Untersuchung Seismischer Standorteffekte durch dichte Arrays

• Antragsteller: Professor Dr. Fabrice Cotton; Dr. Matthias Ohrnberger
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers ; Paläontologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 431362334

Die seismische Gefährdungsanalyse (seismic hazard analysis = SHA) stellt aufgrund der potentiell katastrophalen Auswirkungen auf Menschen und Infrastruktur ein weltweit wichtiges Forschungsthema dar. Im Zentrum stehen methodische Weiterentwicklungen, die zu einer verbesserten Einschätzung der seismischen Gefährdung führen. Das hier geplante Forschungsprojekt zielt insbesondere auf die Untersuchung von seismischen Standorteffekten. Als Standorteffekt bezeichnet man alle bei der Ausbreitung seismischer Wellen in den oberflächennahen Schichten des Erdkörpers entstehende Veränderungen der seismischen Bodenbewegung und führt u.U. zu dramatischen Verstärkungen derselben. Aufgrund des Bezugs zur oberflächennahen Geologie sind diese Effekte kleinräumig und in ihrer Ausprägung sehr variabel. Die Einbeziehung lokaler Standorteffekte in die SHA ermöglicht gegenüber der Verwendung ergodischer Ansätze (Vorhersagefunktionen aus globalen Datensätzen) eine signifikante Verbesserung der Gefährdungseinschätzung. Aufgrund der großen Wiederholperioden von Erdbeben größerer Magnitude gelten standortspezifische Gefährdungsuntersuchungen in Regionen mit geringer bzw. moderater Seismizität (z.B. Frankreich/Deutschland) bisher als schwierig. Im Projekt DARE sollen im französischen Rhône-Tal, einem Ort kritischer Infrastruktureinrichtungen, Daten an zwei dichtbesetzten seismologische Beobachtungsarrays aufgezeichnet werden. Mittels der Verwendung von Arrayverfahren und interferometrischer Analysemethoden wird überprüft, ob eine standortspezifischen Gefährdungsanalyse durch die Auswertung des seismischen Noise-Wellenfeldes auch in Regionen geringer Seismizität möglich ist. Über die engmaschige Beobachtung wird 1) die räumliche Auflösung von Abbildungsverfahren verbessert und so die Beckenstruktur kleintskaliger erfasst. Zudem werden 2) die Variabilität und Verschiedenartigkeit von Standorteffekten direkt beobachtbar gemacht. Ziel ist, einen vielschichtigen Ansatz zur Abschätzung von Standorteffekten zu entwickeln, indem verschiedene Datenquellen (Erdbeben und Bodenunruhe) verwendet und sowohl emprirische als auch numerische Methoden (Modellrechnung) eingesetzt werden. Mit dieser Strategie wird ein alternatives Methodenspektrum inklusive inhärenter Beschränkungen und deren Unsicherheiten einzubeziehen. Die integrale Betrachtung setzt sich zum Ziel, die im Rhône Tal vorhandenen Standorteffekt robust zu charakterisieren. Zusätzlich zu einer verbesserten Kenntnis des untersuchten Standortes wird DARE folgende Beiträge zur Verbesserung der Standortcharakterisierung leisten: 1) Entwicklung eines neuen Methodenspektrums, 2) verbessertes physikalisches Verständnis seismischer Bodenverstärkung, und 3) Grundlagen für weitere engmaschige Beobachtungen in sedimentären Becken im km-Maßstab legen. Die Ergebnisse der standortspezifischen Betrachtung sollen denen aus ergodischen Ansätzen gegenübergestellt werden, um die Voraussetzungen und Grenzen der Anwendung derselben zu ermitteln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Pierre Boue; Dr. Berenice Froment
• Mitverantwortliche: Dr. Annabel Händel; Dr. Marco Pilz