International Workshop for Seismic Anisotropy 2002 in Tutzing

K. Helbig, Hannover

Die Ausbreitung elastischer Wellen in anisotropen Medien wird seit beinahe 150 Jahren untersucht (Kelvin 1856). Einen wesentlichen Beitrag lieferte Emil Christoffel (1877). Seit 1895 kann man von "seismischer Anisotropie" sprechen: kurz nach seiner Berufung auf den Lehrstuhl für Mathematische Geophysik an der Jagiellonischen Universität Krakau begann Maurice P. Rudzki eine Veröffentlichungsreihe, in der die elastische Anisotropie der Erdkruste ausdrücklich vorausgesetzt wurde. Diese Artikel erschienen im "Anzeiger der Akademie der Wissenschaften Krakau", die wichtigsten auf polnisch und deutsch. Außerdem wurden leicht verkürzte Versionen dieser Artikel in "Gerlands Beiträgen zur Geophysik" veröffentlicht und kommentiert. Rudzki’s letzte Veröffentlichung (Rudzki, 1915) war eine allgemeinverständliche Zusammenfassung des damaligen Wissens über seismische Anisotropie in "Die Naturwissenschaften".

Trotz dieser gründlichen Information und obwohl gleichzeitig Woldemar Voigt in Göttingen die experimentellen Grundlagen für die Untersuchungen der elastischen Eigenschaften von Kristallen schuf hat es in Deutschland lange Zeit keine nennenswerten Beiträge zur Theorie der Ausbreitung seismischer (oder elastischer) Wellen in anisotropen Medien gegeben. So beschränkte sich z.B. der Beitrag zu einer "Enzyklopädie der mathematischen Wissenschaften" (etwa 1907) zu diesem Thema auf eine Rekapitulation von Rudzkis Ergebnissen. Dieser Mangel an Beiträgen oder an Interesse betrifft übrigens die gesamte westliche Wissenschaft.

Ein wesentlicher Beitrag zu dem Problemkreis erschien 1937 in den Annalen der Physik: D.A.G. Bruggeman legte eine Untersuchung "Berechnung der verschiedenen physikalischen Konstanten von heterogenen Substanzen" vor.

Im dritten Teil ("Die elastischen Konstanten der quasi-isotropen Mischkörper aus isotropen Substanzen") findet sich ein kurzer Abschnitt, der als Grundlage aller späterer Untersuchungen zur schichtungsbedingten Anisotropie angesehen werden kann. Es ist, als sei damit das Eis gebrochen: in meiner  sicherlich unvollständigen  Bibliographie werden für die Dekade 1931–1940 vier, für die Dekade 1941–1950 acht, und für die Dekade 1950–1960 fünfzehn Titel aufgeführt, also eine Verdoppelung in 10 Jahren. Zu den 27 Titeln gehören bereits zwei Monographien. In der Dekade 1950–1960 sind deutsche Autoren mit vier Beiträgen vertreten (vergl. die chronologische Literaturliste am Ende dieses Artikels).

Das Wachstum hat sich ungebrochen fortgesetzt. Die erwähnte Bibliographie wurde bis etwa 1980 fortgesetzt, musste aber dann abgebrochen werden, weil sie zu umfangreich wurde. 1960 war es noch möglich, mit allen an seismischer Anisotropie interessierten Kollegen brieflich Kontakt zu halten. Kontakte konnten auch auf internationalen Kongressen (EAGE und SEG) gepflegt werden, denn es gab kaum einen Kongress, wo nicht wenigstens ein Vortrag zum Thema gehalten wurde. Zwanzig Jahre später hatte sich das Bild wesentlich verändert: Statt einzelner Vorträge gab es bereits ganze Sitzungen zum Thema, und oft wurden wichtige Vorträge zu diesem Thema in parallelen Sitzungen vorgetragen. Es wurde immer schwieriger, wenigstens einen ungefähren Überblick zu behalten. Daher wurde im Sommer 1982 ein Internationaler Workshop für Seismische Anisotropie in Suzdal (UdSSR) veranstaltet. Der Workshop war so erfolgreich, daß er zwei Jahre später in Moskau wiederholt wurde, seither im zweijährigen Turnus abwechselnd in Nordamerika und Europa.

Zunächst wurden diese Workshops von Organisationen wie der IUGG und der AGU veranstaltet. Ohne diesen Anschub hätte es sie wahrscheinlich nie gegeben, sicherlich aber hätte man nicht die ersten beiden in der UdSSR abhalten können. Seit längerer Zeit aber liegt die Organisation bei den Teilnehmern: spätestens gegen Ende eines Workshops melden sich einige Leute, die bereit sind, in zwei Jahren das nächste Treffen zu organisieren, einschließlich der Redaktion der anschließenden Veröffentlichung.

Der fünfte Workshop war 1992 in Banff (Kanada), der sechste 1994 in Trondheim, der siebte 1996 in Miami, der achte 1998 in Boussens (Frankreich) und der neunte 2000 in Camp Allen bei Houston. Zwischen den Workshops ist die einzige "Organisation" ein Listserver (anisotropists@sep.stanford.edu). Lange Zeit geschieht garnichts, bis jemand eine Behauptung, ein ungelöstes Problem oder einen Vorschlag ins Netzwerk schickt. Da die rund 150 Teilnehmer in der ganzen Welt verteilt sind – Sibirien, Hawaii, Australien, Kanada, USA, Europa – und einige außerdem "unbürgerliche" Arbeitsgewohnheiten haben, kommen die ersten Antworten manchmal innerhalb einer halben Stunde. Nach zwei Wochen ist dann meist wieder Ruhe. Die jüngste Server-Nachricht vom 13. 04. 2001 betrifft den kommenden Workshop in Tutzing.

Bereits 1996 in Miami hatten Dirk Gajewski und Klaus Helbig eine Einladung nach Deutschland ausgesprochen, aber damals erhielt das französische Angebot nach Boussens den Zuschlag. In Camp Allen war das deutsche Team besser vorbereitet: wir hatten unsere Absicht schon vorher im Server bekanntgegeben, und wir hatten ein unwiderstehliches Angebot: Tagungsort ist die Evangelische Akademie Tutzing, in einem Schloß direkt am Starnberger See mit Blick auf die Alpen.

Das Organisationskomitee – Dirk Gajewski (Hamburg), Klaus Helbig (Hannover), Heiner Igel (München) und Ivan Psencik (Prag) – lädt alle "Anisotropisten" (und solche, die es werden wollen) für die Zeit vom 14.–19.4. 2002 in die Evangelische Akademie Tutzing ein. Für Interessierte, die nur einmal "schnuppern" wollen, wird es auch Tageskarten geben. Einzelheiten können auf der Homepage des Workshops eingesehen werden. http://www.10IWSA.dkrz.de.

Chronologische Literaturliste 1856–1960

Einige der hier aufgelisteten Literaturstellen sind unvollständig (letzte Seitenzahl fehlt). Dabei handelt es sich um Ergebnisse einer Literatursuche aus dem Jahr 1954 in der Universitversitätsbibliothek und verschiedenen Insitutsbibliotheken in Göttingen. Das war vor der Zeit von Kopiergeräten, und die handschriftlichen Notizen sind zum Teil unvollständig. Einige Zitate sind Sekundärzitate aus anderen Veröffentlichungen. Eine Aufdatierung ist noch nicht abgeschlossen.

Thomson, W. (Lord Kelvin), 1856, XXI., Elements of a mathematical theory of elasticity, Part 1, On stresses and strains, Philosophical Transactions of the Royal Society, 146, 481–498.

Christoffel, E.B., 1877, Über die Fortpflanzung von Stössen durch elastische feste Körper, Annali di Matematica 8, 193–243.

Todhunter, I., and Pearson, K., 1886, A History of the Theory of Elasticity, Cambridge University Press

Rudzki, M.J.P., 1897, Über die Gestalt elastischer Wellen in Gesteinen, II. Studie aus der Theorie der Erdbebenwellen, Anzeiger der Akademie der Wissenschaften Krakau, 387–393.

Rudzki, M.J.P., 1898, Über die Gestalt elastischer Wellen in Gesteinen, IV. Studie aus der Theorie der Erdbebenwellen, Anzeiger der Akademie der Wissenschaften Krakau, 373–384.

Voigt, W., 1910, Lehrbuch der Kristallphysik, 2nd edition 1928, Leipzig (Teubner).

Rudzki, M.J.P., 1911, Parametrische Darstellung der elastischen Wellen in anisotropen Medien, Anzeiger der Akademie der Wissenschaften Krakau (A), 503–536.

Rudzki, M.J.P, 1912, Sur la propagation d’une onde élastique superficielle dans un milieu transversalement isotrope, Anzeiger der Akademie der Wissenschaften Krakau (IA), 47–58.

Rudzki, M.J.P., 1913, Essai d’application du principe de Fermat aux milieux anisotropes, Anzeiger der Akademie der Wissenschaften Krakau (A), 241–253.

Rudzki, M.J.P., 1915, Über die Theorie der Erdbebenwellen, Die Naturwissenschaften 3, (16), 201–204.

Love, A.E.H., 1927, Treatise on the Mathematical Theory of Elasticity, 4th edition.

Bruggeman, D.A.G., 1937, Berechnungen der verschiedenen physikalischen Konstanten von heterogenen Substanzen, Teil 3: Die elastischen Konstanten der quasi-isotropen Mischkörper aus isotropen Substanzen, Annalen der Physik (5), 29, 160 …

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