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Seismische Erkundung mit Glasfaserkabel bei Bombensprengung

16. Juli 2020

Die Sprengung von zwei Weltkriegsbomben in den vergangenen zehn Tagen in Potsdam ergab für die Wissenschaftler des Deutsche GeoForschungsZentrum GFZ spontan die Möglichkeit in Absprache mit dem Kampfmittelbeseitigungsdienst des Landes Brandenburg (KMBD) den Potsdamer Untergrund seismisch zu erkunden. Die Detonation wurde als Signalquelle für die Kombination von konventionellen seismischen Messverfahren mit einer neuartigen faseroptischen Messtechnologie genutzt.

Wie das Deutsche GeoForschungsZentrum (GFZ) in einer Meldung über die spontane Messkampagne in Potsdam mitteilt wurden zahlreiche Geophone in Potsdam verteilt und bestehende Glasfaserkabel genutzt um die Sprengung einer Weltkriegsbombe aufzuzeichnen. 15 Geophone wurden auf dem Telegrafenberg und drei auf der Freundschaftsinsel in 10, 50 und 100 Meter Entfernung vom Schusspunkt aufgestellt. Mehrere Schallmessgeräte befanden sich auf dem Telegrafenberg, in Potsdam West sowie in Berlin-Westend.

Wissenschaftlich besonders interessant war die Einbeziehung von zwei Glasfasern des städtischen Telekommunikationsnetzes, an die in Absprache mit Energie und Wasser Potsdam GmbH (EWP) kurzfristig Messgeräte angeschlossen werden konnten. Eine der Telekommunikations-Messlinie verlief unterhalb der Havel in 75 Meter Entfernung von der Detonation (Abbildung).

Präzisere Untergrundinformationen mit Glasfaserkabeln

Messprinzip von Glasfaserkabeln (B Schoebel, GFZ Potsdam)Das dabei genutzte Verfahren der ‚Ortsverteilten Akustischen Aufnahme‘ (englisch 'DAS', für 'Distributed Acoustic Sensing') setzt Glasfasern als seismische Sensoren ein, über die Bewegungen des Untergrundes erfasst werden (Abbildung). Da sie eine weitaus höhere räumliche Dichte entlang der Profillinie haben als Auslagen mit konventionellen Geophonen, bilden sie Strukturen und Eigenschaften im Untergrund genauer ab. Die Funktionsweise dieser innovativen Erkundungsmethode wurde von GFZ-Wissenschaftlern erstmals 2018 auf Island demonstriert.

Die jetzt gewonnenen Messdaten geben Auskunft über die seismische Wellenausbreitung im Potsdamer Stadtgebiet. Betrachtet werden die so genannten Primärwellen und Sekundärwellen sowie die Oberflächenwellen. Aus ihrer Ausbreitungscharakteristik entlang der Profillinie lassen sich physikalische Eigenschaften der verschiedenen geologischen Schichten bis in eine Tiefe von circa vier Kilometern ableiten.

„Der Erfolg der Messungen zeigt einmal mehr, dass Glasfasernetze der Telekommunikation, konventionelle seismische Messverfahren wertvoll ergänzen können," erklärt Charlotte Krawczyk, Direktorin am Department Geophysik des
Helmholtz-Zentrums Potsdam am Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ. „Besonders für die geothermische Nutzung des Untergrundes in Städten stellt die DAS-Methode eine kostengünstige und schnell umsetzbare Option für die Erkundung und Überwachung des Untergrundes dar,“ erläutert die Wissenschaftlierin weiter.

Forschungsprojekt zur Untergrunderkundung von Potsdam

Das Potenzial für eine geothermische Wärmeversorgung in der Stadt Potsdam wird derzeit in den GFZ-Sektionen Geoenergie und Oberflächennahe Geophysik im Projekt „geoPuR - Städtische Wärmeversorgung mit Geothermie“ erforscht. „Die jetzt gewonnenen Daten vervollkommnen das geologische Modell zum Potsdamer Untergrund," erklärt Thomas Reinsch, Arbeitsgruppenleiter in der Sektion Oberflächennahe Geophysik. „Im Projekt geoPuR werden wir noch weitere seismische Profile messen und die DAS-Methode einsetzen. Anhand der Strukturbilder können wir einschätzen, ob eine geothermische Nutzung des Untergrundes sinnvoll sein kann." Das Forschungsvorhaben wird in Kooperation mit der Energie und Wasser Potsdam GmbH (EWP) durchgeführt und von der Investitionsbank des Landes Brandenburg und dem Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung gefördert. (js)

Quelle: 

GFZ Potsdam

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