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Aeroelektromagnetik

Erfassung der Leitfähigkeit des oberflächennahen Untergrunds aus der Luft

BGR-Hubschrauber mit EM-Sonde beim StartBGR-Hubschrauber mit EM-Sonde beim Start Quelle: BGR

Prinzipskizze der Hubschrauber-ElektromagnetikPrinzipskizze der Hubschrauber-Elektromagnetik Quelle: BGR

Methodik:

Zur Aeroelektromagnetik (airborne electromagnetics, AEM) zählen diejenigen Verfahren der Elektromagnetik, mit denen eine schnelle Erkundung des Erduntergrundes im Bereich von wenigen Metern bis mehreren hundert Metern Tiefe aus der Luft möglich ist. Das BGR-System nutzt einen Hubschrauber zum Schleppen der Sender und Empfänger, die sich in einer Flugsonde befinden. Diese etwa 10 m lange Flugsonde hängt an einem 45 m langen Kabel etwa 30 m bis 40 m über dem Gelände.

Die dipolförmigen Sendesignale (Primärfelder) werden bei sechs diskreten Messfrequenzen im Bereich von 386 Hz bis 133 kHz als kontinuierliche Sinusschwingungen generiert. Für jede Messfrequenz werden je zwei Komponenten des im Erduntergrund induzierten sekundären Magnetfeldes registriert (siehe Prinzipskizze), die mittels einfacher Modelle für den Erduntergrund in spezifische Widerstände (Kehrwert der elektrischen Leitfähigkeit) umgerechnet werden. Die Ergebnisse werden in Vertikal- oder Horizontalschnitten dargestellt.

Alternativ zu diesem Frequenzbereichsverfahren der Aeroelektromagnetik existieren auch Zeitbereichsverfahren, bei denen das Sendesignal durch Ein- und Ausschaltvorgänge generiert wird. Für beide Verfahren können sowohl Flächenflugzeuge als auch Hubschrauber eingesetzt werden.



Messtechnik:

Die Details der Messtechnik werden in einem Dokument zur technischen Beschreibung als Download (Beschreibung des aerogeophysikalischen Messsystems der BGR (PDF, 82 KB)) angeboten.

Anwendungen:

Die Einsatzmöglichkeiten für das hubschrauberelektromagnetische (HEM) Messsystem der BGR sind vielfältig – die folgende zusammenfassende Auflistung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit::

Einsatzgebiete:Bestimmung von Salz-/Süßwassergrenzen
Grundwassersuche
Geologische Kartierung
Kartierung von Störungszonen
Suche nach Altlasten
Kartierung leitfähiger Sickerwässer
Archäologische Vermessungen
Ingenieurgeologische Messungen
Lagerstättenexploration

Literatur:

  • Sengpiel, K.-P. & Siemon, B., 2000. Advanced inversion methods for airborne electromagnetic exploration. Geophysics, 65, 1983-1992.
  • Siemon, B., 2009. Electromagnetic methods – frequency domain: Airborne techniques. In: Kirsch, R. (ed.), Groundwater Geophysics – A Tool for Hydrogeology, 2nd ed., Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 155-170.
  • Siemon, B., Christiansen, A.V. & Auken, E., 2009. A review of helicopter-borne electromagnetic methods for groundwater exploration. Near Surface Geophysics, 7, 629-646.

Projekte:

  • Helicopter Project Aceh: HELP ACEH
  • Erkundung quartärer Rinnen: BurVal
  • Deutschlandweite Aerogeophysik-Befliegung: D-AERO
  • EU-Interreg-IVb-Projekt CLIWAT (Climate & Water)

Kontakt 1:

    
Dr. Bernhard Siemon
Tel.: +49(0)511-643-3488
Fax: +49(0)511-643-3662

Kontakt 2:

    
Dr. Annika Steuer
Tel.: +49 (0)511-643-2148
Fax: +49 (0)511-643-3662

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