Eine 3D-Karte des Erdinneren
Bei einem großen Erdbeben bahnen sich seismische Wellen ihre Bahn durch die angrenzende Region, wobei Häuser einstürzen und Geschäftsgebäude erschüttert werden. Über destruktive seismische Ereignisse können Geowissenschaftler die innere Struktur der Erde besser verstehen. Das Abhören seismischer Wellen, während diese sich durch die Erde schaffen, ermöglicht eine Erkennung von Strukturen wie z. B. Kohlenwasserstoff- oder Mineralienablagerungen und nach oben dringendem Magma. Unterstützt durch ein wachsendes Seismographennetz und superschnelle Computer wandten über die EU finanzierte Wissenschaftler die seismische Tomographie an, um das Erdinnere zu erforschen. Das oberste Ziel des Projekts „Quantitative estimation of Earth's seismic sources and structure“ (QUEST) bestand in der Erstellung einer 3D-Karte auf regionaler und globaler Ebene. Die Geowissenschaftler waren vor allem an einer genauen Verortung tektonischer Platten interessiert, welche Erdbeben auslösen können, wenn diese aneinander reiben. Über die vierjährige Laufzeit des Projekts bildete das Team die Speerspitze der Forschung für eine Verbesserung dieser Technik, welche sich analog zur bei medizinischen Scans angewandten Computertomographie verhält. Die QUEST-Partner leisteten Pionierarbeit für die Entwicklung von Methodologien zur Verwendung von weitaus mehr Informationen von Seismogrammaufzeichnungen seismischer Bebenschwingungen. Seismogrammdaten zahlreicher Erdbeben wurden in ein Computermodell eingespeist, das jede Welle simuliert, die sich vom Epizentrum des Erdbebens wegbewegt. Die daraus entstandenen „künstlichen“ Seismogramme wurden mit echten Seismogrammen verglichen und die identifizierten Unterschiede daraufhin wieder in das Modell eingespeist, um dieses zu verbessern. Um die interne Struktur der Erde ausreichend detailreich zu kartieren, waren hochkomplexe Berechnungen erforderlich, die nur von leistungsstarken Supercomputern durchgeführt werden können. Die über die PRACE-Infrastruktur bereitgestellten Prozessoren waren so schnell, dass die QUEST-Techniken die seismische Tomographie auf grundlegende Weise verändern könnten. Das QUEST-Projekt war stark an einem Erdbeben der Stärke 8,7, welches die zentralchilenische Region Maule im Jahr 2010 traf und an einem Erdbeben der Stärke 9, welches Japans größte Insel Honshu im Jahr 2011 traf, ausgerichtet. Dessen ungeachtet zeigten die Wissenschaftler, dass die neuen Methodologien sowohl für Europa als Ganzes als auch für kleinere Regionen wie bspw. die Alpen funktionieren. Ferner konnten unter der Verwendung von im Ozean erzeugter seismischer Umgebungsgeräusche substanzielle Fortschritte für die Abbildung des Erdinneren und für die Überwachung dessen Veränderung im Laufe der Zeit erzielt werden. Mehr als 30 Forschungsgruppen aus Wissenschaft und Wirtschaft arbeiteten gemeinsam an einer 3D-Abbildung des Erdinneren, die zu genaueren Schadensvorhersagen zu Erdbeben führen könnte.
Schlüsselbegriffe
Erdinnere, Erdbeben, Supercomputer-Anwendungen, seismische Wellen, seismische Tomographie
