Station SBUB
Aus technischer und logistischer Sicht lassen sich zwei Kategorien von seismischen Messstationen unterscheiden: permanente (für langfristige Messungen) und temporäre (für kurz- oder mittelfristige Messkampagnen). Permanente Stationen sind logistisch oft komplizierter, und es werden Anstrengungen unternommen, um sehr robuste und rauscharme Station zu errichten, wobei Instrumente höchster Qualität verwendet werden. Temporäre Stationen sind in der Regel mit weniger technischem Aufwand verbunden und können leichter installiert, entfernt und wiederverwendet werden. Daher unterscheidet sich die Bauweise der einzelnen Stationen erheblich.
Das Hauptziel der permanenten Stationen besteht darin, die Seismizität, also die Erdbebenaktivität zu beobachten. Je länger wir messen, desto mehr Erdbeben zeichnen wir auf, und damit können wir unser Verständnis für das Verhalten der Erde unter uns verbessern.
Bei Erdbebenmessstationen gelangen zwei Arten von Sensoren zum Einsatz:
- Breitbandseismometer sind in der Lage, sowohl kleinste Erschütterungen von nahen, sehr kleinen Erdbeben mit Magnituden von weniger als 1 festzustellen, als auch regionale und teleseismische (Fern-) Erdbeben aufzuzeichnen. Ab Magnitude 5 lassen sich sogar Beben vom anderen Ende des Globus registrieren.
- Starkbebenseismometer („Akzelerometer“) sind darauf ausgelegt, starke Bodenbewegungen ausgelöst durch nahe, grosse Erdbeben aufzuzeichnen.
Der Schweizerische Erdbebendienst betreibt etwa 70 Breitbandstationen, die vor allem an abgelegenen, ruhigen Standorten mit geringem Hintergrundrauschen gelegen sind. Die beinahe 130 Starkbebenseismometer befinden sich dagegen vorwiegend im städtischen Umfeld, um die durch starke Erdbeben ausgelösten Erschütterungen in Regionen mit erhöhtem Risiko zu messen. Mehr dazu erfahren Sie hier.
Die Orte für die Stationen werden nach wissenschaftlichen Gesichtspunkten ausgewählt. Es ist nicht nur wichtig, eine Station in der Nähe der erwarteten Erdbeben zu platzieren, sondern auch, das Netz der Stationen so aufzubauen, dass die seismisch aktiven Regionen aus allen Richtungen überwacht werden. Erdbeben lassen sich nur dann genau lokalisieren, wenn sie von mehreren Stationen in verschiedenen Entfernungen und Richtungen aufgezeichnet werden.
Beobachten Sie im Kurzfilm, wie der Schweizerische Erdbebendienst im Frühjahr 2014 im Felslabor Mont Terri eine seismische Station installiert hat:
Verfolgen Sie in der Bildgalerie den Bau einer permanenten seismischen Station auf der Lauchernalp im Lötschental:
Sobald die Zielregion definiert worden ist, führen die Mitarbeitenden des Erdbebendienstes an verschiedenen Stellen Testmessungen durch, um herauszufinden, wo sich der ruhigste Standort befindet. In der Nähe von Strassen, Dörfern oder Eisenbahnlinien herrscht in der Regel viel Umgebungslärm, weshalb sich geeignete Standorte meist abseits der Zivilisation befinden. Je weniger die Messungen durch Hintergrundlärm „verunreinigt“ werden, desto kleinere Erdbeben lassen sich aufzeichnen. Das Bild zeigt die Umgebung vor der Installation der permanenten Breitbandstation „LAUCH“. Die Station befindet sich in der Nähe der Lauchernalp im Lötschental in über 2000 Meter Höhe. Ihre primäre Aufgabe besteht darin, Erdbeben im Wallis aufzuzeichnen. Das Wallis zählt zu den seismisch aktivsten Zone der Schweiz.
Für die definitive Wahl eines Standorts stellen sich neben dem Umgebungslärm folgende Fragen: Wie einfach ist es, eine Bewilligung zu erhalten? Wie gut und zu welchem Preis lässt sich an dieser Stelle eine Station bauen? Und kann eine unterbruchsfreie Strom- und Kommunikationsverbindung sichergestellt werden? Seismologen und Techniker wägen die Antworten auf diese Fragen gemeinsam ab und entscheiden sich dann für den besten Standort. Das Bild zeigt den Blick von der Station LAUCH in Richtung Südosten hinab ins Lötschental. Der prominente Gipfel rechts ist das Bietschorn (3934 m).
Nun wird die Station gebaut, wobei je nach Standort (in einem verlassenen Gebäude, einem neu gegrabenen Erdloch, einer Höhle oder einem Bunker etc,) unterschiedliche Lösungen gefragt sind. Was es in der Regel immer braucht, ist ein Betonfundament, um eine gute Ankopplung des Seismometers an den Untergrund zu gewährleisten. Danach werden die Kabel für die Strom- und Kommunikationsverbindung gezogen. Am Ende wird das Seismometer isoliert (vor allem gegen thermische Einwirkungen) und adäquat geschützt. Diese Bauphase kann einige Tage bis hin zu wenigen Wochen betragen. Die Station LAUCH liegt etwas ausserhalb des Dorfs. Der Anschluss an das Strom- und Internetnetz lässt sich mit einem langen Kabel sicherstellen und die Transportkosten halten sich in Grenzen, auch wenn ein Helikopter die schweren Bestandteile aus dem Dorf heranfliegen muss.
Das frisch gegrabene Loch reicht bis zur Felsoberkante. Verschiedene Löcher werden gebohrt, in denen Eisenstangen angebracht werden, um eine bessere Verbindung zum Fundament sicherzustellen.
Eisenstangen werden als Anker angebracht, um das Fundament zu stabilisieren und gut mit dem Felsen zu verbinden.
Die Stange im Hintergrund dient zur Befestigung von GPS Antenne und Blitzableiter.
Die blaue Schaumhülle isoliert es thermisch.
Gleichzeitig finden im Datenzentrum des Schweizerischen Erdbebendienstes Vorbereitungen statt, um die Station in das seismische Überwachungssystem einzubinden. Dabei wir die Internetverbindung, die Datenübertragung sowie das Abspeichern der Daten getestet. Nun wird die Station in Betrieb genommen und trägt ab diesem Moment dazu bei, Erdbeben aufzuzeichnen und zu lokalisieren.
Nachdem der Helikopter bei seinem letzten Flug eine Ladung Kies um den Schacht deponiert hat, blickt die fertige Station über das Tal. Die Kosten für eine permanente Station liegen höher als die für eine temporäre Station, da das ganze Material gekauft und fest an einem Standort eingebaut wird. Die Suche nach einem geeigneten Standort kostet in manchen Fällen zudem viel Zeit. Die Baukosten hängen von den notwendigen Arbeiten und Transportlösungen ab. Die Unterhaltskosten einer Station betragen pro Jahr ungefähr 10 Prozent ihrer Installationskosten.
Temporäre Stationen werden für einen Zeitraum installiert, der in der Regel von Wochen bis zu einigen Jahren reicht. Die wissenschaftlichen Gründe für dein Einsatz einer solchen Station sind vielfältig und umfassen die Untersuchung spezifischer Erdstrukturen, die Überwachung von Nachbeben starker Erdbeben und die detaillierte Analyse einer bestimmten Erdbebenserie oder anderer seismisch messbarer Ereignisse (natürliche oder vom Menschen verursachte).
Verfolgen Sie in der Bildgalerie die Entstehung einer temporären seismischen Station in Bhutan:
Die Station ist Teil eines temporären Netzwerks, um die tiefen Strukturen des Himalayas zu erkunden.
Der Standort hinter einem kleinen Hügel inmitten eines Apfelhains scheint ideal.
Für die Unterbringung von temporären Stationen eigenen sich bestehende Häuser (bevorzugt unbewohnt oder Kellergeschosse), Unterstände (bestehende oder eigens gebaute), Schächte (selbst gegraben und ausgekleidet mit einem Plastikzylinder für die Isolation) oder jede andere praktikable Lösung, die sich mit etwas Phantasie umsetzten lässt.
Der Unterstand für eine temporäre Station muss nur so lange halten, wie tatsächlich Messungen stattfinden. Deshalb benötigt die Installation einer temporären Station meist weniger als ein Tag. Ständige Kommunikationsverbindungen (mittels mobiler Telefonnetzwerke, via Internet oder Satelliten) können heutzutage oft realisiert werden, dennoch speichern viele temporäre Stationen die Informationen lediglich lokal.
Sobald der neu erstellte Unterstand steht, werden die Instrumente angebracht. Dazu gehört ein Seismometer, ein Datenerfassungssystem, eine Batterie (auf diesem Bild noch nicht angeschlossen) sowie ein Ladegerät. Nicht auf dem Bild zu sehen, aber ebenfalls Teil der Station sind eine GPS Antenne und ein Solarpanel.
Deshalb versorgen eine Batterie und ein Solarpanel die Station. Um Strom zu sparen, wurde keine Kommunikationsverbindung installiert. Der Unterstand wurde anschliessend verschlossen und für die kommenden Monate seinem Schicksal überlassen. Die Kosten einer temporären Station liegen tiefer als jene einer permanenten Station, da das Material nicht fest installiert und für die Standortsuche weniger Aufwand betrieben wird. Die Kosten für die Datenübermittlung variieren stark und liegen teilweise höher und manchmal tiefer als jene für eine permanente Station. Die Kosten für den Transport und die Wartungsbesuche liegen bei einer temporären Station jedoch höher als die Unterhaltskosten für eine permanente Station.
Ein erster Kontrollbesuch nach drei Monaten zeigt, dass sich die Station gut gehalten und ununterbrochen Daten aufgezeichnet hat. Um die Station vor Tieren zu schützen, wurde noch ein Zaun gebaut. Zudem brachte das Team ein zweites Solarpanel an, um auch in den oft wolkenverhangenen Sommermonaten der Monsunsaison genügend Strom zur Verfügung zu haben.
Bei einem zweiten Besuch nach sechs Monaten war die Station immer noch intakt und wies nach wie vor keine Aufzeichnungslücken auf. Einzig das das Gras rundherum war über die Sommermonate gewachsen.
In dieser Videoaufnahme sehen Sie, wie ein Betonfundamet im Keller eines Hauses erstellt wird:
Dieser kurze Film zeigt die Installation von zwei Solarpanelen, die anschliessend mit den Instrumenten innerhalb des Gebäudes verbunden werden:
