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Seismische Aktivität wird bislang meist nur punktuell erfasst, und gerade über die geologischen Prozesse bei kleineren Erdbeben existieren nicht viele Daten aus dem Untergrund. Das möchte das Team um Prof. Dr. Rebecca Harrington, Leiterin der Abteilung Hydrogeomechanik an der RUB, ändern. Bereits existierende Glasfaser-Kabel, die sich für die Kommunikationsinfrastruktur über die ganze Welt erstrecken, wollen die Forscherinnen und Forscher für die Überwachung von seismischer Aktivität nutzbar machen. Die VolkswagenStiftung fördert den Ansatz im Rahmen ihrer Initiative „Momentum ‒ Förderung für Erstberufene“ mit rund 800.000 Euro für sechs Jahre. Die Arbeiten beginnen voraussichtlich im September 2021.

In dem Forschungsvorhaben soll das sogenannte Distributed Acoustic Sensing Einsatz finden, eine Methode, die sich gerade in der Erdbebenforschung etabliert. Sie ermöglicht es, mit hoher Auflösung zu verfolgen, wie sich das Spannungsgefüge in der Umgebung von geologischen Verwerfungen entwickelt und wie geologische Verwerfungen versagen – was die Ursache für Erdbeben ist.

Glasfaser-Kabel als seismische Sensoren

Für die Methode schickt das Team gepulstes Laserlicht an einem Ende in das Kabel und zeichnet gleichzeitig eine Art Echo dieses Lichtstrahls auf. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ermitteln dabei die Phasenverschiebung und Streuung, die das Licht auf seinem Weg durch den Untergrund erfährt. Aus diesen Parametern können sie auf seismische Ereignisse im Untergrund zurückschließen.

So entsteht ein großflächiges und kostengünstiges Sensornetzwerk, das entlang der Glasfaser-Kabel alle paar Meter einen Messpunkt besitzt. „Eine solche räumliche Auflösung auf einer so großen Fläche wäre mit den Standardmethoden zur Erdbebenbeobachtung vermutlich unmöglich zu erreichen“, sagt Rebecca Harrington.