Gletscherüberwachung mit Glasfaserkabeln
Mit dem Glasfaserkabel lassen sich ganze Gletscher überwachen. Der Seismologe Fabian Walter ist der Erste, der die Technik auf Gletschern einsetzt.
Das Wichtigste in Kürze
- Das Glasfaserkabel führt zu neuen Möglichkeiten in der Gletscherüberwachung.
- Seismologe Fabian Walter zeigt die gute Eignung des Glasfaserkabels in einer Studie auf.
- Die Studie wurde auf dem Rhonegletscher im Kanton Wallis durchgeführt.
Durch die Messungen kleinster Erschütterungen kann die Entwicklung von Gletschern besser verstanden und eine mögliche Gefahr abgewandt werden. SNF-Förderprofessor Fabian Walter schlägt hierfür nun ein neues Instrument vor: das Glasfaserkabel. Damit lassen sich ganze Gletscher überwachen – selbst in abgelegenen Regionen.
Gletscher sind ständig in Bewegung und werden daher überwacht. Aufschluss über ihre Entwicklung geben beispielsweise Satellitenbilder. Seismometer ermöglichen es den Forschenden, in den Gletscher hineinzuhören, um mehr über seine Bewegungen zu erfahren. Allerdings ist die Anzahl der Messpunkte auf den Gletschern meist unzureichend.
Fabian Walter, SNF-Förderprofessor an der ETH Zürich, hat gezeigt, dass sich auch Glasfaserkabel zur Überwachung von Gletschern eignen. Im Gegensatz zu Seismometern liefern sie nicht nur mehr Messpunkte, sondern sind auch einfacher zu installieren. So ermöglichen sie selbst bei schwer zugänglichen Gletschern eine intensive Überwachung.
Alle zwei Meter ein Messpunkt
Die Studie wurde auf dem Rhonegletscher auf 2500 m Höhe im nordöstlichsten Zipfel des Kantons Wallis durchgeführt. Dort massen die Teams von Fabian Walter während fünf Tagen seismische Erschütterungen. Dazu verlegten sie ein Glasfaserkabel von einem Kilometer Länge einige wenige Zentimeter tief in die Schneedecke des Gletschers.
Die Forschenden massen winzige Störungen des optischen Signals im Glasfaserkabel. Die Technik des Distributed Acoustic Sensing ermöglichte es somit, in regelmässigem Abstand von wenigen Metern, kleinste Erschütterungen zu messen. Diese können in einem Seismogramm abgebildet werden.
Daten enthalten mehr Informationen
Bei dieser Methode kommen wesentlich mehr Sensoren auf derselben Fläche – insgesamt 500 Messpunkte pro Kilometer Glasfaserkabel – zum Einsatz. So enthalten die erhobenen Daten mehr Information als die von Seismometern gelieferten Messdaten. Laut der Studie lassen sich dadurch insbesondere Steinschläge und Eisbeben exakter lokalisieren.
Darüber hinaus konnten neue Erkenntnisse über die Fliessbewegungen der Gletscher gewonnen werden. Mit den bisherigen Mitteln nur schwer messbare seismische Wellen zeugen von ruckartigen Bewegungen, die auch für die Alpen nachgewiesen sind.
An bestimmten Orten werden Glasfaserkabel bereits heute für die Erdbebenüberwachung eingesetzt. Der Seismologe Fabian Walter ist aber einer der ersten Glaziologen, der die Technik auf Gletschern einsetzt. «Zurzeit arbeiten auch andere Forschungsteams, etwa in Alaska, in diesem Bereich, denn Glasfaserkabel bieten in dieser rauen Umgebung viele Vorteile.»
Und weiter: «Für die Einrichtung einer seismischen Messstation, die nur einen winzigen Gletscherbereich abdeckt, sind oft mehrere Arbeitsstunden erforderlich. Ein Glasfaserkabel mit Hunderten von Sensoren wird ganz einfach ausgerollt. So lassen sich theoretisch ganze Gletscher überwachen», sagt der Wissenschaftler.
Informationen über Vorgänge im Eis
Aus den durch das Kabel gemessenen Geschwindigkeiten lassen sich auch weitere Informationen ableiten, etwa die Zusammensetzung des Eises. Auch ermöglichen sie Aufschlüsse über die Verformung des Eises sowie die Entstehung von Rissen und Abbrüchen des Gletschers.
Inwieweit sich die Messmethode in weiteren Bereichen anwenden lässt, soll noch erforscht werden. Glasfaserkabel werden heute bereits entlang von Strassen, Bahnstrecken oder bestimmten Infrastrukturen verlegt. Dark-Fibre-Glasfaserkabel könnten beispielsweise zur Überwachung von Erdbeben eingesetzt werden und damit zur Prävention von Folgeschäden.
