Supraleitendes Gravimeter - Institut für Geophysik - Universität ...

Schwerevariationen durch Erd-Eigenschwingungen 8
topographie wurden von Steffen erstellt um die Antwort auf
Luftdruckfronten zu modellieren (Steffen et al., 2006; Zürn et
al., 2007). Durch die Kombination dieser zwei Arbeiten soll
eine weitere Verfeinerung unserer Modelle für die Wechselwirkung
zwischen Atmosphäre, Topographie und den Sensoren
erzielt werden.
IIIc Slichter Triplett und Kernmoden
Fragestellung: Welche Frequenz hat die Slichter Mode?
Was kann daraus über den Dichtesprung an der Grenze zwischen
Innerem und Äusserem Kern abgeleitet werden?
Hintergrund: Seit langem gesucht werden theoretisch
vorhergesagte Schwerevariationen, die einerseits durch
Trägheitsoszillationen im flüssigen Erdkern (bei Perioden
von wenigen bis 24 Stunden), andererseits durch die mögliche
Translationsschwingung des inneren Kerns (Slichter-
Triplett) bei Perioden um 5 Stunden verursacht werden. Behauptungen
in der Literatur, das Slichter-Triplett sei gefunden,
wurden widerlegt (Jensen et al., 1995).
Stand der Forschung: Diese Signale können nur mit Gravimetern
entdeckt werden. Ihre Eigenfrequenz, Dämpfung
und Anregungsfunktionen würden ein völlig neues Licht auf
das tiefe Erdinnere werfen. Es ist fraglich, ob selbst die allerstärksten
Erdbeben diese Schwingungen so stark anregen,
dass sie mit den SG beobachtet werden können. Es
gibt aber durchaus die Möglichkeit einer ständigen Anregung
durch turbulente Strömungen im flüssigen äußeren
Erdkern. Andererseits hat seit 1964 erst ein Erdbeben stattgefunden
(Sumatra 2004), dessen Energie mit der der Ereignisse
in Chile 1960 und Alaska 1964 vergleichbar gewesen
wäre, so dass Hoffnung besteht, die Schwingung bei
den allerstärksten Beben beobachten zu können. Die theoretischen
Werte für die drei Eigenfrequenzen des Slichter-
Tripletts werden kontrovers diskutiert, sie hängen stark vom
Unterschied der mittleren Dichte des inneren Kerns und der
Dichte im untersten äußeren Kern ab (Rogister, 2003).
Im Frequenzband des Slichter-Tripletts erwarten wir durch
das Supraleitende Gravimeter eine große Steigerung der
Empfindlichkeit gegenüber den gegenwärtig am BFO betriebenen
Sensoren. In Anbetracht der Tatsache, dass in der
Vergangenheit am BFO schon wiederholt Signale entdeckt
wurden, die anderswo im Rauschen verborgen blieben oder
erst nach ihrer Entdeckung am BFO ebenfalls nachgewiesen
werden konnten, wie z. B. das Pinatubo-Signal (Widmer
und Zürn, 1992) oder die Coriolis-Kopplung unterhalb 1 mHz
(Zürn et al., 2000), besteht die berechtigte Hoffnung, dass
durch die Beschaffung eines SG auch in Zukunft am BFO
neue Phänomene entdeckt werden können.
IIId Stille Erdbeben im Rheingraben
Fragestellung: Können langperiodische transiente Signale
gefunden werden, die eindeutig aus dem Erdinneren
stammen (keine instrumentellen oder atmosphärischen
Störungen) und keiner bereits bekannten Ursache zugeordnet
werden können? Potentielle Kandidaten wären langsame
Erdbeben auf der Rheingrabenverwerfung.
Hintergrund: Mit dem Pinatubo-Signal hat das BFO seine
Leistungsfähigkeit bewiesen, transiente langperiodische Signale
zu detektieren, die anderen Stationen verborgen bleiben.
Die Leistungsfähigkeit des BFO in dieser Hinsicht beruht
insbesondere auf der Redundanz durch den Betrieb
mehrerer Sensoren. Signale, die nur auf der Registrierung
eines Sensors enthalten sind, sind vermutlich instrumentelle
Störungen. Die Registrierung eines Signals mit mehreren
Sensoren gleichzeitig ist ein Indiz für eine Signalquelle in
der Erde oder in der Atmosphäre. Dass ein Signal nicht lokal
im Umgebungsgestein des Stollens erzeugt wurde, kann
nur durch den Vergleich mit anderen Stationen (z.B. J9 im
Elsass) nachgewiesen werden. Die Suche in den Registrierungen
anderer Stationen ist aber leichter, wenn das Signal
bereits am BFO detektiert wurde. BFO ist vermutlich die einzige
Station, die langperiodisch so empfindlich ist, dass sie
in der Lage sein könnte langsame Erdbeben im Rheingraben
zu detektieren.
Stand der Forschung: Imanishi et al. (2004) behaupten in
diesem Zusammenhang mit mehreren SGs in Japan nachgewiesen
zu haben, dass ein durch ein Beben verursachter
bleibender Versatz in der Schwere auch noch in grosser
Entfernung detektiert werden kann. Es bestehen jedoch
Zweifel, denn solche Versätze werden regelmässig bei einer
Übersteuerung des Gravimeters, wie z.B. beim Durchgang
der direkten Rayleighwelle, verursacht. Diese Zweifel
würden bei stillen Erdbeben nicht auftreten, da diese starken
Signale per Definition nicht erzeugt werden.
Mit dem alten Datensatz soll ein Detektor entwickelt werden,
den wir dann auf die SG-Daten anwenden.
Durch die Beschaffung eines Doppelkugelgeräts können instrumentelle
Störungen von stillen Beben diskriminiert werden.
IIIe Tektonische Bewegungen im Oberrheingraben
Fragestellung: Wirken sich die tektonischen Bewegungen
im Oberrheingraben auf Strain, Tilt- und Schweremessungen
am BFO aus?