Geologischer Dienst der Vereinigten Staaten

Der United States Geological Survey ( USGS ), ursprünglich als Geological Survey gegründet , ist eine Behörde des US-Innenministeriums, deren Arbeit die Disziplinen Biologie , Geographie , Geologie und Hydrologie umfasst . Die Behörde wurde am 3. März 1879 gegründet, um die Landschaft der Vereinigten Staaten , ihre natürlichen Ressourcen und die sie bedrohenden Naturgefahren zu erforschen . Der USGS erstellt außerdem Karten von Planeten und Monden auf Grundlage von Daten US-amerikanischer Raumsonden .

Die USGS, die einzige wissenschaftliche Behörde des US-Innenministeriums, ist eine Forschungsorganisation zur Faktenermittlung ohne Regulierungsbefugnisse. Ihr Hauptsitz befindet sich in Reston, Virginia , mit weiteren wichtigen Niederlassungen in der Nähe von Lakewood, Colorado , im Denver Federal Center und im NASA Research Park in Kalifornien.

Der USGS ist eine faktenerhebende Forschungsorganisation ohne Regulierungsbefugnisse. ^{[ 3 ]} Neben seinem Hauptsitz in Reston unterhält die Behörde wichtige Niederlassungen in der Nähe von Lakewood, Colorado, im Denver Federal Center und im NASA Research Park in Kalifornien. ^{[ 4 ]} Im Jahr 2009 beschäftigte sie rund 8.670 Mitarbeiter. ^{[ 5 ]}

Seit 2012 konzentriert sich die USGS-Wissenschaft auf thematische „Missionsbereiche“ ^{[ 6 ]} , die sich stetig weiterentwickeln. Die Organisationsstruktur umfasst außerdem die Hauptverwaltung, geografische Regionen, Wissenschafts- und Unterstützungsprogramme, Wissenschaftszentren, Labore und weitere Einrichtungen.

Die regionale Organisation des USGS ^{[ 7 ]} ist an die Unified Interior Regions des US-Innenministeriums angelehnt: ^{[ 8 ].}

• Region 1: Nordatlantik-Appalachen
• Region 2: Südatlantik-Golf
• Region 3: Große Seen
• Region 4: Mississippi-Becken
• Region 5: Missouri-Becken
• Region 6: Arkansas-Rio Grande-Texas-Golf
• Region 7: Oberes Colorado-Becken
• Region 8: Unteres Colorado-Becken
• Region 9: Columbia-Pazifischer Nordwesten
• Region 10: Kalifornien-Großes Becken
• Region 11: Alaska
• Region 12: Pazifische Inseln

USGS ist in einer Reihe spezifischer Wissenschaftsprogramme, Einrichtungen und anderer Organisationseinheiten tätig und organisiert sich dort:

Das Erdbebengefahrenprogramm ^{[ 9 ]} überwacht die weltweite Erdbebenaktivität . Das Nationale Erdbebeninformationszentrum (NEIC) in Golden, Colorado , auf dem Campus der Colorado School of Mines, erfasst Ort und Stärke globaler Erdbeben. Der USGS betreibt oder unterstützt zudem mehrere regionale Überwachungsnetzwerke in den Vereinigten Staaten im Rahmen des Advanced National Seismic System (ANSS) ^{[ 10 ]} . Der USGS informiert Behörden, Rettungskräfte, Medien und die Öffentlichkeit im In- und Ausland über bedeutende Erdbeben. Er unterhält Langzeitarchive mit Erdbebendaten für wissenschaftliche und ingenieurtechnische Forschung. Darüber hinaus führt er Forschung zu langfristigen seismischen Gefahren durch und fördert diese. Das Nationale Erdbebengefahrenmodell 2023 aktualisierte die langfristige Gefahrenanalyse der Behörde für alle 50 Bundesstaaten und findet Anwendung in den seismischen Bauvorschriften, Versicherungstarifstrukturen, Risikobewertungen und der öffentlichen Politik ^{[ 11 ]} . Der USGS hat außerdem die UCERF-Erdbebenprognose für Kalifornien veröffentlicht ^{[ 12 ] .}

Der USGS unterhält das Nationale Frühwarnsystem für Vulkane , das Vulkane auf US-amerikanischem Territorium überwacht und die relative Bedrohung an jedem Standort bewertet. ^{[ 13 ]}

Der USGS betreibt außerdem fünf Vulkanobservatorien in den gesamten USA: das Alaska Volcano Observatory (zuständig für Vulkane in Alaska und den Nördlichen Marianen) in Anchorage, Alaska (auf dem Campus der Alaska Pacific University ), das California Volcano Observatory in Menlo Park, Kalifornien , das Cascades Volcano Observatory (zuständig für Vulkane in Idaho, Oregon und Washington) in Vancouver, Washington , das Hawaiian Volcano Observatory (zuständig für Vulkane in Hawaii und Amerikanisch-Samoa) in Hilo, Hawaii , und das Yellowstone Volcano Observatory (zuständig für Vulkane in Arizona, Colorado, Montana, New Mexico, Utah und Wyoming) im Yellowstone-Nationalpark , Wyoming. ^{[ 14 ]}

Das Vulkankatastrophenhilfeprogramm unterstützt Entwicklungsländer, die von Vulkanausbrüchen betroffen sind, durch Sofortmaßnahmen, Kapazitätsaufbau, Schulungen und Vulkanforschung. ^{[ 15 ]} Das Programm ist am Cascades Volcano Observatory angesiedelt.

Das USGS-Programm für Küsten- und Meeresgefahren und -ressourcen (ehemals USGS-Programm für Küsten- und Meeresgeologie) verfügt über drei große Wissenschaftszentren in Woods Hole, Massachusetts , Santa Cruz, Kalifornien , und St. Petersburg, Florida . Ziel dieses Programms ist es, vielfältige Forschungsarbeiten in Küsten- und Meeresumwelten durchzuführen, um das wissenschaftliche Verständnis zu fördern, Werkzeuge und Technologien zu entwickeln und Karten, Daten und andere Informationen bereitzustellen, die von Ressourcenmanagern und Entscheidungsträgern benötigt werden. ^{[ 16 ]}

Das nationale Geomagnetismusprogramm des USGS überwacht das Magnetfeld an magnetischen Observatorien und verbreitet Magnetometerdaten in Echtzeit.

Der USGS arbeitet mit kanadischen und mexikanischen Regierungswissenschaftlern sowie der Kommission für Umweltkooperation zusammen , um den Nordamerikanischen Umweltatlas zu erstellen , der dazu dient, Umweltprobleme aus kontinentaler Perspektive darzustellen und zu verfolgen.

Der USGS betreibt eine Reihe von wasserbezogenen Programmen, darunter:

• Das Pegelmessnetz der Vereinigten Staaten umfasst über 7400 Pegelmessstellen. Echtzeit-Abflussdaten ^{[ 17 ]} sind online verfügbar.
• das Nationale Programm zur Information über Flussabflüsse ^{[ 18 ]}
• Nationales Wasserqualitätsbewertungsprogramm. ^{[ 19 ]} Die Wasserdaten des USGS sind öffentlich über die Datenbank des National Water Information System ^{[ 20 ]} verfügbar .

Im Rahmen des Water Resources Research Act von 1984 wurde durch das State Water Resources Research Act Program in jedem Bundesstaat sowie in Washington D.C., Puerto Rico, den Amerikanischen Jungferninseln und Guam ein Water Resources Research Institute (WRRI) gegründet. ^{[ 21 ]} Zusammen bilden diese Institute die National Institutes for Water Resources (NIWR). Die Institute konzentrieren sich auf wasserbezogene Fragestellungen durch Forschung, Ausbildung und Zusammenarbeit. ^{[ 22 ]}

Die nationalen und regionalen Klimaanpassungszentren (Climate Adaptation Science Centers, CASCs) ^{[ 23 ]} sind ein partnerschaftliches Programm, das Wissenschaftler mit Natur- und Kulturressourcenmanagern zusammenbringt, um Fische, Wildtiere, Gewässer und Landflächen im ganzen Land bei der Anpassung an den Klimawandel zu unterstützen . Das nationale CASC (NCASC) mit Sitz am Hauptsitz des USGS in Reston, Virginia, dient als nationale Geschäftsstelle des CASC-Netzwerks. Neun regionale CASCs, bestehend aus Konsortien von Bund und Universitäten in den USA, den US-Pazifikinseln und der US-Karibik, liefern wissenschaftliche Erkenntnisse, die auf die Ressourcenmanagementprioritäten der jeweiligen Bundesstaaten in ihrem Zuständigkeitsbereich eingehen. ^{[ 24 ]}

Das USGS-Programm „Kooperative Forschungseinheiten“ fördert angewandte Fisch- und Wildtierforschung durch Partnerschaften zwischen dem USGS, dem United States Fish and Wildlife Service , staatlichen Fisch- und Wildtierbehörden, Gastuniversitäten und dem Wildlife Management Institute. Im Jahr 2024 umfasste das Programm 43 Einheiten an Universitätsgeländen in 41 Bundesstaaten. ^{[ 25 ]}

Seit 1962 ist das Astrogeologie-Forschungsprogramm an der Erforschung und Kartierung des globalen Weltraums, des Mondes und der Planeten beteiligt .

In Zusammenarbeit mit der Stanford University betreibt der USGS das USGS-Stanford Ion Microprobe Laboratory ^{[ 26 ]} , eine Analyseeinrichtung für U-(Th)-Pb- Geochronologie und Spurenelementanalysen von Mineralien und anderen Erdmaterialien. ^{[ 27 ]}

Der USGS betreibt außerdem das National Wildlife Health Center ( NWHC), dessen Mission darin besteht, „der Nation und ihren natürlichen Ressourcen durch fundierte wissenschaftliche und technische Unterstützung zu dienen und Informationen zu verbreiten, um wissenschaftlich fundierte Entscheidungen im Bereich der Wildtier- und Ökosystemgesundheit zu fördern. Das NWHC bietet Informationen, technische Unterstützung, Forschung, Bildung und übernimmt eine Führungsrolle in nationalen und internationalen Fragen der Wildtiergesundheit.“ ^{[ 28 ]} Es ist die Behörde, die in den Vereinigten Staaten primär für die Überwachung von H5N1 -Vogelgrippeausbrüchen zuständig ist . Der USGS betreibt zudem 17 biologische Forschungszentren in den Vereinigten Staaten, darunter das Patuxent Wildlife Research Center .

Forscher des USGS untersuchten die Nutzung von Twitter- Daten , um die Erstellung von ShakeMaps zu beschleunigen. ^{[ 29 ]} ShakeMaps sind ein interaktives Werkzeug, mit dem Nutzer die Verteilung und Stärke von Erdbebenerschütterungen visuell darstellen können. ^{[ 30 ]}

Der USGS erstellt mehrere nationale topografische Kartenserien unterschiedlichen Maßstabs und Umfangs, wobei es teilweise große Lücken in der Abdeckung gibt, insbesondere das Fehlen topografischer Karten im Maßstab 1:50.000 oder vergleichbarer Karten. Die größte (sowohl hinsichtlich Maßstab als auch Anzahl) und bekannteste topografische Kartenserie ist die 7,5-Minuten-Karte im Maßstab 1:24.000, ein nicht-metrischer Maßstab, der in den Vereinigten Staaten am weitesten verbreitet ist. Jede dieser Karten deckt ein Gebiet ab, das von zwei Breiten- und zwei Längengraden im Abstand von 7,5 Minuten begrenzt wird . Knapp 57.000 einzelne Karten dieser Serie umfassen die 48 zusammenhängenden Bundesstaaten , Hawaii, US-Territorien und Gebiete Alaskas in der Nähe von Anchorage, Fairbanks und Prudhoe Bay. Die von jeder Karte abgedeckte Fläche variiert aufgrund der Meridiankonvergenz mit dem Breitengrad des dargestellten Ortes. In niedrigeren Breitengraden, nahe 30° Nord, umfasst ein 7,5-Minuten-Viereck eine Fläche von etwa 64 Quadratmeilen (166 km² ⁾ . Bei 49° Nord sind es 49 Quadratmeilen (127 km² ⁾ in einem Viereck dieser Größe. Als einzigartiger nicht-metrischer Kartenmaßstab erfordert der Maßstab 1:24.000 einen separaten und speziellen Romer- Maßstab zur Darstellung von Kartenpositionen. ^{[ 31 ] [ 32 ]}

Die letzten topographischen Karten des USGS in Papierform wurden 2006 veröffentlicht und 2019 durch die National Map ^{[ 33 ] ersetzt [ 34 ]} (nicht zu verwechseln mit dem National Atlas of the United States, der vom Department of the Interior herausgegeben wird , zu dessen Abteilungen auch der USGS gehört).

Eine ältere Kartenserie, die 15-Minuten-Serie, wurde einst verwendet, um die 48 zusammenhängenden Bundesstaaten der USA im Maßstab 1:62.500 für Karten des kontinentalen Gebiets der Vereinigten Staaten abzubilden. Ihre Verwendung wurde jedoch im letzten Viertel des 20. Jahrhunderts eingestellt. Jede Karte war durch zwei Breitengrade und zwei Längengrade im Abstand von 15 Minuten begrenzt – dasselbe Gebiet, das von vier Karten der 7,5-Minuten-Serie abgedeckt wurde. Alaska wurde früher mit der 15-Minuten-Serie kartiert, die 2017 durch Karten im Maßstab 1:25.000 ersetzt wurde. ^{[ 35 ]} Knapp 3.000 Karten decken 97 % des Bundesstaates ab. ^{[ 31 ]}

Die letzte reguläre Quadrantenreihe des USGS ist die topografische Reihe im Maßstab 1:250.000. Jedes dieser Quadranten in den zusammenhängenden Vereinigten Staaten misst 1 Grad Breite und 2 Grad Länge. Diese Reihe wurde in den 1950er Jahren vom US  Army Map Service vor den Karten der großmaßstäbigeren Reihen erstellt und besteht aus 489 Blättern. Jedes Blatt deckt ein Gebiet von 8.218 Quadratmeilen (21.285 km² ⁾ bei 30° nördlicher Breite bis 6.222 Quadratmeilen (16.115 km² ⁾ bei 49° nördlicher Breite ab. ^{[ 31 ]} Hawaii ist in diesem Maßstab in Quadranten von 1° × 1° kartiert.

Die topographischen Quadrantenkarten des USGS sind mit Gitternetzlinien und Markierungen am Kartenrand versehen, die es ermöglichen, Orte auf der Karte mit verschiedenen Methoden zu identifizieren, darunter die Gradnetzmessungen von Längen- und Breitengraden, die Township- und Section- Methode innerhalb des Public Land Survey System sowie kartesische Koordinaten sowohl im State Plane Coordinate System als auch im Universal Transverse Mercator Koordinatensystem .

Weitere Spezialkarten wurden vom USGS in verschiedenen Maßstäben erstellt. Dazu gehören Landkarten , Karten von Gebieten mit besonderem Interesse, wie beispielsweise Nationalparks , und Karten von Gebieten von wissenschaftlichem Interesse.

Zahlreiche Internetseiten bieten diese Karten zur kostengünstigen kommerziellen und professionellen Nutzung an. Da Werke der US-Regierung gemeinfrei sind , lassen sich viele dieser Karten auch kostenlos im Internet finden. Georeferenzierte Kartenbilder sind vom USGS als digitale Rastergrafiken (DRGs) sowie als digitale Datensätze auf Basis von USGS-Karten erhältlich, insbesondere als digitale Liniendiagramme (DLGs) und digitale Höhenmodelle (DEMs).

Im Jahr 2015 stellte der USGS die Website topoView vor, eine neue Möglichkeit, die gesamte digitalisierte Sammlung von über 178.000 Karten aus den Jahren 1884 bis 2006 einzusehen. Die Website ist eine interaktive Karte der Vereinigten Staaten, die es Nutzern ermöglicht, nach Karten des USGS für ein bestimmtes Gebiet zu suchen oder sich auf der Karte zu bewegen. Anschließend können die Karten detailliert betrachtet und bei Bedarf heruntergeladen werden. ^{[ 36 ]}

Im Jahr 2008 gab der USGS die traditionellen Methoden zur Vermessung, Überarbeitung und Aktualisierung topografischer Karten auf, die auf Luftbildern und Geländekontrollen basierten. ^{[ 37 ]} Die heutigen US-Topo-Karten (1:24.000) werden in Massenproduktion mit automatisierten und halbautomatisierten Verfahren hergestellt, wobei die kartografischen Inhalte aus der Nationalen GIS-Datenbank stammen. ^{[ 37 ]} In den zwei Jahren von Juni 2009 bis Mai 2011 produzierte der USGS fast 40.000 Karten, mehr als 80 Karten pro Arbeitstag. ^{[ 37 ]} Nur etwa zwei Stunden interaktive Arbeit werden pro Karte aufgewendet, hauptsächlich für die Textplatzierung und die Endkontrolle; Geländekontrollen oder -inspektionen zur Bestätigung der Kartendetails finden praktisch nicht statt. ^{[ 37 ]}

Obwohl die Erstellung und Produktion der überarbeiteten digitalen topografischen Karten der USA deutlich kostengünstiger ist, wurde deren Genauigkeit und Detailgenauigkeit im Vergleich zu älteren Karten, die auf Luftbildaufnahmen und Geländeerhebungen basierten, kritisiert. ^{[ 37 ]} Da die digitalen Datenbanken nicht für die Erstellung allgemeiner Karten konzipiert wurden, kann die Datenintegration problematisch sein, wenn Daten aus Quellen mit unterschiedlichen Auflösungen und Erfassungszeiträumen stammen. ^{[ 37 ]} Von Menschenhand geschaffene Merkmale, die einst durch direkte Feldbeobachtung erfasst wurden, sind in keiner öffentlich zugänglichen nationalen Datenbank vorhanden und werden in den neuesten digitalen topografischen Karten häufig weggelassen. Dazu gehören Windmühlen, Bergwerke und Bergwerksschächte, Wassertanks, Zäune, Vermessungsmarken, Parks, Wanderwege, Gebäude, Grenzen, Pipelines, Telefonleitungen, Stromleitungen und sogar Eisenbahnlinien. ^{[ 38 ]} Daher wurde angemerkt, dass die topografischen Karten der USA derzeit nicht den traditionellen Standards für topografische Karten entsprechen, die in Karten aus den Jahren 1945 bis 1992 erreicht wurden. ^{[ 37 ]}

Die Hydrologic Instrumentation Facility (HIF) verfügt in ihrer Organisationsstruktur über vier Abteilungen; ^{[ 39 ]} die Abteilung Außendienst, zu der das Lager, die Reparaturwerkstatt und die Ingenieureinheit gehören; die Testabteilung, zu der das Hydrauliklabor, die Testkammern und das Wasserqualitätslabor gehören; die Abteilung Informationstechnologie, zu der der Computersupport und die Zeicheneinheit gehören; und die Verwaltungsabteilung.

Das HIF (Hydrologisches Institut) ist landesweit für die Entwicklung, Prüfung, Bewertung, Reparatur, Kalibrierung, Lagerung und den Vertrieb hydrologischer Messgeräte zuständig. Der Vertrieb erfolgt über Direktverkäufe und ein Mietprogramm. Das HIF unterstützt die Datenerfassung durch ein zentrales Lager und Laboreinrichtungen. Das HIF-Lager stellt hydrologische Messgeräte, Ausrüstung und Verbrauchsmaterialien für den USGS (United States Geological Survey) sowie andere Bundesbehörden (OFA) und Kooperationspartner des USGS bereit. Das HIF prüft, bewertet, repariert, kalibriert und entwickelt außerdem hydrologische Geräte und Messgeräte. Zu den Einrichtungen des hydraulischen Labors des HIF gehören ein Schlepptank, ein Strahltank, eine Rohrströmungsanlage und ein Kippkanal. Darüber hinaus bietet das HIF Schulungen und technischen Support für die von ihm gelagerten Geräte an.

Die Engineering Group sucht nach neuen Technologien und Designs für Instrumente, die effizienter, genauer und/oder kostengünstiger als bestehende Instrumente hergestellt werden können. HIF arbeitet direkt mit Herstellern zusammen, um Produkte zu entwickeln, die den Anforderungen des USGS entsprechen. Für Instrumente, deren Bedarf derzeit von keinem Hersteller gedeckt wird, entwickelt, testet und beauftragt die Engineering Group die Herstellung der von HIF entwickelten Geräte. Manchmal patentiert HIF ein neues Design in der Hoffnung, dass Hersteller die Rechte erwerben und das Instrument in Serie produzieren, um es für alle günstiger anzubieten.

Die Forscher des USGS veröffentlichen ihre Forschungsergebnisse auf vielfältige Weise, unter anderem in Fachzeitschriften mit Peer-Review sowie in verschiedenen USGS-Berichtsreihen ^{[ 40 ]} , die vorläufige Ergebnisse, Karten, Daten und Endergebnisse enthalten. Ein vollständiger Katalog aller USGS-Publikationen ist im USGS Publications Warehouse verfügbar. ^{[ 41 ]}

Mitte des 19. Jahrhunderts gründeten verschiedene Bundesstaaten geologische Untersuchungseinrichtungen; z. B. den Kentucky Geological Survey , der 1854 gegründet wurde. ^{[ 42 ] : 501}

1879 veranlasste ein Bericht der Nationalen Akademie der Wissenschaften den Kongress zur Gründung einer Bundesvermessungsbehörde, unter anderem zur Erfassung der riesigen Gebiete, die durch den Louisiana Purchase 1803 und den Mexikanisch-Amerikanischen Krieg 1848 zu den Vereinigten Staaten hinzugekommen waren. Die USGS wurde am 3. März durch eine kurzfristige Änderung eines anderen Gesetzesentwurfs autorisiert, der die neue Behörde mit der „Klassifizierung der öffentlichen Ländereien und der Untersuchung der geologischen Struktur, der Bodenschätze und der Produkte des Staatsgebiets“ beauftragte. Das Gesetz sah außerdem die Einstellung der Hayden- , Powell- und Wheeler- Vermessungen zum 30. Juni 1879 vor. ^{[ 43 ]}

Clarence King , der erste Direktor des USGS, stellte die neue Organisation aus verschiedenen regionalen Vermessungsbehörden zusammen. Nach zwei Jahren wurde King von John Wesley Powell abgelöst . ^{[ 44 ]}

Das aktuelle Motto des USGS, das seit August 1997 gilt, lautet „Wissenschaft für eine sich verändernde Welt“. ^{[ 45 ] [ 46 ]} Der vorherige Slogan der Behörde, der zu ihrem hundertjährigen Bestehen angenommen wurde, lautete „Erdwissenschaften im öffentlichen Dienst“. ^{[ 47 ]}

• offizielle Website des USGS
• USGS im Federal Register
• USGS-Publikationslager
• Werke des United States Geological Survey oder über ihn im Internet Archive
• Technisches Berichtarchiv und Bildbibliothek (TRAIL) – historische technische Berichte des USGS und der Bundesregierung
• Dokumentation des Historic American Buildings Survey (HABS), hinterlegt unter 2255 North Gemini Drive, Flagstaff, Coconino County, AZ:
  • HABS Nr. AZ-215-A, „ US Geological Survey Center of Astrogeology, Gebäude Nr. 1 “, 3 Fotos, 13 Datenseiten, 1 Fotobeschreibungsseite
  • HABS Nr. AZ-224, „ US Geological Survey Center of Astrogeology, Photolab “, 1 bemaßte Zeichnung, 73 Datenseiten
• Historic American Engineering Record (HAER) Nr. CA-173, „ US Geological Survey, Rock Magnetics Laboratory, 345 Middlefield Road, Menlo Park, San Mateo County, CA “, 36 Fotos, 2 Maßzeichnungen, 25 Datenseiten, 4 Bildunterschriftenseiten