Deutsche IMS-Station: Infraschallstation I26DE (IS26)

Lage der Station I26DE im Bayerischen Wald nordöstlich von Passau. Am gleichen Ort wird auch die seismische Messanlage GERES betrieben Quelle: BGR

I26DE ist eine von 60 Infraschallstationen des weltweiten Stationsnetzes zur Überwachung des CTBT. Die Messdaten werden kontinuierlich mit wenigen Sekunden Zeitverzögerung an das IDC der CTBTO nach Wien sowie an das deutsche NDC nach Hannover übertragen. Der Stationscode I26DE wurde aus dem in der Nomenklatur dieses Vertrages festgelegten Name IS26 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.

Konfiguration:

Die nebenstehende Abbildung zeigt die Konfiguration von I26DE. Die Station besteht aus acht einzelnen Messstellen (H1 - H8, blaue Kreise), die an den Eckpunkten eines kleineren Dreiecks und eines größeren Vierecks um einen zentralen Punkt angeordnet sind. Die Ausdehnung in Ost-West- und Nord-Süd-Richtung beträgt etwa 2.5 bzw. 1.5 km. Die roten Punkte zeigen die 25 Standorte der seismischen Station GERES.

Design der Messanordnung:

Die Wahl der fünf Messstellen orientiert sich an der Topographie, da freie Sicht oberhalb von 20° über den Horizont Voraussetzung für jeden Standort ist. Durch synchrone Zusammenführung der registrierten Daten der einzelnen Messstellen wirkt die Messanlage als Infraschallantenne. In diesem Fall spricht man von einem Array, das zur Peilung kohärenter Signalenergie benutzt werden kann. Gleichzeitig wird bei einem Array das Signal-Störverhältnis verbessert. Ein Maß für die Güte der Peilung ist die Array-Antwortfunktion, die für ein fünf-elementiges Array nicht optimal ist. Lediglich bis zu einer Frequenz von 0.3 Hz ist die Richtungs- und Geschwindigkeitsbestimmung eindeutig. Daher ist geplant, das Array um drei weitere Messstellen (H6, H7 und H8) im zentralen Bereich zu erweitern, um das Peilungsvermögen zu verbessern.

Instrumentierung:

Bei der Registrierung des Infraschalls stellen Bäume kein Hindernis dar, denn die interessierenden Signale mit Wellenlängen von 100 m bis zu 6 km werden dadurch nicht beeinträchtigt. Vielmehr reduziert der dichte Wald wirkungsvoll das durch den Wind erzeugte Hintergrundrauschen. Zusätzlich bildet die flächenhafte Verteilung von Lufteinlässen in einem verbundenen Rohrsystem einen räumlichen Filter zur Verbesserung des Signal-Störverhältnisses. An den Messstellen von I26DE besteht dieser Filter aus vier Rosetten mit jeweils 24 Einlässen. Durch die Summation des Luftdrucks auf einer Fläche von etwa 215 qm werden die störenden Luftturbulenzen weitestgehend minimiert. Somit ist I26DE dank der Vegetation und in Verbindung mit dem räumlichen Filter eine der ruhigsten Stationen des gesamten IMS-Infraschallnetzes.

Statistik - Registrierte Signale:

Im Frequenzbereich von 0.05 bis 4 Hz, der für die Verifikation des CTBT relevant ist, können an der Station I26DE im Wesentlichen zwei Typen von Infraschallsignalen unterschieden werden. Zum einen sind dies die nahezu monochromatischen 'microbaroms' mit einer Periode von 5 s, die von atlantischen Tiefdruckgebieten erzeugt werden und sich im stratosphärischen Wellenleiter über tausende von Kilometern ausbreiten. Zum anderen werden transiente Signale mit Frequenzen von 1 bis 4 Hz unterschiedlicher natürlicher und künstlicher Quellen registriert. Hierzu zählen vor allem Gewitter, Vulkane (z.B. Ätna, Italien und Grimsvötn, Island) und Meteoriten (z.B. am 6.4.2002 über Neuschwanstein) sowie Steinbruchsprengungen und Überschallsignale von Düsenflugzeugen (z.B Concorde und militärische Kampfjets).

Die nachfolgenden Abbildungen zeigen Polarhistogramme mit einem scheinbaren Geschwindigkeitsbereich von 280 bis 420 m/s und farbkodierter Häufigkeit der Infraschalldetektionen.