Bundesamt für Kartographie und Geodäsie

Meilensteine in der Geophysik 1/4

Erster Nachweis von Bewegungen der Erdoberfläche durch Laserentfernungsmessung zum Satelliten LAGEOS (1976)

Die Messungen am Geodätischen Observatorium Wettzell dienen primär dazu, globale Referenzsysteme zu realisieren und Erdrotationsschwankungen zu beobachten. Aber neben diesen geodätischen Anwendungen spielen die Messergebnisse auch in der Geophysik eine wichtige Rolle, was zeigt wie wichtig interdisziplinäre Zusammenarbeit ist.

Ein kürzlich erschienener Artikel von Thomas Forbriger, Henriette Sudhaus und Walter Zürn* führt Meilensteine in der Geophysik der letzten 140 Jahre auf. Darunter sind vier Meilensteine, zu denen Techniken wie sie in Wettzell betrieben wurden und werden, aber auch Beobachtungen bzw. Entwicklungen aus Wettzell selbst maßgeblich beigetragen haben.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts stellte der deutsche Wissenschaftler Alfred Wegener die Theorie der Kontinentalverschiebung auf. Nach ihr sind die Kontinente auf der Erde in Bewegung. Zu Anfang von seinen Kollegen belächelt, zeigten sich mit der Zeit immer mehr geologische und geophysikalische Forschungsergebnisse, die für seine Theorie sprachen. Aus ihr entwickelte sich in den 50er Jahren das Konzept der Plattentektonik.

Der erste Nachweis, dass sich die Kontinente bewegen, gelang aber erst 1976 mithilfe der Laserentfernungsmessung (Satellite Laser Ranging, SLR) zum Satelliten LAGEOS. Mit SLR-Messungen kann u. a. die Position der Messstation bestimmt werden. Forscher in Kalifornien verwendeten Messdaten von SLR-Stationen auf beiden Seiten der San-Andreas-Verwerfung und bestimmten die Positionen der Stationen in einem Abstand von zwei Jahren. An der San-Andreas-Verwerfung bewegen sich zwei Kontinentalplatten aneinander vorbei und verursachen regelmäßig größere Erdbeben (z. B. Magnitude 7,8 am 18.04.1906 mit katastrophalen Verwüstungen in und um San Francisco).

Die Standortbestimmung ergab, dass sich die Stationen innerhalb dieser zwei Jahre (1974 bis 1976) um 9±3 cm/Jahr aufeinander zu bewegt hatten. Dieser Wert ist etwas höher als der, den man aus heutigen Messungen an der San-Andreas-Verwerfung ableitet; es ist jedoch die erste Messung der Plattenbewegung überhaupt. In Wettzell befand sich zu diesem Zeitpunkt eine vergleichbare SLR-Station im Aufbau.

Der Fachartikel mit allen Meilensteinen ist hier zu finden (PDF, engl.): Milestones

* Thomas Forbriger, Henriette Sudhaus & Walter Zürn (2023): Milestones in precise Earth observation and their impact. Schriftenreihe “Geophysik im Wandel” 01/2023, Deutsche Geophysikalische Gesellschaft e.V., Hannover.