AlpArray Österreich

AlpArray ist eine Initiative zur Untersuchung des Untergrunds unter dem Alpenraum mithilfe moderner Breitbandseismometer. Dabei soll Infrastruktur und Know-how von Institutionen in ganz Europa zusammengefasst werden, um gemeinsam an der Erfassung und Verarbeitung der Daten zu arbeiten, und Vorgänge im Untergrund besser zu verstehen. Das permanente Stationsnetzwerk in der Alpengegend soll durch ca. 400 portable Breitband- Stationen zu einem Backbone-Netzwerk verdichtet werden, um eine homogene Abdeckung des gesamten Alpenraums mit Stationsabständen von 40-60 km zu erzielen, kombiniert mit Ozeanbodenseismometern im Mittelmeer. Dadurch erhalten wir präzise Informationen über die Struktur des Untergrunds und seiner Verformung. Neben dem "Backbone" wird es an einigen Stellen der Alpen dichtere Profile geben, um speziellere Fragestellungen anzugehen. Das wichtigste wissenschaftliche Ziel von AlpArray ist, die Struktur, Deformation und Evolution der Lithosphäre unter der Alpen zu verstehen, von der Oberfläche bis in die Übergangszone des Erdmantels, durch Anwendung des vollen Spektrums seismologischer Abbildungsmethoden für Struktur und Deformation, sowie Lokalisierung der Seismizität. Die geodynamische Interpretation der gewonnenen Daten wird in der weiteren Folge durch weitere erdwissenschaftliche Teildisziplinen ergänzt, wie Schwerefeld, Magnetotellurik, strukturelle Geologie und numerische sowie analoge Modellierung. Die Rolle des Teilprojekts AlpArray Austria ist es, den österreichischen Teil des Backbone-Netzes bereitzustellen, wobei die portablen seismologischen Instrumente von der Universität Wien und dem Dublin Institute for Advanced Studies (Irland) bereitgestellt werden, in Komplettierung des permanenten Netzwerks, das von der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik betrieben wird. Der in diesem Projekt gesammelte Datensatz ist einmalig in der Alpenregion, in Anbetracht seiner räumlichen Abdeckung und Qualität, und er erlaubt es uns, die Erforschung der Ostalpen und deren Übergang in das Vorland und die Karpaten/Dinariden entscheidend voranzutreiben, und die offenen und zum Teil kontrovers diskutierten Fragen des tieferen Untergrunds unter Österreich zu klären. AlpArray Austria soll dabei neben der Gesamtstruktur und Deformation der Alpen insbesondere diejenige der Ostalpen auflösen. Der Datensatz ist von erheblichem Wert auch für ein besseres Verständnis der Erdbebengefährdung in der Region. Erdbeben haben in der Vergangenheit viel Schaden in österreichischen, und benachbarten Städten verursacht (z.B., Villach im Jahr 1348, Wien im Jahr 1590), und dies wird wieder geschehen. Es ist daher von großer Bedeutung, genauere Informationen über die Seismizität in und um Österreich und die tektonischen Störungen, entlang derer sie auftritt, zu gewinnen.

Das Ziel von AlpArray Austria und seinen Projektpartner ist/war es, die Struktur, Deformation und Evolution der Lithosphäre der Alpen besser zu verstehen. In internationaler Zusammenarbeit wurde ein seismologisches Netzwerk aufgebaut, das den Alpenraum mit mehr als 600 Stationen abdeckt. Wir haben uns auf die Ostalpen konzentriert und eine 3D-Abbildung der Untergrundstruktur für mehrere Schlüsselregionen, wie das Wiener Becken und seine Umgebung, und die Ostalpen erzeugt. Dies war mit einer neuen Technik möglich, die natürliche Umgebungsvibrationen als seismische Quelle nutzt. Die 3D-Bilder zeigen deutlich die Struktur der Becken sowie die verschiedenen geologischen Einheiten in den Alpen. Sie zeigen die Tiefenfortsetzung dieser geologischen Strukturen. Oberflächenwellen von Fernbeben konnten über Mitteleuropa hinweg verfolgt werden. Dies hat zu einigen Überraschungen geführt: Die (Gruppen-) Ankunftszeiten können stark variieren, und oft kommen Wellen aus anderen Richtungen als erwartet. Die Abweichungen zeigen charakteristische Muster. Diese stellen Effekte dar, die es erlauben, die Heterogenität im Untergrund besser als bisher zu lokalisieren, und dies wird interessante neue Möglichkeiten zur strukturellen Abbildung eröffnen (auch für Anwendungen in der industriellen Praxis). Wir haben auch seismische Anisotropie und Deformation unterhalb der Alpen untersucht, und konnten mithilfe der Receiver-Functions-Technik Grenzflächen in der Tiefe lokalisieren, insbesondere die Kruste-Mantel-Grenze unter den Alpen. Während der Laufzeit des Experiments sind viele Erdbeben aufgetreten, und die neuen Daten waren sehr nützlich, um diese Bruchphänomene im Untergrund besser zu verstehen. Die Erdbeben konnten besser lokalisiert werden. Gelegentlich kommt es in Österreich zu verheerenden Erdbeben (z. B. bei Villach 1348 und bei Wien 1590). Von daher ist es wichtig, die kleineren Ereignissen zu nutzen, um Informationen über die Verwerfungen zu gewinnen, die auch die größeren Erdbeben erzeugen. Ein weniger erwartetes Ergebnis war, dass Steinschlagereignissen bis zu einer Entfernung von bis zu Hunderten von Kilometern seismologisch detektiert werden können. Dies ist von Interesse, da die seismische Technik schnell Informationen liefert, und keine menschliche Beobachtung des Steinschlags erfordert. Damit können Ereignisse identifizieren werden, die sonst unentdeckt bleiben würden. Zu guter Letzt hat das Netzwerk akustische Wellen aufgezeichnet, die sich in der Athmosphäre ausbreiten, so etwa jene, die durch die Gasexplosion in Baumgarten im Dezember 2017 entstanden sind, die einen der größten europäischen Gasknoten zerstört hat, östlich von Wien. Das Projekt AlpArray Austria ermöglichte u.a. eine genaue Zeitbestimmung des Unfallhergangs.