Weigelt, Matthias

Open Repository and Bibliography - Luxembourg

HYDROLOGISCHE EFFEKTE IN DER TERRESTRISCHEN GRAVIMETRIE Matthias Weigelt weigelt@gis.uni-stuttgart.de 18.11.2011 TexPoint fonts used in EMF.  Read the TexPoint manual before you delete this box.: AAAAAAA oder … 2   oder … 3 Gravimeter  oder … 4 Gravimeter Seismologische Station Membach Belgien  oder … 5 Gravimeter Seismologische Station Membach Belgien Staufen  im Breisgau  oder … 6 Gravimeter Seismologische Station Membach Belgien Staufen  im Breisgau Pyramiden von Gizeh Inhalt • Gravimetrie • Hydrologische Einflüsse • Anwendungsbeispiele 7 GRAVIMETRIE Methoden der Schweremessung 9 SLR Schwerefeld- missionen Satelliten- altimetrie Gravimetrie Relativ Supercon-ducting Absolut Feder Pendel Freifall satellitengestützt terrestrisch Dynamisch Airborne Shipborne Terrestrisch Statisch Terrestrisch Absolute Gravimetrie - Freifallmethode • Distanzmessung per Laserinterferometrie • Zeitmessung mit Atomuhr • Genauigkeit:   Grundgleichung: 10 © micro-g Relative Gravimetrie - Federmethode Prinzip einer generalisierten Hebel-Feder-Waage:  • Bestimmung von Schweredifferenzen • Messung von Positionsänderungen • Drift:   • Genauigkeit:   11 © Scintrex © Scintrex Relative Gravimetrie - Federmethode Prinzip einer generalisierten Hebel-Feder-Waage:  • Bestimmung von Schweredifferenzen • Messung von Positionsänderungen • Drift:   • Genauigkeit:   12 © Scintrex © Scintrex Supraleitende Gravimetrie 13 • Gruppe der relativen Gravimeter • Messung der magnetischen Rückstellkräfte, um eine Testmasse in Schwebung zu halten • Aufbau häufig in Minen oder unterirdischen Bunkern • Drift:  • Genauigkeit: Externe Masseneinflüsse AG RG SG Gezeiten (Drittkörperkräfte) Deformationen durch Gezeiten Ozeangezeiten 10 cm 50 cm 1 mm Atmosphärischer Luftdruck 3 mbar 15 mbar 0.03 mbar Hydrologie 2,5cm 12,1cm 0.2mm    in Böden Multiplikation mit der Porosität: 14 HYDROLOGISCHE EFFEKTE Hydrologie 16 Grundwasser Bodenfeuchte Ungesättigte Zone Gesättigte Zone Oberflächen-wasser Eis Atmosphärisches Wasser Vegetation Wassertransporte – z.B. Atmosphäre 17 Niederschlag Evaporation Transpiration Sublimation Aufnahme Schnee Transport Wassertransporte – z.B. Atmosphäre 18 Niederschlag Evaporation Transpiration Sublimation Aufnahme Schnee Transport Wassertransporte – z.B. Atmosphäre 19 Niederschlag Evaporation Transpiration Sublimation Aufnahme Schnee Transport Hydrologie – z.B. Bodenfeuchte 20 Evaporation Aufnahme Transport Infiltration Versickerung Schmelze Hydrologie – z.B. Bodenfeuchte 21 Evaporation Aufnahme Transport Infiltration Versickerung Schmelze Hydrologie – z.B. Bodenfeuchte 22 Evaporation Aufnahme Transport Infiltration Versickerung Schmelze Massentransporte 23 Niederschlag Transpiration Sublimation Schnee Evaporation Oberflächen-abfluss     Versickerung    Infiltration Schmelze Grundwasser-aufnahme Grundwasser-abfluss Abfluss  Aufnahme   nach Creutzfeldt 2010 Schwereeinfluss 24 Bodenfeuchte Schwereeinfluss 25 Bodenfeuchte Δg Schwereeinfluss 26 Bodenfeuchte Schwereeinfluss 27 Bodenfeuchte Δg ? Newton + Deformation 28 Potentialfläche P Oberfläche g Newton + Deformation 29 Potentialfläche P Oberfläche g Newton + Deformation 30 Potentialfläche Oberfläche P g Newton + Deformation 31 Potentialfläche Oberfläche P g Newton + Deformation 32 Potentialfläche Oberfläche P g mit Räumliche Skalen für   Gebiet Skala Schwere lokal < 10 km Direkter Effekt regional < 600 km  - global > 600 km Indirekte Effekte + Auflasten  33 • nach einer Studie von Llubes et al. (2004) • Unterteilung in drei Gebietsgrößen • Richtlinie für Absolut- und (transportable) Relativgravimeter Räumliche Skalen für   Gebiet Skala Schwere lokal < 10 km Direkter Effekt regional < 600 km Direkter Effekt + Indirekte Effekte + Auflasten  global > 600 km Direkter Effekt + Indirekte Effekte + Auflasten  34 • nach einer Studie von Llubes et al. (2004) • Unterteilung in drei Gebietsgrößen • Richtlinie für Supraleitende Gravimeter ANWENDUNGSBEISPIELE Supraleitende Gravimetrie – Station Membach • Studie von Van Camp et al. (2006) • Untersuchung des Einflusses hydrologischer Effekte auf Messungen eines supraleitenden Gravimeters • Anwendung im Sinne einer Korrektion an die Messungen  • Residuen nach Abzug aller bekannten Störeffekte  36 Lokale Modellierung Zusätzliche Messungen: • Wasserstände von Wasserreservoirs • Niederschlagsmengen • Lokale Petrologie mittels Tomography • Bodenfeuchte • Digitales Geländemodell 37 Supraleitende Gravimetrie – Station Membach 38 Supraleitende Gravimetrie & Hydrologie 39 • Studie von Creutzfeld (2010): Kalibration von hydrologischen Modellen mittels supraleitender Gravimetrie • Vorteil: Kalibration mit integralem Signal • Nachteil: Trennung von Quellen und Variationen einzelner Komponenten nicht möglich Supraleitende Gravimetrie & Hydrologie 40 • Studie von Creutzfeld (2010): Kalibration von hydrologischen Modellen mittels supraleitender Gravimetrie • Vorteil: Kalibration mit integralem Signal • Nachteil: Trennung von Quellen und Variationen einzelner Komponenten nicht möglich Geothermieunfall Staufen 41 Gipskeuper © WDR Geothermieunfall Staufen 42 Gipskeuper © WDR Geothermieunfall Staufen 43 Gipskeuper © WDR Geothermieunfall Staufen - Schäden • Maximale Hebung: 30cm • 247 Häuser schwer beschädigt • Kosten 50+ Millionen Euro  44 Messkampagne Staufen 45 Ein hydrologischer Effekt der anderen Art … 46  Ein hydrologischer Effekt der anderen Art … 47 Theorie von Jean-Pierre Houdin (2002)  Ein hydrologischer Effekt der anderen Art … 48 Theorie von Jean-Pierre Houdin (2002) Messung in der unvollendeten Grabkammer 49 Gizeh – heute und damals 50   Gizeh – heute und damals 51  Gizeh – heute und damals 52 Messung Zusammenfassung • Gravimeter sind heutzutage in der Lage, hydrologisch induzierte Massentransporte zu messen. • Die hydrologischen Teilsysteme haben ein komplexe Interaktionen, die noch nicht (vollständig) verstanden sind. • Someone‘s noise is another one‘s signal. • Hydrologische Phänomene sollten/können nicht unabhängig von ihrer Umgebung betrachtet werden.  54 

Hydrologische Effekte in der terrestrischen Gravimetrie

http://orbilu.uni.lu/bitstream/10993/14355/1/Weigelt2011e.pdf

Hydrologische Effekte in der terrestrischen Gravimetrie

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Open Repository and Bibliography - Luxembourg