Gletscherseismologie

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Überblick über seismogene Prozesse in Gletschergebieten.
Abbildung 1: Überblick über seismogene Prozesse in Gletschergebieten. Nach Larose et al. (2015).

Gletscherseismologie ist eine junge jedoch sich schnell entwickelnde Forschungsrichtung. Robuste, tragbare und preiswertere seismische Instrumente lassen heutzutage Installation an und auf Gletschereis zu. Das seismische Wellenfeld umfasst ein Spektrum zwischen mehreren hundert Sekunden und mehreren hundert Hertz und bietet Einblicke in dynamische Prozesse, die nur schwer mit herkömmlichen Methoden untersucht werden können (Abbildung 1). Ein kürzlich erschienener Artikel von Podolskiy und Walter (2016) bietet einen Überblick über das Thema Gletscherseismologie.

Die Gruppe Gletscherseismologie der ETH Zürich forscht in mehreren Fachrichtungen, wobei mikroseismische Quellen am Gletscherbett eine wichtiges Thema sind. Häufig sind diese seismischen Quellen ein Ausdruck von plötzlichen Rutschungen des Gletschers, was auch "stick-slip" Bewegung genannt wird. Die Gruppe Gletscherseismologie untersucht diese stick-slip "Eisbeben" (Abbildung 2), um deren Rolle beim generellen Gletschergleiten besser zu verstehen. Nicht alle seismischen Untersuchungen haben bisher stick-slip Eisbeben nachgewiesen. Allerdings gibt es Hinweise für diese Beben in der Antarktis, in Grönland und auf verschiedenen alpinen Gletscher weltweit. Die Untersuchung der subglazialen Umgebung beinhaltet auch das hydraulische Abflusssystem. Hierbei haben sich seismische Messungen des Wassertremors als nützlich erwiesen.

Seismisches Netzwerk (Dreiecke), welches 2011 auf dem Grönlandeisschild installiert wurde. Die Eisdicke ist durch Farben im Hintergrund angezeigt. Stick-slip Seismogramme an verschiedenen Stationen, Eisflussrichtung und Herdmechanismen eines Bebens sind abgebildet.
Abbildung 2: Seismisches Netzwerk (Dreiecke), welches 2011 auf dem Grönlandeisschild installiert wurde. Die Eisdicke ist durch Farben im Hintergrund angezeigt. Stick-slip Seismogramme an verschiedenen Stationen, Eisflussrichtung und Herdmechanismus eines Bebens sind abgebildet. Nach Roeoesli et al. (2016).

Einige der bekanntesten Studien der Gletscherseismologie befassen sich mit Eisbergkalben. Das Abbrechen von Eisbergen ist seismologisch gesehen sehr "laut". Auf hohen Frequenzen (>1 Hz) kann Eisbergkalben auf Distanzen von bis zu 100 km detektiert werden (Abbildung 3). Die grössten Kalbungsereignisse in Grönland und der Antarktis stellen jedoch seismische Ereignisse dar, welche als Gletschererdbeben bezeichnet werden und auf tausenden von Kilometern detektiert werden können. Mit Kalbungsseismologie kann die Produktion von Eisbergen äusserst zeitgenau überwacht werden. Ausserdem werden dadurch Erkenntnisse über Prozesse erzielt, die eine wichtige Rolle bei gefährlichen instabilen Gletschern spielen (s. Projektseite).

Synchronisiertes Video und zeitgleich aufgezeichnete seismische Messungen eines Kalbungsereignisses am Yatseh Glacier, Alaska. Die Kalbungsfront is etwa 50 m hoch.
Abbildung 3: Synchronisiertes Video und zeitgleich aufgezeichnete seismische Messungen eines Kalbungsereignisses am Yatseh Glacier, Alaska. Die Kalbungsfront is etwa 50 m hoch. Nach Bartholomaus et al. (2012).

Literaturverzeichnis

Bartholomaus, T. C., Larsen, C. F., O'Neel, S., & West, M. E. (2012). Calving seismicity from iceberg–sea surface interactions. Journal of Geophysical Research: Earth Surface, 117(F4).

Larose, E., Carrière, S., Voisin, C., Bottelin, P., Baillet, L., Guéguen, P., Walter, F., Jongman, D., Guillier, B., Garambois, S., Gimbert, F. & Massey, C. (2015). Environmental seismology: What can we learn on earth surface processes with ambient noise?. Journal of Applied Geophysics, 116, 62-74.

Nettles, M., & Ekström, G. (2010). Glacial earthquakes in Greenland and Antarctica. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 38(1), 467.

Podolskiy, E. A., and F. Walter (2016), Cryoseismology, Reviews of Geophysics, 54, doi:10.1002/2016RG000526.

Roeoesli, C., Helmstetter, A., Walter, F., & Kissling, E. (2016). Meltwater influences on deep stick‐slip icequakes near the base of the Greenland Ice Sheet. Journal of Geophysical Research: Earth Surface.

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Gruppenfoto der Gruppe für Gletscherseismologie
Die Gruppe für Gletscherseismologie der ETH Zürich (ETH Zürich / Andreas Schlumpf).

Publikationen

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Thu Jun 29 09:15:35 CEST 2017
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