Technische Neuentwicklung einer Wärmestromsonde

Nächtlicher Einsatz der Wärmestromsonde im Pazifik vor der chilenischen Küste Quelle: BGR

Zur Vermessung der Wärmestromverteilung an Kontinenträndern (speziell von Akkretionskeilen) ist der Einsatz einer Wärmestromsonde erforderlich. Das Prinzip dieser Sonde besteht darin, einen mehrere m langen Messstab, bestückt mit Temperaturfühlern in den weichen Meeresboden zu drücken und nach einer gewissen Ruhephase, die für die Dissipation der entstehenden Reibungswärme beim Eindringen des Messstabes erforderlich ist, den Temperaturgradienten in der Vertikalen zu messen. Da die Temperaturdifferenz zwischen dem obersten und untersten Messpunkt der Sonde typischerweise nur mehrere hundertstel Grad beträgt, werden extrem hohe Anforderungen an die Messgenauigkeit gestellt.

Sobald der Temperaturgradient festgestellt ist, wird im Messstab über einen Heizdraht Wärme entwickelt und der Abfluss der Wärme gemessen. Aus dieser Messung wird die in-situ Wärmeleitfähigkeit des durchstoßenen Sediments bestimmt. Der Wärmestromwert ergibt sich aus dem Produkt von Temperaturgradient mit der Wärmeleitfähigkeit.

BGR-hat eine derartige Sonde entwickelt, die inzwischen bei zwei Einsätzen vor Java/Indonesien und vor Chile ihre volle Funktionsfähigkeit unter Beweis gestellt hat.

Sobald hinreichend viele Wärmestrom-Messwerte aus einem Gebiet vorliegen, kann man das interne Temperaturfeld z.B. eines Akkretionskeils rekonstruieren und Aussagen zur Gas- bzw. Erdölhöffigkeit treffen.

Entwicklung einer „hard ground“ Wärmestromsonde

Die „hard ground“ Wärmestromsonde an Deck des Forschungsschiffes „SONNE“. Quelle: BGR

Für Fälle, in denen der Meersboden „hart“ ist, womit der Einsatz einer konventionellen Wärmestromsonde ausgeschlossen wäre, hat die BGR in 2005 eine so genannte "hard ground" Wärmestromsonde entwickelt. Ein Patent für dieses Gerät ist angemeldet. Es wurde erstmals erfolgreich vor Sumatra in 2006 eingesetzt.

Literatur:

DELISLE, G. & ZEIBIG, M. (2007): Marine heat flow measurements in hard ground offshore Sumatra. EOS, 88(4), 38-39.