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Erdbebenüberwachung

Mehr als 200 vom Schweizerischen Erdbebendienst betriebene seismische Stationen überwachen die Erdbebenaktivität in der Schweiz und ihren Nachbarländern in Echtzeit. Diese Stationen sind über das gesamte Land verteilt und an verschiedenen Orten, unter anderem in Höhlen, Tunneln und sogar in Bohrlöchern installiert.

Die Schweiz benötigt ein seismisches Netzwerk, um die Hintergrundseismizität zu überwachen und die Folgen seltener, grosser Erdbeben, die beträchtliche Schäden verursachen, zu verstehen. Dies ist auch in einem Land mit einem mässigen Erdbebenrisiko wie in der Schweiz wichtig. Ein dichtes, hochmodernes Netzwerk, das die Erdbebenaktivität in Echtzeit überwacht, erfüllt diese Aufgabe und informiert schnell Behörden, Medien und Öffentlichkeit über Erdbeben infolge erheblicher seismischer Ereignisse. Zudem stellt es hochwertige Daten für Risikostudien und grundlegende Erdbebenforschung bereit.

Das dichte seismische Netzwerk der Schweiz besteht aus hochentwickelten, modernen und rauscharmen Stationen mit Echtzeit-Datenübermittlung an verteilte Datenverarbeitungszentren an der ETH Zürich. Die Daten werden analysiert und die Ereignisse binnen weniger Sekunden nach ihrem Eintritt gemessen.

Die seismischen Daten stammen aus folgenden Quellen:

  • Dem nationalen Netzwerk der Schweiz (CHNet), bestehend aus dem Breitbandnetz (SDSNet) und dem Starkbebennetz (SSMNet)
  • Spezielle (häufig temporäre) Netzwerke werden zur Überwachung erhöhter natürlicher Erdbebenaktivität eingesetzt, um beispielsweise Nachbeben zu messen oder Forschungs- und Ausbildungsprojekte zu unterstützen. Zudem dienen sie dazu, induzierte Beben infolge von Geothermieprojekten zu überwachen oder um andere, gewerbliche Aufträge von Dritten auszuführen.

Eine Station des seismischen Netzwerks dient zudem einem ganz besonderen Zweck, sie ist Teil des internationalen Überwachungssystems (IMS) zur Atomteststoppüberwachung.

Statusübersicht verschiedener seismischer Stationen.

Die instrumentelle Überwachung der Erdbebenaktivität in der Schweiz begann im frühen 20. Jahrhundert (siehe Geschichte des SED). Seitdem nimmt die Schweiz bei der Erdbebenüberwachung in Europa eine führende Rolle ein.

In den 1970er Jahren wurde ein kurzperiodisches seismisches Hochleistungs-Telemetrienetzwerk installiert, das Daten auf Mikrofilm aufzeichnete.

Mitte der 1980er Jahre bestand das Netzwerk aus einem dichten Netz von Hochleistungssensoren mit Funkkommunikation, die auf einem zentralen Rechnersystem mit automatischer Verarbeitung für die Erdbebenmessung digitalisiert wurde. Diese Sensoren wurden auf festem Fels an sehr rauscharmen Stellen platziert, um ihnen die Aufzeichnung der Hintergrundseismizität in der Schweiz zu ermöglichen.

In den frühen 1990er Jahren wurde das Starkbebennetzwerk der Schweiz (SSMNet) mit Wählverbindungen und Auslösung der 12- bis 16-Bit-Instrumentierung eingerichtet. Die Stationen wurden an 70 Freifeld-Standorten vornehmlich in Siedlungsgebieten und im Bereich von 6 Talsperren installiert. Dieses Netzwerk zielte auf Gebiete ab, in denen das seismische Risiko hoch ist und wo zu erwarten stand, dass heftige lokale Auswirkungen die durch Erdbeben ausgelösten Bodenbewegungen verstärken.

Gegen Ende der 1990er Jahre lösten mit 24-Bit-Datenloggern ausgestattete Breitbandsensoren die kurzperiodischen Sensoren ab, und es wurde GPS-Timing eingeführt. Die Kommunikationsmittel wurden überdies auf ein sicheres Internetsystem mit hoher Bandbreite aufgerüstet.

In den 2000er Jahren wurden allmählich auch Starkbebensensoren vergleichbarer Qualität installiert. Das neue, moderne System, in dem das Schweizerische digitale seismische Netzwerk (SDSNet) und das Starkbebennetzwerk der Schweiz (SSMNet) zusammengefasst sind, wird als Nationales Netzwerk der Schweiz (CHNet) bezeichnet.

Die meisten seismischen Daten werden im SED-Datenverarbeitungszentrum an der ETH Zürich gesammelt, das ein Standard-SeedLink-Kommunikationsprotokoll verwendet. Traditionelle Nanometrics-Datenlogger verwenden nach wie vor Nanometrics NAQS, das aber nach und nach ausser Betrieb genommen wird. Die Daten aus den Starkbeben-, Breitband- und kurzperiodischen Stationen werden gegebenenfalls für alle Datenverarbeitungsvorgänge genutzt. Sofern die Signalqualität ausreichend ist, können selbst Starkbebenstationen an Orten mit hohem Rauschen bei der automatischen Lokalisierung von Erdbeben helfen, und alle seismischen Daten im Skalenbereich können für die Erstellung von ShakeMaps verwendet werden.

Um die Robustheit des Systems sicherzustellen und es gegen einzelne Hardwarefehler abzusichern, werden alle erfassten und verarbeiteten Daten an zwei verschiedenen Stellen an der ETH Zürich dupliziert.

Wellenformdaten werden mithilfe von SeisComP3, einer umfassenden, vom GFZ Potsdam entwickelten Erdbebenüberwachungsplattform, in Echtzeit verarbeitet. Diese Software wird auch für manuelle Prüfungen und das abschliessende Management des Erdbebenkatalogs verwendet. Die automatische Erkennung und Bezifferung von Ereignissen (Feststellung von Ort und Magnitude der Ereignisse) ist in der Regel binnen 60 Sekunden abgeschlossen, nachdem es zu einem Erdbeben kam. Aufzeichnungen aller seismischen Ereignisse werden unverzüglich auf der SED-Website veröffentlicht. Sofern das Erdbeben als stark genug gilt, um vor Ort gespürt zu werden, werden Alarmmeldungen an Behörden, Medien und zuständige Wissenschaftler gesendet, die das Ereignis überprüfen und es manuell binnen weniger Minuten lokalisieren. ShakeMaps und Momenttensoren sind auch für grössere Ereignisse verfügbar. Ein 3D-Geschwindigkeitsmodell wird verwendet, um die automatische Lokalisierung seismischer Ereignisse zu verbessern und den endgültigen Erdbebenkatalog zu erstellen.

Hochratige Wellenformdaten werden ständig im Standard-MiniSeed-Format archiviert. Ereignisinformationen und kontinuierliche Wellenformdaten, die vom SDSNet-Netzwerk geliefert werden, sind für die Öffentlichkeit frei zugänglich. Das gesamte digitale Archiv wurde ebenfalls in dieses Format umgewandelt, einschliesslich der nur auf Ereignisse bezogenen Wellenformen aus der Zeit vor 1999 und des seit 1999 geführten vollständigen, lückenlosen Archivs. Alle Daten können auf dem SED-Wellenformportal WebDC3 eingesehen werden. Über das SED-Starkbebenportal kann auf das Wellenformarchiv und auf den Erdbebenkatalog sowie auf die technischen Spitzenwerte zugegriffen werden.

Die Wellenformdaten und Erdbebeninformationen aus der Schweiz werden in Echtzeit seismischen Netzwerken in den Nachbarländern (INGV in Italien, LED in DeutschlandISTerre in Frankreich und ZAMG in Österreich) sowie verschiedenen Stellen in Europa und der Welt (ORFEUS, GFZ, IRIS, EMSC) zur Verfügung gestellt.

Karten seismisches Netzwerk

Karten des seismischen Netzwerks in hoher Auflösung finden Sie auf folgender Seite.