Seismogramm

Aufzeichnung der Wellen eines Erdbebens

Als Seismogramm wird die grafische Aufzeichnung von Bewegungen des Bodens oder von Gebäuden in Abhängigkeit von der Zeit mittels eines Seismographen bezeichnet, welche meist durch Erdbebenwellen, aber auch andere natürliche oder von Menschen ausgelöste Ereignisse verursacht werden. Derartige Geräte wurden erstmals 1875 eingesetzt; im Jahr 1889 wurden in Potsdam erstmals (unbeabsichtigt) Wellen aus dem Fernfeld eines Erdbebens aufgezeichnet, 1893 der erste Seismograph in Stuttgart aufgestellt.[1] Sie sind essentiell für die auf der Richterskala basierenden Erdbebenmessung.

Als Seismogramme im engeren Sinne werden jedoch nur Messungen der Beschleunigung bezeichnet. Aus diesen sogenannten Akzelerogrammen werden dann Geschwindigkeiten und Verschiebungen abgeleitet.

Aus Seismogrammen lassen sich Rückschlüsse auf die Charakteristik der Erschütterungsquelle ziehen, etwa auf die Lage, Stärke und die Bruchmechanik von Erdbeben, von Vulkanische Aktivitäten, von starken Explosionen, aber auch von Windlasten oder verkehrsbedingten Schwingungseinträgen in Bauwerke wie Hochhäuser oder Brücken. In der Geophysik werden sogenannte Fernfeld-Seismogramme analysiert, um Rückschlüsse auf den inneren Aufbau der Erde zu ziehen, da sich die Erdbebenwellen auf verschiedenen Wegen im Erdkörper ausbreiten und z. B. an bestimmten Schichten der Erdkruste, des Erdmantels und des Erdkerns auf charakteristische Weise gebrochen, gebeugt oder reflektiert werden. Aus Seismogrammen kann auch die Eigenschwingungsfrequenz von Bauwerken ermittelt werden.

Historisch wurden Seismogramme lange Zeit mittels Linienschreibern aufgezeichnet, welche den Messwerteverlauf kontinuierlich als Funktion der Zeit auf eine sich drehenden Papierrolle niederschrieben. Manche Geräte verwendeten Federn auf herkömmlichem Papier, andere Apparaturen verwendeten hingegen Lichtstrahlen auf fotosensitivem Papier. Heute werden praktisch alle Seismogramme noch im Messgerät digitalisiert, um eine Fernübertragung in Echtzeit und nachfolgende computergesteuerte Analysen zu vereinfachen und zu beschleunigen. Vereinzelt werden auch heute noch klassische Seismographen eingesetzt, vor allem für anschauliche Darstellungen für die Öffentlichkeit.

Ein Seismogramm besteht immer aus drei Diagrammen, für die drei Achsen (Vertikal, 2× Horizontal) der Bodenbeschleunigung oder, abgeleitet, der Geschwindigkeit oder Verschiebung. Eine bevorzugte Ausrichtung der Messgeräte erfolgt dabei nicht, da sich die Einfallsrichtung der aufzuzeichnenden Schwingungen nicht vorhersehen lässt. Entgegen der landläufigen Vorstellung fallen die sogenannten primären Erdbebenschwingungen (P-Wellen, S-Wellen) immer von unten an einem Standort ein, da sich die vom Bruch ausgehenden Erschütterungen im festen und dichten Tiefengestein der Erdkruste schneller ausbreiten als an der verwitterten und vergleichsweise lockeren Erdoberfläche.

Lediglich sogenannte Oberflächenwellen, wie Rayleighwellen oder Love-Wellen, die an Schichtgrenzen aus den Primärwellen entstehen, treffen am Messgerät aus horizontalen Richtungen ein.

Die oben gezeigten Seismogramme sollen einen visuellen Eindruck unterschiedlicher Magnituden vermitteln und wurden nicht nach wissenschaftlichen Aspekten ausgewählt.

Die Aufgabe ist es, aus solchen Aufnahmen auf die Ursachen zu schließen, und zwar möglichst quantitativ. Das wird mathematisch als ein typisches „inverses Problem“ bezeichnet. Die Lösung ist im Allgemeinen möglich, auch in der Praxis.

WeblinksBearbeiten

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. Aufzeichnungen zur Geschichte des Instituts für Geophysik der Universität Stuttgart-Hohenheim https://www.gis.uni-stuttgart.de/institut-fuer-geophysik/geschichte//