Schweizerisches digitales seismisches Netzwerk (SDSNet)

Einführung - Instrumente und Kommunikation - Standorte - Datenerfassung und -verarbeitung

Einführung

Die Hauptaufgabe des schweizerischen Erdbebendienstes ist die Überwachung der Seismizität der Schweiz und angrenzender Gebiete, schnelle Benachrichtigung der Behörden und der Bevölkerung, und die Bereitstellung zuverlässiger Daten für die Erdbebenforschung. In den frühen 1970er Jahren wurde ein hochempfindliches kurzperiodisches seismisches Netzwerk installiert, und dessen Daten wurden bis 1983 auf Mikrofilm aufgezeichnet. Ab 1983 wurden die Daten digitalisiert und auf einem zentralen Computersystem automatisch ausgewertet. In den 1990er Jahren wurde das schweizerische Starkbebennetzwerk mit 60 Freifeldstationen und 34 Staudammstationen aufgebaut. Beide Netzwerke gehören zum schweizerischen Erdbebenüberwachungssystem.

Anfangs 1997 wurde entschieden das kurzperiodische FM-Telemetriesystem durch ein digitales Breitbandnetz zu ersetzen. Das neue digitale Netz (SDSNet) ist seit 2002 voll funktionsfähig, hat einen hohen Dynamikbereich und bietet eine automatische Detektion und Datenverarbeitung für lokale und teleseismische Ereignisse. Zudem wird ein Archiv der Ereignisse und der kompletten kontinuierlichen Daten angelegt.

Seit 2006 ist das Starkbebennetz (SSMNet) auch für kontinuierliche Überwachung in Echtzeit mit hoher Dynamik eingerichtet. Zur Zeit sind Starkbebensensoren an 12 Standorten gemeinsam mit Breitbandsensoren installiert und 19 weitere ähnliche Installationen befinden sich an Freifeldstandorten, häufig in urbanem Gebiet.

Instrumente und Kommunikation

Um die  Ereignisse mit der selben Genauigkeit wie beim analogen Netz zu lokalisieren beträgt die Anzahl der kontinuierlich funktionierenden Breitbandstationen 27. Alle Stationen sind mit Streckeisen STS-2 Seismometern ausgestattet die eine Periodenlänge von 120 Sekunden bis 0.02 Sekunden registrieren können.

Wegen der Zuverlässigkeit müssen unsere Systeme an den Messtationen "Solid State", also ohen bewegliche Teile, sein. Als Digitizer werden im Moment drei Modelle von Nanometrics verwendet: HRD24, Trident und Taurus. Alle werden über GPS synchronisiert.

Die SDSNet Stationen sind für eine Abtastrate von 120 Samples pro Sekunde konfiguriert, nutzen also den vollen Periodenbereich des STS-2 Seismometers. Sie speichern Daten für bis zu zwei Stunden in Solid State Speicher (HRD, Trident) und überträgt die Daten über eine serielle Leitung an das Kommunikationsgerät (RM4 r Janus) . Die serielle Verbindung kann von einigen Centimetern bis mehrere hundert Meter lang sein, über Modem, Glasfasern oder kabellos. Das Kommunikationsgerät verpackt die Daten in UDP-Pakete und versendet sie an die NAQS Aquisitionsrechner in Bern und Zürich. Jedes RM4 kann bis zu fünf serielle Verbindungen bei 38.4 kbps verarbeiten. Die redundanten NAQS Systeme können die Daten für mehr als zehn Tage in einem Ringbuffer zwischenspeichern.

Bei den Starkbebenmesstationen werden die Daten mit 250sps auf Digitizern vom Typ Taurus digitalisiert. Sie werden dort sowohl vorübergehend lokal gespeichert als auch über ADSL Leitungen an NAQS-Aquisitionsrechner nach Zürich übermittelt.

Standorte

Die früheren Standorte mit analoger Technik wurden mit neuer digitaler Technik ausgerüstet wenn die nötigen Anschlüsse für die Stromversorgung und Datenkommunikation vorhanden waren. In anderen Fällen wurden neue Standorte ausgewählt. Zudem wurden neue Standorte hinzugefügt, um das Territorium der Schweiz besser abzudecken. Das Störspektrum an potentiellen neuen Standorten wurde während mindestens vier Tagen aufgenommen und mit dem low noise earth model verglichen. 

In den Voralpen wo die Sedimentschichten substantiell dicker als in alpinen Regionen sind mussten wir höhere Störpegel bei tiefen Frequenzen wegen ozeanischer Mikroseismik als auf bei hohen Frequenzen wegen Zivilisationsgeräuschen in Kauf nehmen.

Täglich aktualisierte Geräuschspektren sind für alle kontinuierlich überwachten Stationen des SDSNet und des SSMNet über die PQLX Webseite verfügbar.

Einige neue Stationen wurden in früheren Militärbunkern oder Kavernen eingerichtet, welche in soliden Fels gebaut sind, was eine ideale Infrastruktur bietet.

Eine Karte der Stationen ist in Abb. 1 zu sehen.

Abb. 1. Karte der kontinuierlich überwachten Stationen

Datenerfassung und -verarbeitung

Eine zuverlässige seismische Überwachung ist nur möglich wenn man keinen "Single Point of failure" hat. Deshalb verwenden wir wenn immer möglich redundante Hardware und alternative Pfade für den Datenfluss, wie Abb. 2 in vereinfachter Form zeigt.

Abb. 2. Vereinfachtes Blockdiagramm der Datenerfassung und -verarbeitung 

Die Datenerfassung

ÜBERSETZUNG NOCH NICHT FERTIG!

 Letzte Bearbeitung: 11. Dez. / sth