Untersuchungen zur Identifikation möglicher Anregungsmechanismen des seismischen Rauschens zwischen Hum und Meeresmikroseismik (7-30 mHz)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel des Projektes war die Identifikation der für das vertikale seismische Rauschen im Frequenzband zwischen 2 und 30 mHz verantwortlichen physikalischen Prozesse. Als sicher gilt, daß dieses auch als "Hum" bekannte Rauschen zum Teil aus Erdeigenschwingungen bzw. global propagierenden Oberflächenwellen besteht. Dies wurde auch durch eigene Untersuchungen verifiziert. Eine zentrale Aufgabe des vorliegenden Projekts war es, durch Lokalisierung der Quellen des beobachteten Rayleighwellen-Untergrundes eine Antwort auf die Frage zu liefern, ob die Anregung durch eine direkte Wechselwirkung der festen Erde mit der Atmosphäre erfolgt, oder ob die Wechselwirkung zwischen fester Erde und Hydrosphäre die entscheidende Rolle spielt. Eine mit den ruhigsten Stationen des Deutschen Regionalnetzes (GRSN) durchgeführte Array-Analyse zeigte deutliche jahreszeitliche Schwankungen in der Ausbreitungsrichtung der Hintergrund-Rayleighwellen, die sich von Jahr zu Jahr jedoch nur geringfügig unterscheiden (Anlage A1). Diese Ergebnisse stehen im Einklang mit den Resultaten von Rhie und Romanowicz (2004), welche somit mittels eines unabhängigen Datensatzes bestätigt werden konnten. Einige besonders starke, breitbandige Rauschereignisse im Bereich 5 mHz < f < 20 mHz konnten eindeutig Stürmen im Nordatlantik zugeordnet werden. Dies zeigt, daß die vermuteten ozeanischen Prozesse grundsätzlich in der Lage sind, auch bei diesen niedrigen Frequenzen meßbare seismische Wellen zu erzeugen. Im Rahmen dieses Projekts gelang erstmals der Nachweis, daß neben den sphäroidalen Fundamentalmoden der Erde auch die toroidalen Fundamentalmoden permanent angeregt sind (Anlage A2). Diese überraschende Entdeckung stellt alle bisherigen theoretischen Modelle für die Anregung des Hum infrage. Dies hat auch zu Berichten in Zeitschriften (Nature, New Scientist) und einigen Internetmedien geführt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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"Spatiotemporal features of the Earth's background oscillations observed in central Europe", Geophys. Res. Lett. 33, L24304 (2006)
Dieter Kurrle und Rudolf Widmer-Schnidrig
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"The horizontal hum of the Earth: A global background of spheroidal and toroidal modes", Geophys. Res. Lett. 35, L06304 (2008)
Dieter Kurrle und Rudolf Widmer-Schnidrig
