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Monitoring der Deformation des Meeresbodens und Risikoabschätzung für Hangrutschungen mittels Fluiddrucks und anderer Parameter (Nizza, Ligurischer Kontinentalrand)

Antragsteller Professor Dr. Achim Kopf
Fachliche Zuordnung Paläontologie
Mineralogie, Petrologie und Geochemie
Physik des Erdkörpers
Förderung Förderung von 2017 bis 2023
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 390994250
 
Erstellungsjahr 2022

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Das Mittelmeer ist von großen Naturgefahren betroffen (Erdbeben, Erdrutsche, Tsunamis usw.). Für die Umgebung des Untersuchungsgebiets vor Nizza sind das Erdbeben von 1887 und seine 2 m hohe Tsunamiwelle sowie die submarine Hangrutschung von 1979 und ihr lokaler Tsunami von weniger als 2 m Höhe zwei relativ aktuelle Beispiele, die erhebliche Schäden an Infrastrukturen und Bevölkerung verursacht haben. Auf lokaler Ebene weist das Untersuchungsgebiet einen potenziell instabilen Hang auf, wobei Faktoren wie eine hohe Seismizität, eine hohe hydraulische Belastung durch küstennahe Aquifere, das Vorhandensein so genannter wenig scherresistenter Sedimentschichten, hohe Sedimentationsraten und erhebliche anthropogene Veränderungen (an den Ufern des Var und im Bereich des Flughafens Nizza) die Stabilität episodisch beeinträchtigen. Ein Ereignis, das mit der Rutschung von 1979 vergleichbar ist, könnte heute erneut ausgelöst werden, wenn verschiedene Faktoren zusammenspielen. In diesem Zusammenhang haben wir die Gefahren analysiert, die mit der Verformung von Unterwassersedimenten unter der Einwirkung von Porenwasserdruck und seismischen Erschütterungen verbunden sind. Die Abschätzung, wo und wann ein submariner Hangrutsch auftreten könnte, ist umso wichtiger, als die Stadt Nizza mit mehr als einer halben Million ständiger Einwohner und Millionen von Touristen, die sie das ganze Jahr über besuchen, eines der größten Wirtschaftszentren Frankreichs ist. Hauptziel des Projekts war die Analyse der Kopplung zwischen Sedimentverformung und externen Faktoren wie Flüssigkeitsdruck und Seismizität, deren Auswirkungen in-situ am Meeresboden beobachtet wurden. Zu diesem Zweck wurden im Laufe des Projekts verschiedene Instrumente entwickelt oder angepasst und eingesetzt. IFREMER entwickelte ein neues In-situ-Instrument namens "TIPS" (Temperatur-, Neigungs- und Drucksensoren) zur Messung der Entwicklung von Porendruck, Temperaturen und Verformungen der oberflächlichen Sedimentsäule (< 35 m unter dem Meeresboden). MARUM hat eine Langzeitlanze, eine sogenannte Seismo-Piezometer-Sonde, gebaut und eingesetzt, die ein 3-Komponenten-Seismometer mit einer mehrstufigen Porendruckmessung kombiniert. Das MARUM baute auch einen Lander mit der KATARINA Radon (Rn) Sonde von HCMR-HORST aus Griechenland und einer CTD, die eingesetzt wurde, um das Austreten von Süßwasser durch die unterseeischen Sedimente zu identifizieren und zu quantifizieren. Schließlich setzte GEOAZUR die seismologische Station PRIMA ein, die ein Guralp 360 s Breitbandseismometer beinhaltet. Wiederholte bathymetrische Vermessungen mit Fächerecholot, die im Rahmen des Projekts durchgeführt wurden, ermöglichten die Analyse der Entwicklung der Morphologie des Meeresbodens. Alle diese Beobachtungen und Daten dienten schließlich als Grundlage für Analysen der Hangstabilität, die mit numerischen 2D- und 3D-Berechnungen durchgeführt wurden. Die gewonnenen Daten bestätigen die Anfälligkeit des Unterwasserhangs vor dem Flughafen Nizza. Die PRIMA-Station zeigt einen signifikanten Verstärkungseffekt seismischer Wellen in den Oberflächensedimenten; geotechnische Analysen deuten darauf hin, dass es unter der Einwirkung eines Erdbebens der Stärke 6,3 in 25 km Entfernung von dem Gebiet zu einem Verflüssigungsbruch kommen könnte. Die erfassten Porendruckdaten zeigen saisonale Schwankungen, die sich auf die Stabilität des Kontinentalhangs auswirken können. Zwei im Juli 2021 installierte TIPS-Geräte, die an das EMSO-Ligure-Ozeankabel vor Nizza angeschlossen sind, liefern bereits die notwendigen Daten, um die Stabilität des Hangs nahe des Flughafens zu bewerten. Schwache Verformungen, die bei den bathymetrischen Untersuchungen in der Nähe eines der TIPS festgestellt wurden, deuten auf das Vorhandensein von Vorläufern hin, die auf einen bevorstehenden Rutschungsprozess hinweisen.

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