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Projekt
Methodik und Datenerfassung für Multi-Offset-Georadar: Von der Modellierung bis zur Anwendung fortgeschrittener multiskaliger Vollwellenforminversion.
Antragsteller
Giacomo Roncoroni, Ph.D.
Fachliche Zuordnung
Physik des Erdkörpers
Förderung
Förderung seit 2025
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 575570494
Das Projekt MAMMA MIA zielt darauf ab, die Untergrundabbildung in arktischen Regionen durch die Entwicklung fortschrittlicher Multi-Offset-Ground-Penetrating-Radar-Techniken (MO-GPR) erheblich zu verbessern. Das Hauptziel besteht darin, die Verteilung von Flüssigkeiten im oberflächennahen Untergrund der Arktis zu charakterisieren, was für das Verständnis der Permafroststabilität und der Wechselwirkungen mit dem Klima von entscheidender Bedeutung ist. Das Projekt adaptiert etablierte seismische Explorationsmethoden aus der Öl- und Gasindustrie. MAMMA MIA ist in vier integrierte Arbeitspakete (WPs) unterteilt: WP1 konzentriert sich auf die Entwicklung von leistungsstarken 2-D-Full-Waveform-Inversion (FWI)- und Reverse-Time-Migration (RTM)-Codes, die auf die Bedingungen in der Arktis zugeschnitten sind und sich auf seismische Inversionstechniken stützen, die in der Industrie erfolgreich eingesetzt werden. WP1 wird Software liefern, die anhand realer GPR-Datensätze aus der Arktis validiert wird, um die praktische Anwendbarkeit sicherzustellen. WP2 befasst sich mit den Herausforderungen der GPR-Datenqualität und Inversionsstabilität mittels fortschrittlicher Deep-Learning-basierter Signalverarbeitungsmethoden in Verbindung mit klassischen Algorithmen. Dazu gehört die Entwicklung von DL-Modellen zur Verbesserung niederfrequenter Datenanteile, zur Reduzierung von Rauschen und zur Verbesserung der Genauigkeit von Startmodellen. Techniken wie Long Short-Term Memory (LSTM )-Neuralnetzwerke und Faltungsmodelle werden mit Felddaten validiert, um eine robuste Leistung sicherzustellen. WP3 erweitert die entwickelten 2D-Methoden zu einem skalierbaren 3D-FWI-Framework, das für Hochleistungsrechnerinfrastrukturen (HPC) optimiert ist. Das WP umfasst Speicheroptimierungsstrategien wie Wellenfeldrekonstruktion und Komprimierungstechniken, um große Datensätze effizient zu verarbeiten. WP4 entwickelt und optimiert Aquisitionsroutinen für MO-GPR. Erste dedizidierte Feldkampagnen in Deutschland werden wichtige Datensätze liefern, um jeden methodischen Fortschritt von WP1 bis WP3 zu validieren, und dienen als vorläufige Validierung vor dem Einsatz in logistisch komplexen arktischen Umgebungen. Die Aquisitionsstrategien werden rigoros getestet und im Hinblick auf Arbeitseffizienz und hochauflösende Resultate optimiert. Ein endgültiger 3D-MO-GPR-Datensatz wird im Rahmen dieses WP in Deutschland erfasst, um die Skalierbarkeit und Anwendbarkeit dieser fortschrittlichen 3D-Techniken zu validieren und zu demonstrieren. Der erfolgreiche Abschluss des Projekts wird zu Open-Source-Softwarelösungen, verbesserten Aquisitionsstrategien und wissenschaftlich validierten Inversionsmethoden führen, die die Möglichkeiten der Erforschung des arktischen Untergrunds erheblich verbessern und eine nachhaltige Entwicklung der Arktis unterstützen.
DFG-Verfahren
Sachbeihilfen
Internationaler Bezug
Norwegen, USA
