Seismisches Messnetz (Datenaufzeichnungsgeräte, Seismometer, Akzelerometer, DAS-Registriereinheit)

• Fachliche Zuordnung: Geophysik und Geodäsie
• Förderung: Förderung in 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 504334395

Köln ist die einzige deutsche Millionenstadt mit einer signifikanten seismischen Gefährdung. In der angrenzenden Niederrheinischen Bucht befinden sich mehrere Braunkohletagebaue. Ziel dieses Antrags ist die Renovierung des Starkbebennetzes der Erdbebenstation Bensberg, das aus 23 Stationen in 60 km Umkreis um Köln besteht, und die Verbesserung der bestehenden seismischen Messnetze durch je 5 neue Starkbebenstationen und Seismometer sowie ein innovatives DAS (Distributed Acoustic Sensing) Registriergerät. Dieses kann durch die Verwendung von in Lichtwellenleitern gestreutem Licht Bodenbewegungen mit beispielloser räumlicher Auflösung messen. Die Datenerfassung des Starkbebennetzes ist seit 15 Jahren rund um die Uhr in Betrieb und neigt zunehmend zu Ausfällen; zudem ist sie veraltet und nicht mit aktuellen (64-bit) PCs zu betreiben. Daher ist ein kompletter Ersatz notwendig. Die neue Datenerfassung wird kontinuierlichen Echtzeit-Datenzugriff erlauben und Daten in einem Standardformat erzeugen, was den Austausch und das Teilen von Daten über Europäische Open Data Initiativen deutlich erleichtert und eine bessere Zusammenarbeit mit benachbarten seismologischen Diensten erlaubt. Das Hauptziel des Starkbebennetzes ist, neben der Nutzung bei der Lokalisierung von mikroseismischen Beben in der unmittelbaren Nähe der einzelnen Stationen, die unverzerrte Aufzeichnung der Bodenbewegung von starken Erdbeben. Diese Aufzeichnungen, insbesondere auch aus direkter Herdnähe, dienen als Grundlage für die Bestimmung von ingenieursseismologischen Parametern, und somit für die Entwicklung von Gleichungen zur Vorhersage der Bodenbewegung, und der Abschätzung der seismischen Gefährdung. Da starke Erdbeben in der Niederrheinischen Bucht nur selten auftreten (z.B. liegt das Wiederkehrinterval für Beben mit Magnitude 5 bei 15 bis 20 Jahren), ist eine kontinuerliche Überwachung nötig, um an diese Aufzeichnungen zu gelangen. Die neuen Starkbebenstationen sollen zur Untersuchung der Frage des Einflusses von rekultivierten Flächen im Gegensatz zu natürlichem Boden auf die Bodenbewegung genutzt werden, was insbesondere im Bereich der Braunkohletagebaue von Interesse ist. Die neuen mikroseismischen Stationen sollen die Detektionsschwelle senken und die mikroseismische Überwachung stärken. Das DAS-Registriergerät erlaubt neue Beobachtungen z.B. für die Erdbebenlokalisierung, Kartierung von Störungen, Untersuchungen der Untergrundstruktur und deren kleinräumiger Variationen, die einen starken Einfluss auf die Verstärkung der Bodenbewegung bei Erdbeben haben. Wir wollen dieses Gerät in speziellen Messkampagnen einsetzen, um die innovative Technik bestmöglich zu nutzen, z.B. quer über bekannte oder vermutete Störungszonen, in Gebieten mit dicker Sedimentüberdeckung zur besseren Charakterisierung der elastischen Eigenschaften des Untergrundes - wichtig sowohl für die Gefährdungsbeurteilung als auch für die Lokalisierung von Mikrobeben - oder in der Überwachung von Nachbeben.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Seismisches Messnetz (Datenaufzeichnungsgeräte, Seismometer, Akzelerometer, DAS-Registriereinheit)
• Gerätegruppe: 0420 Seismometer und Geräte für Sprengseismik
• Antragstellende Institution: Universität zu Köln
• Leiterinnen / Leiter: Dr. Brigitte Knapmeyer-Endrun, bis 3/2023; Professor Dr. Martin Melles, von 4/2023 bis 7/2023; Dr. Martin Zeckra, seit 8/2023