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Deutsche IMS-Station: Infraschallstation I27DE (IS27)

I27DE ist eine von 60 Infraschallstationen des weltweiten Stationsnetzes zur Überwachung des Kernwaffenteststoppabkommens (CTBT). Die Messdaten werden kontinuierlich mit wenigen Sekunden Zeitverzögerung an das Internationale Datenzentrum (IDC) der CTBTO nach Wien sowie an das Deutsche Nationale Datenzentrum (NDC) nach Hannover übertragen. Der Stationscode I27DE wurde aus dem in der Nomenklatur dieses Vertrages festgelegten Name IS27 unter Hinzufügung eines Länderkürzels gebildet.
Gemessen werden an dieser Station Druckwellen unterhalb des hörbaren Frequenzbereiches, die durch Explosionen sowie andere natürliche und künstliche Phänomene in der Atmosphäre entstehen und sich über große Entfernungen ausbreiten können.

Standort:

70.68° südlicher Breite
 8.27° westlicher Länge
50 m über NN

I27DE wurde an der deutschen Forschungsstation Neumayer des AWI, Bremerhaven errichtet. Sie befindet sich auf dem Ekström-Schelfeis an der nordöstlichen Küste des Weddell-Meeres.

Lage der Neumayer StationLage der Neumayerstation auf dem Ekström-Schelfeis (links). Die 2009 fertiggestellte neue Forschungsstation "Neumayer III" (rechts) Quelle: BGR

Konfiguration:

Die Station besteht aus neun Messstellen (L1 bis L9), die im Umkreis von etwa 1 km um die Mittelpunktstation in Form eines dreiarmigen Feuerrades angeordnet sind.

Lage der Neumayer StationLage des Infraschallarrays etwa 3 km südwestlich der Neumayerstation Quelle: BGR

Meilensteine:
Dezember 2000 - Februar 2001Standortuntersuchung - Erste Infraschallmessungen an der Neumayer-Station geben Auskunft über die Messbedingungen in diesem windreichen Gebiet.
Dezember 2002 - März 2003Stationsaufbau - Nach dreimonatiger Bauzeit nimmt I27DE am 1. März 2003 offiziell ihren Betrieb auf. Seitdem werden Infraschalldaten rund um die Uhr mit über 99%iger Zuverlässigkeit registriert und übertragen.
15. April 2004Integration der Station in den Routinebetrieb des IDC der CTBTO.
25. Juni 2004Zertifizierung - Die CTBTO bestätigt nach umfassender Überprüfung der Zuverlässigkeit und der Datenqualität, dass I27DE alle Anforderungen einer IMS-Station erfüllt. Es ist die 18. zertifizierte Station des IMS-Infraschallnetzes und die zweite von vier Stationen in der Antarktis.
Januar 2009
- Februar 2009
Stationsverlegung - Infolge der Errichtung der neuen Forschungsstation Neumayer III wird auch die Messstation I27DE verlegt.
11. September 2009Revalidierung - Die CTBTO bestätigt nach umfassender Überprüfung der Zuverlässigkeit und der Datenqualität erneut, dass I27DE auch nach dem Wiederaufbau am neuen Standort alle Anforderungen einer IMS-Station erfüllt.


Design der Messanordnung:

Geometrische Anordnung der MessstellenGeometrische Anordnung der neun Messstellen Quelle: BGR

Array-AntwortfunktionDie aus der geometrischen Anordnung der neun Messstellen resultierende Array-Antwortfunktion Quelle: BGR

Die scheinbar willkürliche Verteilung der Messstellen resultiert aus der geometrischen Anordnung der neun Punkte auf einer Spirale mit gleichmäßig anwachsendem Radius. Eine derartige Zusammenschaltung von neun Messstellen in einem so genannten Array ergibt ein optimales Detektionsvermögen für Infraschallsignale. Diese Eigenschaft wird in der Darstellung der zugehörigen Array-Antwortfunktion deutlich. Die Hauptenergie fokussiert sich in einem engen zentralen Maximum, das von einem breiten Bereich umgeben ist, in dem die Schallenergie unterdrückt wird. Richtung und Geschwindigkeit der Infraschallsignale sind dadurch im Frequenzbereich bis etwa 0.7 Hz eindeutig bestimmbar.

Instrumentierung:

Flaggen markieren die Position der GeräteEine von neun Messstellen Quelle: BGR

Aluminium-Container mit Mikrobarometer und DatenerfassungseinheitDie Geräte werden in einem Aluminium-Container vor Umwelteinflüssen geschützt Quelle: BGR

Jede Messstelle ist mit einem Mikrobarometer und einer digitalen Datenerfassungseinheit ausgerüstet. Sie sind in einem isolierten Aluminium-Container in einer Eisgrube installiert. Für die Stromversorgung wurden ausgehend von der Forschungsstation Neumayer III etwa 10 Kilometer Kabel verlegt. Die Datenübertragung erfolgt per WLAN. Durch Flaggen ist die Position der Geräte markiert, um sie jederzeit auch unter einer meterdicken Eisschicht wiederzufinden.

Zur Reduzierung des Windrauschens ist an jedem Mikrobarometer ein Rohrleitungssystem angeschlossen. Es besteht aus acht 25 Meter langen Armen. Die äußeren 15 Meter bestehen aus porösen Schläuchen, die den Lufteinlass ermöglichen. Infraschallwellen werden dadurch flächenhaft erfasst und gelangen im Inneren des Rohrsystems zum Sensor.

Abb. rechts: Design des Rohrsystems zur Unterdrückung des Windrauschens. Quelle: BGR

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