Bundesamt für Kartographie und Geodäsie

Meilensteine in der Geophysik 3/4

Inbetriebnahme des 4-Komponenten-Ringlasers ROMY in Fürstenfeldbruck für die hochgenaue Erfassung von Rotationskomponenten seismischer Wellen (2016)

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.

In den Rohdaten des Ringlasers G können auch Erdbeben beobachtet werden. Wenn die Bewegung eines Punktes auf der Erde, wie sie von Erdbeben verursacht wird, vollständig beschrieben werden soll, braucht man Messungen der linearen Bewegungen in drei Richtungen: üblicherweise in Nord-Süd-Richtung, Ost-West-Richtung und vertikal zur Erdoberfläche. Aber es braucht auch die Rotation, die in den entsprechenden Richtungen stattfindet.

Klassische Seismometer können nur lineare Bewegungen aufzeichnen. Die Rotationen sind meist unbekannt. Untersuchungen mit dem Ringlaser G am Geodätischen Observatorium Wettzell, der nur eine Rotationskomponente messen kann, zeigen das Potential, das solche Messungen für die Seismologie haben. An Abbildung 2 kann man sich das veranschaulichen. Hier sind die Seismogramme eines Bebens in Japan des Ringlasers 'G' (blau) und der Nord-Süd-Komponente des Seismometers (rot) gegenübergestellt. Obwohl es sich um dasselbe Beben handelt, ist der Charakter der Kurven sehr unterschiedlich. Das bedeutet, dass diese Messungen unterschiedliche Informationen über die vom Beben verursachte Bodenbewegung enthalten. Kombiniert man diese Informationen, kann u. a. das Verständnis für den Erdbebenherd und den Aufbau des Erdinnern verbessert werden.

Schematischer Aufbau des ROMY-Ringlasersystems Abbildung 2: Aufbau des ROMY-Ringlasersystems

Daraus entstand das Vorhaben am Geophysikalischen Observatorium Fürstenfeldbruck (Ludwig-Maximilians-Universität München), ein System aus vier dreieckigen Ringlasern mit jeweils zwölf Metern Seitenlänge aufzubauen, das alle Rotationskomponenten aufzeichnen kann. Die Ringlaser sind wie ein auf der Spitze stehender Tetraeder aufgebaut (siehe Abbildung 3). Das Projekt bekam den Namen ROMY (ROtational Motions in SeismologY).

ROMY ermöglichten im Wesentlichen die Experten vom Geodätischen Observatorium Wettzell, die viel Erfahrung durch den von ihnen entwickelten 'G'-Ringlaser mitbrachten.

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.