten. Ihm konnte schliesslich im Laufe der nächsten Jahre die Gesamtadministration des Institutes anvertraut werden. Diese Tätigkeit, die er neben der Teilnahme an Forschung und Lehre mit grossem Engagement und grosser Kompetenz bei besonderer allseitiger Wertschätzung im Institut, in den Nachbarinstituten und in der Universitätsverwaltung ausübte, später unterstützt von Hartmut Jödicke, war für die Leistungsfähigkeit des Instituts mit seinem relativ kleinen Stamm an permanenten Wissenschaftlern in den letzten 20 Jahren von entscheidender Bedeutung. Eine ähnlich wichtige Rolle für die Entwicklung der nach 1971 stark ausgeweiteten experimentellen Forschung im Institut spielten die institutseigenen Werkstätten für Mechanik und Elektronik unter ihren langjährigen Leitern Helmut Dornseif bzw. Werner Wilting. Das Institutssekretariat übernahm als Nachfolgerin von Elisabeth Rogge im Jahre 1989 Carola Baumeister, die Institutsbibliothek mit dem Archiv für Polarforschung wird seit 1974 von Charlotte Hauck betreut.

Für die Erdbebenstation Münster werden seit 1978 als Aufnehmer S13-Geophone und B4-Wegaufnehmer verwendet, die in einem Heizungsschacht in Institutsnähe aufgestellt sind. Seit 1978 betreibt das Institut auch einen vom damaligen Deutschen Hydrographischen Institut als Leihgabe zur Verfügung gestellten erdmagnetischen ASKANIA-Variographen auf der sogenannten 'phänologischen Wiese' seitlich der Steinfurter Strasse ausserhalb der Stadt. Für diesen begrenzten seismischen und magnetischen Observatoriumsbetrieb sorgt von Beginn an Robert Giesbert als Techniker.

Eine weitere 'heisse Phase' erlebte das Institut etwa in den Jahren 1978 bis 1982 im Zusammenhang mit dem Beitritt der Bundesrepublik Deutschland zum Antarktisvertrag und der Gründung des Alfred-Wegener-Instituts für Polarforschung. Die notwendigen wissenschaftlichen und logistischen nationalen Planungen wurden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft koordiniert, vor allem durch ihren damals ins Leben gerufenen SCAR-Landesausschuss (SCAR: Scientific Committee on Antarctic Research). Heinz Kohnen von unserem Institut wurde zum Sekretär des Landesausschusses berufen. Er hatte sich in den Jahren zuvor als Polargeophysiker vor allem mit der Antarktis beschäftigt und im Rahmen US-amerikanischer Expeditionen mehrfach dort gearbeitet. Als einer der damals sehr wenigen westdeutschen Antarktisspezialisten war er auch in der Öffentlichkeit stark gefragt. Dadurch, dass ausser F. Thyssen auch J. Untiedt als Mitglied berufen wurde, war das Münsteraner Institut besonders stark im ersten und für die Folgezeit weichenstellenden SCAR-Landesausschuss vertreten. Zu den wichtigsten Empfehlungen und Memoranden, die der Landesausschuss für den Bundesforschungsminister unter wesentlicher Münsteraner Mitwirkung erarbeitete, gehörten diejenigen zur BRD-Antarktisstation in der Atka-Bucht (70°36' südl. Breite, 8°22' westl. Länge), zur Notwendigkeit und Struktur eines nationalen Polarinstituts sowie zum Polarforschungsschiff.

Nachdem die Bundesregierung die Gründung eines Polarinstitutes nach anfänglichem Zögern beschlossen hatte, gab es ein scharfes Rennen um den Standort. Neben Bremen/Bremerhaven, Hamburg und Kiel wurde als vierte Alternative, unter anderem auf Empfehlung des FKPE (Forschungskollegium Physik des Erdkörpers e.V.), auch Münster im Hinblick auf seine besondere Polartradition vorgeschlagen und von der nordrhein-westfälischen Landesregierung in Düsseldorf vertreten, u.a. mit dem Hinweis, dass auch in anderen Ländern renommierte Polarinstitute zum Teil nicht an der Küste liegen (zum Beispiel in Grossbritannien und Frankreich). Der Wissenschaftsrat hatte im Sommer 1979 nach eigener Begutachtung die Errichtung eines Polarinstituts empfohlen und dabei unter anderem festgestellt, dass alle vier vorgeschlagenen Standorte in Betracht kämen. Er fügte allerdings hinzu, dass unter wissenschaftlichen Gesichtspunkten Kiel der Vorzug zu geben sei. Schliesslich wurde die Standortfrage politisch zugunsten von Bremerhaven entschieden.

Nach Gründung des Alfred-Wegener-Institutes für Polar- und Meeresforschung (AWI) ging H. Kohnen, der bereits von Münster aus wichtige Logistikaufgaben der neuen deutschen Antarktisforschung übernommen hatte, 1982 nach Bremerhaven, um dort die Abteilung Logistik aufzubauen und zu leiten. Sein Nachfolger in Münster wurde zunächst Hermann Engelhardt, ab 1987 dann Norbert Blindow. Da der Aufbau des AWI einige Zeit erforderte, musste das Münsteraner Institut noch für eine gewisse Zeit Hilfestellung auch bei logistischen Problemen leisten. Von F. Thyssen und seinen Mitarbeitern wurden in dieser Zeit vor allem die deutschen Forschungsflugzeuge für das AWI geplant und instrumentell ausgerüstet.

Die gewachsene Inanspruchnahme durch die Polar- und insbesondere die Antarktisforschung mit fast alljährlicher Münsteraner Expeditionsteilnahme führte auch zu einem entsprechenden massvollen Ausbau des Instituts. So wurden seitens der Universität und der Landesregierung zwei Stellen für wissenschaftliche Mitarbeiter zusätzlich zu den zwei vorhandenen bewilligt, und anstelle der "Abteilung für Geophysik der Polargebiete und angewandte Geophysik" wurde die "Forschungsstelle für physikalische Glaziologie" unter Leitung von F. Thyssen eingerichtet, verbunden mit der Umwandlung der C3-Stelle des Leiters in eine C4-Stelle.

Etwa gleichzeitig mit dem Entstehen einer neuen deutschen Polarforschung, die sich ab Mitte der 80er Jahre auch verstärkt der Arktis zuwandte, gab es in Münster wachsende Bemühungen, auf dem Gebiet der Mond- und Planetenforschung aktiv zu werden. Sie begannen mit der Berufung von D. Stoffler aus Tübingen an das Institut für Mineralogie und führten über eine DFG-Forschergruppe "Erde-Mond-System als Modell binärer Planetensysteme", an der sich Mineralogie, Geologie und Astronomie beteiligten, schliesslich zur Gründung eines Instituts für Planetologie im Jahre 1986 im Fachbereich Geowissenschaften. An dieses Institut wurde als Geophysiker Tilman Spohn aus Frankfurt berufen. Von Beginn an bestanden enge Beziehungen zwischen unserem Institut und T. Spohn, bei dem zu arbeiten vor allem für Diplomanden und Doktoranden aus der Geophysik attraktiv war (und nach wie vor ist). Das Institut für Geophysik hat sich jedoch bewusst jeglicher aktiver Teilnahme an der Errichtung einer Planetologie in Münster enthalten, da es mit den vorhandenen Aufgaben und dabei vor allem mit der Polarforschung bereits bis zur Grenze seiner Leistungsfähigkeit beansprucht war und sich daher keinen weiteren Schwerpunkt leisten konnte.

Forschungsschwerpunkte des Instituts 1971 - 1995

Für den Zeitraum der letzten 25 Jahre wurde zunächst nur auf die Hauptpunkte der Institutsgeschichte, soweit sie den institutionellen Rahmen betrafen, eingegangen. Die Entwicklung der Forschung in dieser Zeit, die gekennzeichnet war durch eine stetige Ausweitung und zugleich Intensivierung der Forschungsaktivitäten, soll im folgenden umrissen werden, ohne dabei Vollständigkeit und eine umfassende Würdigung dieses noch jungen Abschnitts der Institutsgeschichte anzustreben.

Am Institut entstanden ab 1971 sieben Arbeitsschwerpunkte, unter denen der Polarforschung nach wie vor eine besondere Bedeutung zukam. Daneben prägten nun aber auch die anderen Schwerpunkte, z.B. das Projekt "International Magnetospheric Study" (IMS), die Magnetotellurik oder die oberflächennahe Geophysik mit ihren Aktivitäten das Bild des Instituts entscheidend. Die Ausweitung der Forschungsaktivitäten war möglich vor dem Hintergrund einer starken Zunahme der Zahl von Studentinnen und Studenten ab Mitte der 70er Jahre, die die einzelnen Forschungsvorhaben wesentlich mitgetragen haben. Ohne ihren grossartigen Einsatz, vor allem im Rahmen ihrer Diplomarbeiten, wäre die Durchführung der Vielzahl von Projekten in den verschiedenen Arbeitsgruppen nicht möglich gewesen. Besonders erwähnenswert ist darüber hinaus das besondere Engagement aller Techniker des Instituts in all den Jahren.

In der nachfolgenden Übersicht über die einzelnen Arbeitsgebiete werden die jeweils hauptsächlich beteiligten Wissenschaftler in Klammern genannt.

Polarforschung (Norbert Blindow, Gerd Boldt, Andreas Bombosch, Manfred Degutsch, Hermann Engelhardt, Klaus Grossfeld, Ludwig Hempel, Herbert Hoppe, Andreas Hungeling, Monika Jonas, Michael Jonas, Heinz Kohnen, Henner Sandhäger, Franz Thyssen):

Am Beginn stand zunächst die weitere Auswertung von Daten und Material der beiden EGIG-Expeditionen zu Eigenschaften des grönländischen Inlandeises und seines Untergrundes. In eigenen kleineren und grösseren Unternehmungen wurden dann verschiedene Gletscher in den Alpen und in Norwegen, Randbereiche Grönlands und das Meereis nördlich von Baffin Island (Canadian Arctic Channel Project) untersucht und im Rahmen US-amerikanischer Antarktisexpeditionen seismische und elektrische in-situ-Eigenschaften des Inlandeises gemessen. Auch im Inneren von Grönland wurden neue gravimetrische und elektrische Messungen durchgeführt. Daneben wurde mit Laboruntersuchungen an Eisbohrkernen aus Antarktis und Grönland begonnen.

Ab Ende der 70er Jahre begann die regelmässige Beteiligung des Institutes an deutschen Antarktisexpeditionen, zum überwiegenden Teil im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms "Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten" (1981-1996). Solange das AWI noch nicht existierte, erfolgten auch Planung und Leitung von hier aus. Münster war von Anfang an vor allem am Internationalen Filchner-Ronne-Schelfeisprojekt (FRISP) massgeblich beteiligt und unterstützte darüber hinaus die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe bei ihren Expeditionen in der Ostantarktis, vor allem bei und mit magnetischen und elektromagnetischen Messungen.

Mit erfolgreichen eigenen technischen Entwicklungen spielte das elektromagnetische Reflexions-Verfahren (EMR) sowohl bei Bodenmessungen als auch bei Messungen vom Hubschrauber und vom Flugzeug aus eine immer grössere Rolle. Hochauflösende EMR-Messungen führten längs Profilen, insbesondere in der Nähe der europäischen GRIP-Bohrung (Greenland Ice Core Project), zur weiträumigen Erkundung des genaueren Aufbaus des Inlandeises. In der Antarktis konnte der schichtartige Aufbau des Filchner-Ronne-Schelfeises weitgehend, kartiert werden, wobei für die Interpretation eigene Heisswasserbohrungen von entscheidender Bedeutung waren. Solche Bohrungen wurden schliesslich auch für Temperaturuntersuchungen genutzt. In den letzten Jahren wurde auch an glaziologischozeanographischen Modellen zum westantarktischen Schelfeis gearbeitet.

Eine für die Reflexionsseismik wichtige technische Neuerung war der im Institut in den 80er Jahren entwickelte "Ice Streamer", bei dem kardanisch aufgehängte Geophone mit einem Kabel fest verbunden sind, das von einem starken Schneefahrzeug gezogen wird. Es wurde schliesslich eine 5,7 km-Version gebaut, die in Verbindung mit einer DFS-V-Aufnahmeapparatur in der Antarktis zu Eis- und Krustenuntersuchungen eingesetzt wurde. Neben den grösseren Unternehmungen in der Antarktis und auf Grönland, auch auf Spitzbergen, spielte die Gletscherforschung weiterhin eine wichtige Rolle. Das EMR-Verfahren entwickelte sich auch hier zu einer sehr erfolgreichen Untersuchungsmethode.

Krustenseismik (Manfred Degutsch, Franz Thyssen):

Neben der Teilnahme an der refraktionsseismischen Gemeinschaftsforschung westdeutscher und anderer europäischer Institute beschäftigte sich das Institut Anfang der 70er Jahre durch die Auswertung seismologischer Untersuchungen auch mit der Untersuchung von Kruste und oberem Mantel. Unter anderem wurde ein mobiles Seismometernetz im Bereich des Bramscher Schwerehochs betrieben und die Verteilung von Laufzeitresiduen ermittelt. Auch wurde versucht, mit damals neuartigen Verfahren aus Erdbebenregistrienmgen Reflektoren in Kruste und oberem Mantel zu lokalisieren. Dieses Arbeitsgebiet wurde dann allerdings zugunsten anderer Aktivitäten aufgegeben. Ab Mitte der 80er Jahre befasste sich das Institut mit Krustenreflexionsseismik, in erster Linie in der Antarktis (s.o.).

Oberflächennahe Geophysik (Norbert Blindow, Manfred Degutsch, Franz Thyssen, Wolfgang Weniger):

In diesem Arbeitsschwerpunkt spielten Neu- und Weiterentwicklungen von Geräten und Auswertemethoden in praktisch allen Verfahren der angewandten Geophysik zur Untersuchung des schwierigen, hochabsorptiven und besonders inhomogenen oberflächennahen Bereichs (0 bis 50 m) eine zentrale Rolle. Beispielsweise standen für die oberflächennahe Reflexionsseismik zunächst keine Standardmessverfahren und keine genügend hochfrequenten seismischen Quellen zur Verfügung. Ersten Erfahrungen mit dem Aufbau einer geeigneten Feldmessapparatur, z.T. im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms "Ingenieurgeologische Probleme im Grenzbereich zwischen Locker- und Festgestein" (1978-1983), folgten ständige Verbesserungen bis hin zur jüngsten Entwicklung einer Anlage mit gesteuerter Schallanregung über Lautsprecher. Unter den anderen Verfahren ist das elektromagnetische Reflexionsverfahren (EMR) hervorzuheben, dessen Entwicklung über viele Jahre hinweg immer eng mit der Polarforschung gekoppelt war (s.o.).

Im Laufe der Jahre verlagerten sich die Anwendungen der Methoden der oberflächennahen Geophysik immer stärker auf die Gebiete der Hydrogeologie, Archäologie, Bodendenkmalforschung und der Umweltforschung, speziell der Deponieerkundung. Die verschiedenartigen Fragestellungen erforderten in der Regel den kombinierten Einsatz einer Mehrzahl von Methoden mit entsprechender Weiterentwicklung der Verfahren. Für die Arbeiten zur Hydrogeologie sei die jahrelange Mitwirkung im Sonderforschungsbereich 69 "Geowissenschaftliche Probleme arider Gebiete" (Berlin) in Ägypten und im Sudan besonders erwähnt. Die Zusammenarbeit mit den Archäologen führte unter anderem zu Ausgrabungsstätten in der Türkei und in Griechenland.

Gesteinsphysik (Norbert Blindow, Hartmut Jödicke, Franz Thyssen):

Eis, das im Rahmen der Polarforschung als Material die zentrale Rolle spielt, kann als ein spezielles Gestein aufgefasst werden. Die zunächst zur Untersuchung der petrophysikalischen Eigenschaften von Eis entwickelten und benutzten Methoden und Laboreinrichtungen konnten später auch auf gewöhnliche Gesteine, z.B. zur Messung der elektrischen Eigenschaften in einem grossen Frequenzbereich, zum Nutzen anderer Forschungsgebiete angewandt werden. Das Institut nahm insbesondere am DFG-Schwerpunkt "Geowissenschaftliche Hochdruckforschung" (1974-1979) teil, wobei elastische, elektrische sowie Theologische Eigenschaften von Gesteinen nicht nur bei höheren Drücken, sondern auch bei hohen Temperaturen bis zum Schmelzen untersucht wurden. In den letzten Jahren konnte der elektronische Leitungsmechanismus extrem leitfähiger hochinkohlter Schwarzschieferproben und graphitführender Unterkrustengesteine nachgewiesen und damit eine zunächst keineswegs allgemein akzeptierte Möglichkeit zur Interpretation von Anomalien der elektrischen Leitfähigkeit in der Kruste durch Labormessungen abgesichert werden.

Elektromagnetische Krustenforschung (Hartmut Jödicke, Alan G. Jenes, Frieder Küppers, Jürgen Untiedt, Reiner Volbers, Volker Wagenitz):

Begonnen wurde mit erdmagnetischer Tiefensondierung im Bereich der mit anderen geophysikalischen Methoden bereits intensiv untersuchten Bramscher Anomalie, die als Gebiet stärkster Ausprägung (Strombündelung) der norddeutschen Leitfähigkeitsanomalie in Erscheinung tritt. Für diese Untersuchung wurden mit Unterstützung von H. Porath (Dallas) zunächst 20 Gough-Reitzel-Magnetometer in stark verbesserter Version ("Typ Münster") für Array-Studien gebaut. Nach diesem ersten Einsatz bildeten die Magnetometer, ergänzt um weitere Exemplare, in den Folgejahren die Grundlage für erdmagnetische Ionosphärenforschungen in Skandinavien (s.u.). Sie wurden dort zugleich auch für erste Studien der Verteilung der elektrischen Leitfähigkeit in Kruste und oberem Erdmantel benutzt. Schliesslich dienten sie finnischen und schwedischen Kollegen noch für mehrere Jahre zur Kartierung elektrischer Leitfähigkeitsanomalien in grossen Teilen Skandinaviens.

In Münster trat bald die Magnetotellurik (MT) in den Vordergrund, zunächst im Rahmen eines Gemeinschaftsprojektes zur elektrischen Krustenuntersuchung des norddeutschen Beckens auf einem 40 km x 40 km-Raster zusammen mit der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe in Hannover und dem Institut für Geophysik und Meteorologie in Braunschweig. Nach einer engräumigen elektrischen, MT-äquivalenten Untersuchung der Bramscher Anomalie wurden in den Folgejahren auf Profilen mit engem Stationsabstand (5 bis 10 km) vor allem das Münstersche Becken, das links- und rechtsrheinische Schiefergebirge und in jüngster Zeit erneut das norddeutsche Becken sowie die abtauchende Cocos-Platte in Mexiko untersucht. Dabei traten vormals nicht vermutete, später aber in vielen Gebieten der Erde in verschiedenen Tiefen und offenbar mit grossräumiger Tektonik verbundene Schichten hoher elektrischer Leitfähigkeit in der Kruste und ihre Interpretation in den Vordergrund des Interesses. Bei der Interpretation, die sich mit Ausnahme von Mexiko immer mehr auf eine Deutung durch Graphit konzentrierte, spielten die Zusammenarbeit mit anderen Geowissenschaften, die Auswertung tiefer Bohrungen, der Einsatz von Methoden der oberflächennahen Geophysik, z.B. Eigenpotentialmessungen an ausstreichenden Schwarzschieferhorizonten, und Laboruntersuchungen an kohlenstoffhaltigen Gesteinen (s.o.) eine besondere Rolle. Die Zusammenarbeit mit anderen Geowissenschaften wurde innerhalb der DFG-Schwerpunktprogramme "Vertikalbewegungen und ihre Ursachen am Beispiel des Rheinischen Schildes" (1977-1983) sowie "Stoffbestand, Struktur und Entwicklung der kontinentalen Unterkruste" (1985-1991) wesentlich gefördert.

IMS-Projekt (Wolfgang Baumjohann, Kornelia Brüning, Karl-Heiz Glassmeier, Bernd Inhester, Alan G. Jones, Frieder Küppers, Hermann Opgenoorth, Jürgen Untiedt):

Ziel des IMS-Projektes mit der Hauptphase in den Jahren 1976 bis 1979 war es, durch vielfältige Beobachtungen mit Bodenstationen, Ballonen, Raketen und Satelliten die in hohen Breiten gekoppelten Ionosphären-Magnetosphären-Phänomene und ihre Dynamik koordiniert und intensiviert zu erforschen. Münster beteiligte sich zusammen mit dem Institut in Braunschweig durch Errichtung und mehrjährigen Betrieb eines ganz Skandinavien überspannenden, insgesamt 42 Stationen umfassenden Magnetometernetzes und durch vielfältige Untersuchungen im Rahmen einer weltweiten, methodisch weitgefassten Forschungskooperation. Bereits die Vorbereitungsphase dauerte mehrere Jahre, da die Gough-Reitzel-Magnetometer (s.o.) an die geophysikalischen Verhältnisse der Polarlichtzone und den Polarwinter anzupassen waren, ihre Zahl nahezu zu verdoppeln und ein Logistik-System für den Array-Betrieb und die sehr aufwendige Datenauswertung aufzubauen war. Die Untersuchungen dauerten bis gegen Mitte der 80er Jahre, letzte methodische Entwicklungen gab es bis in die jüngste Zeit.

Ein zu Beginn nicht vorhergesehener grosser Vorteil war es, dass über dem Kerngebiet des Magnetometer-Arrays in Nordskandinavien nicht nur Polarlichter flächendeckend durch All-Sky-Cameras überwacht wurden, sondern auch das ionosphärische elektrische Feld durch ein Doppelradarsystem des Max-Planck-Instituts für Aeronomie (Katlenburg - Lindau) mit hoher zeitlicher Auflösung flächenhaft erfasst wurde. Durch Kopplung mit den durch Feldfortsetzung (wie in der angewandten Geophysik) aus den Bodenmagnetfeldstörungen erschlossenen Ionosphärenströmen konnten so wesentlich direktere Aussagen zur polaren Ionosphärenelektrodynamik gewonnen werden als zuvor möglich. Das Interesse in Münster konzentrierte sich auf Hauptphänomene von Teilstürmen wie Ostwärts- und Westwärts-Elektrojets, westwärts wandernde Polarlichtwogen, mitternächtliche Polarlichtausbrüche, Omega-Bänder und die sogenannte Harang-Diskontinuität, aber auch auf längerperiodische erdmagnetische Pulsationen, wandernde Stromwirbel (die damals erst entdeckt wurden) und andere Erscheinungen der geophysikalischen Plasmaphysik.

Paläomagnetismus (Harald Böhnel, Ulrich Hambach, Bernt Haverkamp, Heinz Kohnen, Steffen Rotsch, Elisabeth Schnepp, Hagen Stockhausen, Jürgen Untiedt):

Seit der ersten Hälfte der 70er Jahre wurde, beginnend mit dem Kauf eines Digico-Spinner-Magnetometers (damals noch gesteuert von einem Lochstreifen) und fachlich zunächst vor allem von U. Bleil (damals Bochum) unterstützt, ein Paläomagnetismus-Labor aufgebaut, das langsam immer leistungsfähiger wurde. Um für den Anfang grössere Reisekosten, aber auch magnetisch problematischere Gesteine zu vermeiden, wurde als erstes Arbeitsgebiet die quartäre Vulkanprovinz der Osteifel für eine umfassende Untersuchung der Paläorichtungen ausgewählt. Hier gab es zwar solide Ergebnisse (z.B. zur Paläosäkularvariation), aber keine Überraschungen, d.h. eine recht symmetrische Verteilung der Paläopole um die geographische Achse. Als schwieriger erwies sich die Situation dann in der quartären Westeifel, wo ein Teil der magnetischen Pole stark und systematisch von der erwarteten Lage abwich. Die naheliegende Vermutung, dass die entsprechenden Vulkanite während einer erdmagnetischen Exkursion entstanden sind, erwies sich in der Folgezeit vereinbar mit isotopischen Altersbestimmungen des Laboratoriums für Geochronologie der Universität Heidelberg und mit eigenen Paläointensitätsmessungen. Letztere bilden seitdem einen weiteren Schwerpunkt der Arbeit unseres Labors und wurden u.a. auf verschiedenartige Vulkanite der Osteifel und des Persani-Gebirges in Rumänien ausgedehnt.

In den letzten Jahren wurden ausser quartären Vulkaniten, z.B. in Frankreich, auch die tertiären Vulkanprovinzen Hocheifel und Siebengebirge/Westerwald systematisch in Ergänzung zu früheren, z.T. bereits umfangreichen Messungen untersucht. Ziel ist unter anderem der Versuch einer Verbesserung der europäischen Polwanderkurve, die für das mittlere Tertiär immer noch sehr unsicher ist.

Untersuchungen an mesozoischen Sedimenten begannen in Mexiko, vor allem vor dem Hintergrund offener Terraneprobleme. Später folgten in Kooperation mit dem Geologischen Institut in Köln Arbeiten zur Magnetostratigraphie der europäischen Kruste, vor allem im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms "Globale und regionale Steuerungsprozesse biogener Sedimentation" (1990-1996). Immer wieder einmal beteiligte sich unser Labor auch an Lössuntersuchungen. Einen weiteren Schwerpunkt bildete schliesslich in den letzten zehn Jahren auf Einladung von J.F.W. Negendank die Teilnahme an Gemeinschaftsprojekten zur Untersuchung von Sediment-Bohrkernen in verschiedenen Eifelmaaren, wo günstige Ablagerungsbedingungen zu deutlichen Jahresschichtungen führten, die eine hochauflösende Datierung vor allem für das Holozän erlauben. Für unser Labor stand dabei die erdmagnetische Paläosäkularvariation der Richtung des Erdmagnetfeldes im Vordergrund, jedoch wurde auch versucht, Aussagen zur relativen Paläointensität und zu klimatisch oder anthropogen bedingten Änderungen gesteinsmagnetischer Parameter zu gewinnen.

Erneute Umbruchphase seit 1995

F. Thyssen wurde im Frühjahr 1994 emeritiert, sein Nachfolger ist seit April 1995 Manfred Lange, der früher unter anderem am Alfred-Wegener-Institut gearbeitet und dann das finnische Polarinstitut (Arctic Center, Univ. of Lapland) in Rovaniemi geleitet hat. Er sorgt dafür, dass auch in Zukunft Polarforschung, verstärkt verbunden mit Umweltforschung, Schwerpunkt unseres Institutes bleibt. J. Untiedt schied im Sommer 1995 aus dem Institutsdienst, als sein Nachfolger wurde kürzlich Ulrich Hansen aus Köln/Utrecht, ein Geodynamiker berufen. Damit befindet sich das Institut, wie im Universitäts- und Wissenschaftsleben immer wieder so wichtig, abermals in einer Umbruchphase, die neuen Anforderungen entsprechend auch neuen Aufschwung bringen wird.

Geophysik ist ein Fach, das in besonderem Mass auf Kooperation angewiesen ist. Auf sich allein gestellt, kann kein Institut dieses Faches wirklich fruchtbar arbeiten. So sei im Namen unseres Instituts auch im historischen Rückblick, abgesehen von vielen ausländischen Partnern, vor allem folgenden deutschen Institutionen für gute Zusammenarbeit und vielfache Unterstützung besonders gedankt: den Instituten für Geophysik der Universitäten Berlin, Bochum, Braunschweig, Bremen, Göttingen, Köln und München; den geologischen Instituten der Universitäten Aachen, Bonn und Köln; dem Geodätischen Institut der Universität Braunschweig; dem Laboratorium für Geochronologie der Universität Heidelberg; der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Hannover/Berlin, sowie dem Niedersächsischen Landesamt für Bodenforschung mit den Geowissenschaftlichen Gemeinschaftsaufgaben, Hannover; dem Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung, Bremerhaven; dem GeoForschungs-Zentrum, Potsdam; dem Institut für Angewandte Geodäsie, Frankfurt; dem Geologischen Landesamt Nordrhein-Westfalen, Krefeld; dem erdmagnetischen Observatorium Wingst des Bundesamtes für Seeschiffahrt und Hydrographie; dem Institut für Lagerstätten, Vermessung und Angewandte Geophysik der Deutschen Montan-Technologie, Bochum; dem Max Plank-Institut für Aeronomie. Katlenburg-Lindau und zahlreichen weiteren Institutionen, die hier nicht genannt werden können.

Schliesslich danken die Verfasser E. Rogge, M. Degutsch, H. Kohnen und J. Werner für wertvolle Hinweise zu diesem Rückblick.

Literatur
Blindow, N., Ergenzinger, P., Pauls, H., Scholz, H. u. Thyssen, F. (1987): Continuous profiling of subsurface structures and groundwater surface by EMR methods in Southern Egypt. - Berliner geowiss. Abh. (A) 75 (2): 575-628.
Eiken, O., Degutsch, M., Riste, P. u. RĄd, K. (1989): Snow streamer: an efficient tool in seismic acquisition. - First Break 7: 374-378.
Jödicke, H. (1992): Water and Graphite in the Earth's Crust - An Approach to Interpretation of Conductivity Models. - Surveys in Geophys. 13: 381-407.
Meyer, O. (1969): In memoriam Friedrich Errulat. - Zeitschr. für Geophys. 35: 623-624.
Schnepp, E. (1993): Aufzeichnung einer Exkursion des Erdmagnetfeldes in der Westeifel? - DGG Mittlg. 2/1993: 2-10.
Thyssen, F. (1988): Special aspects of the central part of Filchner-Rønne Ice shelf, Antarctica. - Annals of Glaciology 11: 173-179.
Untiedt, J. u. Baumjohann, W, (1993): Studies of polar current Systems usmg the IMS Scandinavian magnetometer array. - Space Science Rcviews 63: 245-390.
Weiken, K. (1968): Prof. Dr. Bernhard Brockamps Verdienste um die deutsche Polarforschung und um die Deutsche Gesellschaft für Polarforschung. - Polarforschung Bd. VI, Jg. 38 (1/2): 190-193.