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24.04.2014 :: English :: Druckversion
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Automatische, echtzeitnahe Bestimmung von ko-seismischen Bodenbewegungen (Ground Tracking System)

Die Stärke (Magnitude) und der Ort (Epizentrum + Tiefe) eines starken Erdbebens lassen sich mit der Messtechnik und den Methoden der Seismologie schnell und genau bestimmen. Wie und in welchem Maße dabei die Erdoberfläche im Bereich des Erdbebens verformt (deformiert) wurde, kann mit Hilfe der Seismologie bisher nur abgeschätzt, nicht aber genau bestimmt werden. Für die in der Tsunami-Frühwarnung wichtige, schnelle Beantwortung der Frage, ob ein Erdbeben einen Tsunami ausgelöst hat, ist aber gerade die Kenntnis dieser ko-seismischen Deformationen besonders relevant. Hier helfen die GPS-Messtechnik (GPS-Stationen) und ein spezielles Auswertungssystem, mit denen Bodenbewegungen an der Erdoberfläche erkannt und genau bestimmt werden können. Im Zusammenspiel mit anderen Techniken (z.B. Simulationen zur Überflutung bedrohter Gebiete auf Basis der Messergebnisse) kann damit die Zuverlässigkeit von Tsunami Frühwarnungen deutlich verbessert werden.

Im Rahmen des Projektes GITEWS wurde vom GFZ ein automatisch arbeitendes System zur Bestimmung von Bodenbewegungen bzw. ko-seismischer Deformationen entwickelt. Es stützt sich auf ein GPS-Prozessierungssystem zur automatischen, nahe Echtzeit-Verarbeitung der an GPS-Stationen in und um Indonesien kontinuierlich gemessenen Daten. Dieses am indonesischen Warnzentrum als Ground Tracking System eingeführte System kann weniger als 3 Minuten nach einem starken Erdbeben erste Werte (3D Versatzvektoren) für relevante, d.h. insbesondere nahe dem Erdbeben gelegene Standorte mit GPS-Instrumenten liefern, die im weiteren Verlauf alle 2 Minuten aktualisiert werden.

Genaue Informationen über mögliche Bodenbewegungen werden auch für die Standorte von Pegelstationen geliefert, die aus diesem Grund i.d.R. mit GPS-Geräten ausgerüstet sind. Hat sich der Standort einer Pegelstation z.B. während eines Erdbebens verändert, so müssen die dort gewonnenen Messwerte zu Wasserspiegelhöhen korrigiert oder für Frühwarnzwecke verworfen werden. Für die Datenverarbeitung der auf GITEWS-Bojen gemessenen GPS-Daten stellt das System sicher, dass Bewegungen von als Bezugspunkten genutzten GPS-Stationen an Land erkannt werden und in der Folge andere GPS-Stationen als Bezugspunkte gewählt werden können.

GPS-Stationen messen vertikale und horizontale Bewegungen (rote Pfeile) auf tektonischen Platten während eines Erdbebens (rote Sterne, 3 mögliche Szenarien skizziert) und helfen so, die Abschätzung einer potentiell resultierenden Tsunamigefahr zu verbessern. Die Fälle b)und c) können nur mit einem hinreichend dichten Stationsnetz (z.B. inklusive GPS 3) unterschieden werden.