DMZ –WISSENSCHAFT ¦ P. Jungo
In der Erde und auf dem Meeresboden verlaufen Millionen Kilometer Lichtwellenleiter (LWL), besser bekannt als Glasfaserkabel. Dass sie enorme Datenmengen in kürzester Zeit übertragen können, ist allgemein bekannt. Weniger bekannt ist jedoch, dass sie sich auch für andere Anwendungen eignen – etwa zur Vorhersage von Erdbeben, Tsunamis und, wie aktuell demonstriert, von Vulkanausbrüchen.
Ein Forschungsteam um Zhongwen Zhan, Professor für Geophysik am California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena und Leiter des dortigen seismologischen Labors, hat gemeinsam mit isländischen Wissenschaftlern gezeigt, dass dies möglich ist. Den Forschenden gelang es, einen Vulkanausbruch auf der Halbinsel Reykjanes im Südwesten Islands vorherzusagen – einer Region, die sowohl stark besiedelt als auch vulkanisch besonders aktiv ist. Die Warnzeit betrug etwa 30 Minuten – genug Zeit, um Menschen und Tiere aus dem Gefahrenbereich zu bringen. Zhan ist überzeugt, dass künftig sogar noch längere Vorwarnzeiten erreichbar sind.
In Zusammenarbeit mit dem Telekommunikationsanbieter Ljósleiðarinn aus Reykjavik stattete Zhans Team ein rund 100 Kilometer langes Glasfaserkabel, das die Halbinsel durchquert, mit spezieller Messtechnik aus. „Die Installation verlief extrem schnell“, berichtet Jiaxuan Li, der bei Zhan promovierte und inzwischen Assistenzprofessor an der University of Houston in Texas ist. „Nach nur zehn Tagen war alles bereit – und schon etwa einen Monat später konnten wir mit unserem System den ersten Ausbruch vorhersagen.“
Die Methode nennt sich Distributed Acoustic Sensing (DAS), auf Deutsch etwa „verteilte akustische Sensorik“. Dabei wird kontinuierlich Laserlicht in das Glasfaserkabel eingespeist. Am Ende der Leitung wird das Licht analysiert: Bleibt seine Struktur unverändert, besteht keine Gefahr. Kommt es jedoch zu einer sogenannten Phasenverschiebung – also einer Veränderung in der Lichtwellenstruktur –, schlägt das System Alarm.
Eine solche Verschiebung entsteht, wenn das Kabel durch feine Erschütterungen in der Erde vibriert – ein typisches Anzeichen für bevorstehende vulkanische Aktivitäten. Das Kabel fungiert so praktisch als eine Aneinanderreihung tausender empfindlicher Sensoren, die selbst kleinste Vibrationen präzise erfassen können. Bereits zuvor hatten Forscher aus der Schweiz und von der University of Michigan diese Technik erfolgreich eingesetzt, um Erdbeben und Tsunamis zu prognostizieren.
Quelle:
CalTech/trendsderzukunft
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