Brückenschlag zwischen Geodäsie und Seismologie zur verbesserten und automatisierten Untersuchung von Bruchvorgängen

• Antragstellerin: Dr. Henriette Sudhaus
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers ; Geodäsie, Photogrammetrie, Fernerkundung, Geoinformatik, Kartographie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 276464525

Erdbeben treten in der Regel an tektonisch gespannten Bruchzonen auf. Durch plötzliches Nachgeben des Gesteins werden seismische Wellen ausgelöst, welche weltweit eine Gefahr für die wachsende Gesellschaft darstellen. Aber auch langsames Rutschen entspannt Bruchzonen. Angenommen, die tektonische Spannung wäre uns bekannt, und wir könnten schnelle und langsame Brüche präzise vermessen, um etwaige Bruchdefizite auszumachen. Dann könnten wir mit Größe und Lage dieser Defizite abschätzen, wo mit wie starken Erdbeben zukünftig zu rechnen ist. Im übertragenen Sinne ist das vergleichbar mit dem Fund des Heiligen Grals!Die Bruchprozesse des seismischen Zyklus', verbunden mit dem Spannungsauf- und schrittweisem Abbau, können wir an einigen sehr aktiven Plattengrenzen beobachten, erkauft mit dichten, teuren multi-parametrischen Stationsnetzen. Besonders gewinnbringend erwies sich hier die Kombination von seismischen und geodätischen Sensoren, um sowohl dynamische als auch statische Bodenbewegungen bei Brüchen zu messen. Auf der Graljagd haben wir jedoch auf stark fokussierende Beobachtungen und fein abgestimmte Analysen gesetzt und dabei global anwendbare Verfahren und konsistente Datenintegration vernachlässigt. Quantitative Fehlerbetrachtung ist so unüblich wie mehrdeutige Ergebnisse häufig. Auch ob sich gewonnene Erkenntnisse auf sich langsamer verformende intrakontinentale Gebiete übertragen lassen, ist unklar.Um unser Wissen über Bruchvorgänge allgemein zu erweitern, schlage ich deshalb vor, die globale Beobachtung unabhängig von lokalen Netzwerken zu stärken: durch die Verwendung von teleseismischen Daten und geodätischen Daten von satellitengestütztem interferometrischen Synthetischen Aperture Radar (InSAR). InSAR ist eine äußerst potente Messtechnik der Nahfeld-Bodenverformung, welche richtig integriert die Seismologie hervorragend ergänzt. Es bedarf dazu allerdings eines Analyseansatzes, der Wellenformen und InSAR-gemessene Oberflächenversätze konsistent verbindet. Ich möchte die kinematische Bruchmodellierung dahingehend verbessern und an neuen Standards arbeiten, hin zur präzisen, aber trotzdem robusten Bruchabbildung, verifiziert durch rigorose Fehlerfortpflanzungsanalyse und Unsicherheitsabschätzungen. So kann ich auch schnelle und langsame Brüche gemeinsam betrachten. Die neuen Standards sollen ferner quasi-automatisierbare Routinen ermöglichen, damit unsere Leistungsfähigkeit bei großen Datensätzen wächst.Ziel ist es vermehrt die genaue Lage und Dimension von Bruchflächen und den Bruchversatz zu bestimmen. Weiterhin möchte ich robuste Werte zur Auflösung und der natürlichen Bandbreite von Brucheigenschaften erhalten, die bisher unzureichend bekannt sind, und die Skalierung von schnellen und langsamen Brüchen untersuchen. Mit diesen Angaben werden bessere Gefährdungsanalysen möglich. Mit integrativen Methoden und besseren, robusteren Ergbebnissen könnten wir ein neues Zeitalter der globalen Seismologie jenseits der Magnitude einläuten.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen
• Internationaler Bezug: Großbritannien, Saudi-Arabien
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Juliet Biggs; Professor Dr. Fabrice Cotton; Professor Dr. Torsten Dahm; Professor Dr. Jörg Ebbing; Dr. Sebastian Heimann; Professor Dr. Sigurjon Jonsson, Ph.D.; Professor Dr. Frank Krüger; Professor Dr. Paul Martin Mai; Professor Dr. Tim Wright