Geoscience Reference
In-Depth Information
zerrungsfrei aufgezeichnet werden können. Der Dynamik-
bereich bezieht sich auf die Energiedichte des Signals und
giedichte). Da die Energiedichte proportional zum Quadrat
tude). Somit entspricht beispielsweise ein Dynamikbereich
von
100
db
D 20
log
10
(Amplitude), also
5
db
D
log
10
(Am-
plitude) einer Variation über einen Bereich von 10
5
in der
Amplitude.
Moderne Breitbandseismometer besitzen eine hohe Emp-
findlichkeit über einen großen Dynamikbereich. Dies wird
durch die oben beschriebene Kraft-Rückkopplung erreicht,
die proportional zur Auslenkung der trägen Masse ist und
diese im Wesentlichen unterbindet. Die Rückstellkraft ist
proportional zur Bodenbeschleunigung. Durch Integration
über die Zeit erhält man ein zur Geschwindigkeit pro-
portionales Signal. Abbildung
3.19
zeigt einen Vergleich
kurz-, lang- und breitbandiger Seismogramme und die Dy-
namikbereiche der entsprechenden Seismometer (Breitband:
120 db-140 db, entsprechend einem Amplitudenbereich von
10
6
-10
7
).
Zunehmend werden weltweit mehrere gleichartige Seis-
mometer in Feldern
(arrays)
einer Ausdehnung von einigen
bis zu einigen zehn Kilometern zu seismischen Richtan-
tennen zusammengeschaltet. In Deutschland werden seit
1976 das Gräfenberg-Array bei Erlangen und seit 1992 das
GERESS-
(German Experimental Seismic System)
Array bei
Freyung im Bayerischen Wald betrieben (Stationen GRFO
Stationen. Mit Hilfe solcher seismischen Antennen kann die
Richtung bestimmt werden, aus der ein Erdbeben eintrifft.
Weiter bewirkt das Zusammenschalten der einzelnen Geräte
eine Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses. Seismi-
sche Antennen sind daher wichtige Elemente im weltweiten
Überwachungsnetz des Kernwaffenteststopp-Abkommens
Abb. 3.19
Oben
: Kurz- und langperiodische sowie breitbandige Si-
gnale;
Unten
: Bereiche der mit kurz- und langperiodischen sowie
breitbandigen Aufnehmern erfassbaren Beschleunigungen und typische
Beschleunigen und Perioden von Erdgezeiten und Erdbeben der Magni-
nem Kondensator) sowie einen kraftkompensierenden Mess-
wandler.
Zwischen den Resonanzfrequenzen der lang- und kurz-
periodischen Seismometer besteht eine Frequenzlücke zwi-
schen 100mHz bis 1Hz bzw. zwischen Perioden von 10 s
bis 1 s. In diesem Bereich liegt die allgegenwärtige seis-
mische Bodenunruhe
(microseisms)
mit ihren unterschiedli-
chen Quellen: Verkehr, Regen, Windwirkung auf Bäume und
vor allem das Anbranden von Sturmwellen sowie die Interfe-
renz von Tiefwasserwellen in der offenen See. Die Bodenun-
ruhe hat eine geringe Amplitude, kann aber so stark wie die
eines schwachen Fernbebens sein. Daher kann dessen Am-
plitude nicht selektiv verstärkt werden, ohne gleichzeitig das
Rauschen zu verstärken. Dieses Problem wird noch vergrö-
ßert durch die oben erwähnte Frequenzlücke. Als
Dynamik-
bereich
bezeichnet man den Bereich zwischen den stärksten
und schwächsten Signalen, die von einem Instrument ver-
3.2 Ausbreitung von Erdbebenwellen
Die von Erdbeben freigesetzte Energie variiert je nach Stär-
ke des Bebens von 10mJ-10 EJ. Zum Vergleich: Die 1945
auf Hiroshima abgeworfene Bombe setzte mit einer Ladung
eine Energie von etwa 63 TJ frei
18
. Starkbeben besitzen also
18
TNT-Äquivalent ist eine nicht mit dem SI konforme, aber weiter-
hin gebräuchliche Maßeinheit für die bei einer Explosion freiwerdende
Energie. Sie bezieht sich auf die gesamte freiwerdende Energie, nicht
nur auf die kinetische, welche zum Beispiel bei Atomwaffen deutlich
geringer sein kann als die Gesamtenergie. Daher ist die Sprengkraft nur
bedingt mit der einer entsprechenden Menge des Sprengstoffs TNT ver-
gleichbar. TNT-Äquivalent wird verwendet zur Angabe der Sprengkraft
von militärisch und zivil verwendeten Sprengstoffen sowie allgemein
