Aus der Sammlung seismologischer/geophysikalischer Instrumente
Supraleitendes Gravimeter CD-034
(Foto Thomas Jahr)

Dr. Thomas Jahr
Thomas.Jahr@uni-jena.de

Institut für Geowissenschaften
Lehrbereich für Angewandte Geophysik 
Burgweg 11
07749 Jena

nicht öffentlich -
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Wenn sich das Schwerefeld ändert

01.05.2014
Das Geodynamische Observatorium Moxa der Friedrich-Schiller-Universität Jena (Lehrstuhl für Allgemeine Geophysik, Frau Prof. Dr. Nina Kukowski, Institut für Geowissenschaften) liegt etwa 30 km südlich von Jena am Rand des Thüringer Schiefergebirges nahe der kleinen Ortschaft Moxa bei Pößneck. Vor genau 50 Jahren wurde das Geodynamische Observatorium Moxa, zunächst nur als seismologische Station, gegründet, so dass wir im Mai 2014 das 50ste Jubiläum im Rahmen eines Festkolloquiums festlich würdigen können.Das Geodynamische Observatoriums Moxa - Die Gebäude sind genau nordsüd ausgerichtet (oben = nord). Der Stollen reicht ca. 60m nach Osten (rechts) in den Berg hinein und verläuft dann noch ca. 30m nach Süden. In diesem Bereich ist die Bodenunruhe und der Einfluss meteorologischer Signale ganz besonders gering - es herrschen ideale Bedingungen für hochauflösende geodynamische Langzeitbeobachtungen.Die besonders ruhige Lage fernab von Industrie und Verkehr ermöglichte in den 1990er Jahren den Ausbau der Station zu einem Observatorium, in dem nun auch geodynamische Langzeitbeobachtungen von hochauflösenden Deformations- und Schwerefeldänderungen stattfinden. Die aufgezeichneten Signale umfassen einen sehr großen Periodenbereich, der von Bodenbewegungen infolge von starken, weit entfernten Erdbeben (einige Sekunden bis Minuten über die Erdeigenschwingungen nach großen Erdbeben (ab ca. 3 Minuten) bis zum Chandler Wobble (ca. 430 Tage) reicht. Für die längeren Perioden werden zunehmend hydrologische Signale und deren Einflüsse auf die Langzeitbeobachtungen untersucht.Mit Gravimetern können sehr kleine Schwerefeldänderungen, die beispielsweise durch die Gezeiten der festen Erde oder die Erdkernresonanz hervorgerufen werden, beobachtet werden. Für die Beobachtung dieser sehr langen Perioden (saisonal und länger) werden supraleitende Gravimeter (SG) eingesetzt, bei denen eine Kugel in einem extrem stabilen Magnetfeld, das unter supraleitenden Bedingungen erzeugt wird, schwebt. Diese Gravimeter sind so empfindlich, dass sie die Schwerefeldänderung messen könnten, die durch die Masse einer vorbeilaufenden Katze erzeugt wird. Im Observatorium Moxa registriert seit 1998 das supraleitende Gravimeter CD-034.


Die in Moxa beobachteten Schwereänderungen zeichnen sich - auch im weltweiten Vergleich - durch ein besonders großes Signal/Rausch-Verhältnis im Gezeitenband und speziell auch für die Perioden von 200-600 Sekunden aus. Werden alle bekannten Signale, also die Gezeiten, der Luftdruckeinfluss und die Polbewegung, d.h. der Schwereeffekt, der durch die Bewegung der Figurenachse der Erde um die Rotationsachse entsteht, abgezogen, ergibt sich die residuale Schwerevariation, die von lokal wirkenden, hydrologischen Massevariationen hervorgerufen werden. Eine lokale Hydrokorrektur erforderte die enge Zusammenarbeit mit Hydrologen, wobei das vorrangige Ziel die Quantifizierung lokaler hydrologischer Signale darstellt. Wird die beobachtete Schwereänderung hydrologisch korrigiert, lässt sich eine gute Korrelation mit entsprechenden Satellitendaten herstellen. D.h. einerseits können wir das Schweresignal benutzen, um hydrologische Modelle zu validieren, andererseits können die hydrologisch korrigierten Schweredaten für die Untersuchung der o.g. globalen Effekte genutzt werden. Ein weiteres Forschungsprojekt zu diesem Thema befindet sich zur Zeit in Vorbereitung.

Supraleitendes Gravimeter SG-CD-034 im Geodynamischen Observatorium Moxa (der Durchmesser des grünen Gestells beträgt ca. 1 m)

Dr. Thomas Jahr