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Recent Strain Rate and Deformation Field of Egypt by GPS and InSAR

Mohamed, Mohamed Saleh Ahmed :
Recent Strain Rate and Deformation Field of Egypt by GPS and InSAR.
Technische Universität, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2015)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Recent Strain Rate and Deformation Field of Egypt by GPS and InSAR
Language: English
Abstract:

The Earth’s crustal movements occur at local and regional scale with various intensities that depend on the tectonic settings. Egypt’s surface deformation is controlled by its location. It is located in the northeastern corner of the African continent and affected from the North by the subduction between Nubian and Eurasian plates and from the East by activities along the Red Sea spreading, Gulf of Suez, and Gulf of Aqaba. Away from the tectonic activities, the ground deformation could be triggered by human activities such as artificial lakes, underground water pumping or oil extraction. Estimating the recent crustal movements of the Earth’s crust and its relation to tectonic and/or human activities can assist in better understanding of such movements, identify its nature, and highlight the areas of high strain for the security of human, public facilities, and vital national constructions.

Due to the lack of geodetic data collected from Egypt, former estimates are rough at best. Using very few GPS stations in Egypt, previous studies indicate northward motion of northern Nubia with respect to Eurasia of about 5 mm=y r ((McClusky et al., 2000); (Reilinger et al., 2006); (Mahmoud et al., 2005)). In order to better constrain the movement rate of northern Nubia and the interaction between Nubian, Eurasian, and Arabian plates, 16 permanent GPS stations in combination with 47 non-permanent stations covering Egypt for the period 2006-2012 were used. The collected data for about seven years were processed using Bernese 5.2 GNSS Software (Dach et al., 2007). To establish a good configuration around the Egyptian stations, the processing is carried out including 86 permanent stations belonging to three different tectonic plates. This led to a considerably better coverage of the Sinai-Dead Sea region as it represents the border between the Nubian and Arabian plates. Also, 34 stations out of these 86 are included in the ITRF2008 and used for datum definition. The Bernese results are assessed using the time series analysis tool CATS (Williams, 2008).

The estimated absolute horizontal velocity field for Egypt is about 28-30 mm/yr to the northeast direction. GPS sites show a relative motion between Nubia and Eurasia of about 6.5±1 mm/yr, which increases towards the Hellenic trench, 8.2±0.8 mm/yr in Sinai peninsula, 14.2±1.4 mm/yr in the North of the Arabian plate and 22.3±�0.7 mm/yr in eastern and central Turkey. In the Nubia fixed frame the Gulf of Suez and southern Sinai do not show any significant horizontal velocities, which implies that Sinai may be still connected to Nubia. Applying the dislocation fault parallel analysis, the slip rate and the locking depth of the Dead Sea Transform (DST) fault are 5

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Die Krustenbewegungen der Erde treten auf lokaler und regionaler Ebene mit verschiedenen, von den tektonischen Gegebenheiten abhängigen Intensitäten auf. Die Oberflächenverformungen in Ägypten sind von der geografischen Lage des Landes bestimmt. Es befindet sich in der nordöstlichen Ecke des afrikanischen Kontinents und es wird im Norden durch die Subduktion zwischen der Nubischen und der Eurasischen Platte und im Osten durch die Tektonik des Golfs von Suez und Golf von Aqaba, sowie durch die Aufspreizung des Roten Meeres beeinflusst. Neben den tektonisch bedingten Aktivitäten können Deformationen und insbesondere Höhenänderungen durch menschliche Aktivitäten wie künstliche Seen, Entnahme von Grundwasser oder Ölförderung ausgelöst werden. Die Erfassung der Krustenbewegungen und die Identifikation der Ursachen in tektonischen und/oder menschlichen Aktivitäten ist zum besseren Verständnis der Folgen solcher Bewegungen nötig. Nur so können Risikoabschätzungen für die verschiedenen Regionen erstellt werden und die Gefährdung von öffentlichen Einrichtungen und lebenswichtigen nationalen Infrastrukturen abgeschätzt werden und deren Sicherheit gewährleistet werden. In Ägypten sind die bisherigen Kenntnisse der Bewegungen wegen der fehlenden geodätischen Messungen bisher nur sehr pauschal bekannt. Auf der Basis von relativ wenigen GPS-Stationen in Ägypten, zeigen frühere Studien eine Bewegung des nördlichen Nubien in Bezug auf Eurasien von etwa 5 mm=y r ((McClusky et al., 2000); (Reilinger et al., 2006); (Mahmoud et al., 2005)) in nord-nordöstlicher Richtung. Zur besseren Beschreibung der Bewegungen des nördlichen Teils von Nubien, und der Interaktion zwischen der Nubischen, der Eurasischen und der Arabischen Platte, wurden im Zeitraum von 2006 bis 2012 16 permanente GPS-Stationen in Kombination mit 47 Epochenstationen in Ägypten eingerichtet und beobachtet. Die Daten aus etwa sieben Jahren wurden mit der Bernese GPS Auswertesoftware. Das ägyptische Netze wurde durch Einbeziehung von 86 umliegenden GPS Permanentstationen auf drei verschiedenen tektonischen Platten, erweitert. Dies führte zu einer deutlich besseren Abdeckung der Sinai-Totes Meer Region, die die Grenze zwischen der Nubische und arabischen Platte repräsentiert. Daneben sind 34 Stationen aus diesen 86 im ITRF2008 enthalten und konnten zur Datumsfestlegung des Netzes verwendet werden. Die Ergebnisse wurden unter Verwendung des Zeitreihenanalyse-Tool CATS statistisch analysiert und ihre Genauigkeit realistisch bewertet (Williams, 2008). Das so bestimmte absolute horizontale Geschwindigkeitsfeld für Ägypten zeigt eine Bewegung von etwa 28-German
Place of Publication: Darmstadt
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 550 Geowissenschaften
Divisions: 13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften > Institute of Geodesy
13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften > Institute of Geodesy > Physical and Satellite Geodesy
Date Deposited: 25 Sep 2015 07:10
Last Modified: 25 Sep 2015 08:04
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-49713
Referees: Bald, Prof. Stefan and Lange, Prof. Jörg
Refereed: 1 September 2015
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/4971
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