Internationales Forscherteam benutzte Glasfaserkabel zur seismischen Vulkanüberwachung
Dass die Seismizität eines Vulkans ein wichtiges Instrument zu deren Überwachung ist und dass mit Hilfe vulkanisch-bedingter Erdbeben sogar Vulkanausbrüche vorhergesagt werden können, ist den meisten Lesern von Vulkane.net bekannt. Normalerweise werden hierfür Seismometer verwendet, die extra am Vulkan installiert werden müssen. Um dann noch eine räumliche Vorstellung über den Ort der Erdbeben in der Tiefe zu bekommen, bedarf es eines aufwendigen Netzwerks von Seismografen, dessen Installation, Pflege und Überwachung teuer ist. Mit einem genügend dichten seismischen Netzwerk kann man die Lage der Hypozentren genau lokalisieren und mit Hilfe von Computerprogrammen visualisieren. Daraus entwickelte sich in den letzten Jahren das Verfahren der seismischen Tomografie, mit dessen Hilfe man sogar die Lage von Magmenkörpern und Förderschloten darstellen kann.
Seit einigen Jahren probieren Wissenschaftler aus, bestehende Infrastruktur zur Erdbeben-Detektion zu benutzen. Gemeint sind hiermit Glasfaserkabel der Telekommunikation, die in der Lage sind, niederfrequente Erdbebenschwingungen zu registrieren. Zum ersten Mal las ich vor zwei Jahren davon, als man am Fagradalsfjall extra Glasfaserkabel vergrub um entsprechende Schwingungen zu registrieren. Ein internationales Forschungsprojekt mit Forschern des INGV, der Uni Catania und des GFZ-Potsdam testeten im vergangenen Februar die Nutzung des unterseeischen Glasfaser-Telekommunikationskabels im Bereich der sizilianischen Vulkaninsel Vulcano. Zur Anwendung kam eine neue Technologie, die DAS-(Distributed Acoustic Sensing) genannt wird. Auf einer Länge von 16 km wurden die Verspannungen und Dehnungen der Glasfasern gemessen, die aufgrund von Bodenbewegungen und Erschütterungen im Kabel entstanden. Die Verspannungen im Kabel äußern sich in einer geringen Längenänderung der Glasfaser. Diese wurde mit Hilfe eines Laser-Lichtimpulses gemessen, der durch einen freien Glasfaserstrang des Kabels gesendet wurde. Die Streuung des reflektierten Laserimpulses lässt Rückschlüsse auf die Längenänderung des Kabels zu. So entstand eine riesige Datenmenge, die mit Hilfe einer KI und neu entwickelter Algorithmen ausgewertet wurde.
Die Forscher um Gilda Currenti (INGV) und Philippe Jousset (GFZ) verglichen ihre Daten aus dem DAS-Gerät mir den Signalen der herkömmlichen Erdbebenüberwachung und extrahierten aus den Daten langperiodische Erdbeben, die den Meeresgrund um Vulcano erschütterten. Das Zustandekommen der langperiodischen Erdbeben wurde von den Forschern als Erdbebensignale interpretiert, die durch Fluidbewegungen in einem Hydrothermalsystem entstanden sind und mit Entgasungen am Meeresgrund einhergingen. Also finden im Bereich von Vulcano ähnliche Prozesse statt, wie wir sie von dem Calderavulkan Campi Flegrei herkennen.
Die Forscher planen ihre Methode an anderen Vulkanen auszuprobieren. Dazu später mehr. (Quelle: GFZ Potsdam)