Glasfaserkabel als neue Methode zur Überwachung von Magmabewegungen
Isländische Wissenschaftler haben gemeinsam mit internationalen Kollegen gezeigt, wie Standard-Glasfaserkabel zur Überwachung von magmatischen Bewegungen in der Erdkruste genutzt werden können, wie die Háskóli Íslands mitteilt. Die Methode basiert auf niederfrequenten Signalen und ermöglicht eine deutlich höhere zeitliche Auflösung als bisherige Technologien wie GPS oder InSAR. Eine neue Studie, heute veröffentlicht in der renommierten Fachzeitschrift Science, beschreibt diese innovative Technik.
Standard-Internetkabel als Hightech-Sensor
Erstmals weltweit wurden niederfrequente Signale in Glasfaserkabeln mit vulkanischer Aktivität in Verbindung gebracht. Das in der Studie genutzte Glasfaserkabel ist identisch mit den Kabeln, die Internet in isländische Haushalte liefern. Diese Signale wurden genutzt, um Erdverformungen zu messen, ähnlich wie bei GPS oder Satellitenbildern.
Glasfaserkabel
Neue Möglichkeiten für Echtzeitüberwachung
Elías Rafn Heimisson, Spezialist am Institut für Geowissenschaften der Universität Island, betont die Vorteile der Methode: „Die Glasfaser ist empfindlicher als GPS und ermöglicht die Echtzeitüberwachung von Magma-Intrusionen. Bewegungen, die zuvor unsichtbar waren, können nun klar erkannt werden.“ Heimisson sieht zudem Potenzial für den Einsatz bei anderen geologischen Prozessen wie Erdrutschen oder tektonischen Verschiebungen.
Einsichten in Grindavík
Die Methode wurde in Grindavík angewendet, wo sie ein detailliertes Bild der magmatischen Bewegungen unter Svartsengi lieferte. Dies war insbesondere bei den Ereignissen im November 2023 entscheidend, die zu Rissbewegungen in der Region führten.
Einsatz der DAS-Technologie: Tausende von Seismometern auf Glasfaserbasis
Die sogenannte DAS-Technologie (Distributed Acoustic Sensing) ermöglicht die Umwandlung eines Glasfaserkabels in tausende Seismometer. In Grindavík wurde ein solches System von der Caltech University in Zusammenarbeit mit Google installiert. Es konnte nicht nur hochfrequente Erdbebensignale, sondern auch schwer deutbare niederfrequente Signale erfassen, die später als Verformungen durch Magmatunnel interpretiert wurden.
Eine Gruppe der Caltech University in den USA hat zusammen mit Theódór Gunnarsson, einem Mitarbeiter von Google in Island, ein sogenanntes Interrogator-Gerät installiert, um ein solches Glasfaserkabel in ein Seismometer umzuwandeln, das entlang des Suðurstrandarvegur durch Grindavík liegt.
Verbesserte Vorhersagen und Risikobewertungen
Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass die Volumenzunahme magmatischer Intrusionen 15 bis 22 Minuten vor einem Ausbruch ihren Höhepunkt erreicht. Diese Erkenntnis hat bereits zu einem Frühwarnsystem geführt, das der isländische Wetterdienst nutzt, um zwischen normalen Erdbebenschwärmen und gefährlichen Magmatunnelbewegungen zu unterscheiden.
Lageplan und Verlauf des Glasfaserkabels einschließlich Seismizität, Deichgeometrie und Fasergeometrie. Bild: science.org
Internationale Zusammenarbeit und Anerkennung
Die Hauptautoren des Artikels sind Wissenschaftler vom Caltech und der Universität Island, aber auch Wissenschaftler von RU und Google sowie von einigen multinationalen Institutionen. Zhongwen Zhan, Professor für Geophysik, leitete die Gruppe am Caltech. Die Studie stellt einen bedeutenden Schritt für die Vorhersage von Naturkatastrophen dar und verbessert sowohl die Risikoabschätzung als auch das Verständnis geologischer Prozesse.
Elías Rafn Heimisson fasst zusammen: „Die Ergebnisse zeigen das enorme Potenzial, Glasfaserkabel als dichtes Netzwerk von Sensoren zu nutzen und so die Überwachung von Magmabewegungen in Vulkanregionen auf ein neues Niveau zu heben.“ Die Studie kann hier abgerufen werden.
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