Glasfasern mit höherer Auflösung

Seismometer zeichnen Bodenbewegungen auf, aber die Ursache - also, ob etwa ein Auto vorbeigefahren ist oder die Erde gebebt hat - lässt sich aus diesen Daten nur erkennen, wenn die Fakten analysiert werden. "Aber wir wissen zum Beispiel, dass ein Auto ein ziemlich auffälliges Signal erzeugt, wenn es vorbeifährt. Wir können das mit der Faser verfolgen", erklärt Jousset den Vorteil der Glasfaser. "Eine der interessantesten Eigenschaften dieser Faser ist, dass wir räumlich sehr dicht über Dutzende von Kilometern messen können."

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Der zweite Vorteil der Glasfaser gegenüber konventionellen Seismometern ist, dass die Glasfasern empfindlich sind und auch sehr feine Signale erfassen können. So lassen sich kleinere Prozesse besser erkennen.

In einem Fall etwa hätten die Seismometer nur einige sehr kleine Signale aufgezeichnet, die sich kaum von der Vulkanaktivität absetzten. "Mit der Faser sahen wir, dass diese Ereignisse, dieser kleine Tremor, überall aufgezeichnet wurde", erzählt Jousset. "Niemand hatte diese kleinen Ereignisse zuvor gesehen."

Ein Tourist filmt Entgasungen

Eine Erklärung hatten die Forscher erst einmal nicht parat. Das Video eines Fremdenführers lieferte sie später nach: Er war am Krater und hatte hineingefilmt. "Wir sahen eine sehr kleine Entgasung des Vulkans", erzählt Jousset, "und wir konnten dies in 2,5 Kilometern Entfernung feststellen." Die Erkenntnisse von der Kampagne am Ätna hat das Team um Jousset und Currenti in der Fachzeitschrift Nature Communications beschrieben.

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Erstmals getestet hatte das GFZ-Team diese Technik in Island. "Die Idee war, einen großen Sensor zu bauen", erzählt Jousset. Dazu wollte das Team ein Kabel verlegen. "Man sagte uns, dass es sehr schwierig sei, in Basalt zu graben, und Island ist mit Basalt bedeckt." Die Lösung des Problems war einfach: Es gab bereits ein 15 Kilometer langes Glasfaserkabel, das zwei Geothermie-Kraftwerke auf der Halbinsel Reykjanes im Südwesten der Insel verband. Das konnte das Team für seine Experimente nutzen.

Damit konnten die Wissenschaftler Strukturen im Untergrund aufspüren, die mit den konventionellen Sensornetzen auf der Insel nicht identifiziert werden konnten. Dazu gehörten Verwerfungen und vulkanische Gesteinsgänge, sogenannte Dykes, wie das Team in einer Studie ebenfalls in der Fachzeitschrift Nature Communications beschrieb.

Karten und Messergebnisse stimmen überein

Auf die Erfahrungen aus Island konnte Jousset am Ätna zurückgreifen: "Als wir Signale auf dem Bildschirm sahen, sagte ich: Hier ist etwas mit größerer Amplitude, vielleicht eine Verwerfungszone, so wie wir sie in Island gesehen hatten.". Die Kollegen seien überrascht gewesen, als sie auf der geologischen Karte tatsächlich Verwerfungen fanden.

Jousset und Currenti sind aber nicht die einzigen, die Glasfaser einsetzen.

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 Erdbeben und Vulkanausbrüche: Glasfaserkabel als FrühwarnsystemDark Fibers für die Wissenschaft 
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