LIAG-Institut für Angewandte Geophysik

Mit dem am LIAG entwickelten Salzwassermonitoringsystem SAMOS können Wasserversorger im nachhaltigen Wassermanagement gegen Versalzungsprozesse unterstützt werden. SAMOS ist mit einer meterlangen Elektrodenstrecke einzigartig im Bereich des Langzeitmonitorings der Salz-Süßwasserübergangszone und dient unter anderem als Frühwarnsystem bei Versalzungsprozessen.

Welches Potenzial bietet die Drohnen-Geophysik für die Grundwasserforschung im Zuge von Trockenheit, Versalzungen und extremen Ereignissen? Drohnen sorgen in der Forschung seit einiger Zeit für großes Interesse und so werden sie auch im geowissenschaftlichen Umfeld zunehmend intensiver genutzt. Das LIAG stellt ein neuartiges drohnenunterstütztes Messsystem vor, mit dem der Untergrund mittels elektromagnetischer Felder bis in mehrere hundert Meter Tiefe durchleuchtet werden kann. Dieser Ansatz ermöglicht es den Forschenden beispielsweise Grundwassersysteme oder Erzlagerstätten aus der Luft kostengünstig flächenhaft zu erkunden und Auswertungspotenziale weiterzuentwickeln. Die beachtliche Drohne (Umfang 1,5 Meter) wird mit der Messkonstruktion ausgestellt (insgesamt 4 Meter hoch). In einem Flugsimulator können Gäste selbst die Drohne fliegen lernen.

Für seismische Messungen zur Erkundung der Beschaffenheit des Untergrundes werden Geophone eingesetzt. Die Besonderheit des Exponats ist, dass das Geophongehäuse transparent ist. So ist zu sehen, wie robust und doch empfindlich diese Signalaufnehmer sind. Interessierte können versuchen das Geophon ruhig zu halten. Schnell wird deutlich, dass dies unmöglich ist. Mit bloßem Auge ist erkennbar, dass die Spule auf der Feder permanent kleinste Bewegungen ausführt. In Kombination mit einem LED-Oszilloskop werden Wellen beim Stampfen oder Hüpfen auf dem Boden direkt sichtbar gemacht. Es wird auch deutlich, wie herausfordernd es im Berufsleben von Geophysikerinnen und Geophysikern sein kann, Messungen durchzuführen, wenn bereits kleinste Bewegungen diese beeinflussen.

Das Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik (LIAG) macht das Unsichtbare sichtbar: Ein mit einem 3-D-Drucker gedrucktes Modell zeigt die mit Hilfe von Röntgen-Computertomografie erfassten nur wenige Mikrometer großen Porenraumstrukturen eines Bentheimer-Sandsteines. Durch Forschung bis in die Tiefenstrukturen von Sedimenten wird ein Verständnis über die Zusammensetzung des hochkomplexen Untergrundes erst möglich – dies ist für verschiedenste Forschungsthemen hochrelevant! So sagen Porenräume beispielsweise etwas über die Gas- und Wasserspeicherung aus, was nicht zuletzt für die Energiewende und den Grundwasserschutz wichtige, grundlegende Informationen sind. So werden am LIAG Forschungsfragen von den Grundlagen über das Prozessverständnis bis hin zur Anwendung untersucht.

Mobile, handliche seismische Messungen? Der am LIAG entwickelte ELVIS ist zwar nur so groß wie eine Schubkarre, hat es aber in sich: Mit dem seismischen Gerät, das praktisch in einen Kofferraum passt, können trotz der Handlichkeit die ersten 200 Meter des Untergrundes hochaufgelöst untersucht werden. Wichtig ist das unter anderem für die Erforschung von Geogefahren wie beispielsweise aktive Störungen mit Erdbebenpotenzial im Untergrund, sowie von Grundwasser oder für die Suche nach sicherem Baugrund.

Simuliere an dem Holzmodell den Aufbau von Spannung an Störungen durch die tektonischen Begebenheiten - was passiert?

Die Wärmeleitfähigkeit ist eine bedeutende thermische Eigenschaft eines Gesteins, da sie maßgeblich die Temperaturverteilung im Untergrund bestimmt. Sie ist entscheidend, um bewerten zu können, ob vorhandene Erdwärme den Wärmebedarf zum Beispiel eines Gebäudes decken kann. Umso geringer die Wärmeleitfähigkeit, desto schneller nimmt die Temperatur mit der Tiefe zu und desto wärmer ist es in einer bestimmten Tiefe. Gleichzeitig bedingt die vergleichsweise hohe Wärmeleitfähigkeit von Wasser, dass die Gesamtwärmeleitfähigkeit eines porösen Gesteins mit dem Wassergehalt steigt. Umso höher die Wärmeleitfähigkeit, desto mehr Wärme oder thermische Energie kann dem Untergrund mit einer Erdwärmesonde entzogen werden und für die Gebäudeheizung mittels Wärmepumpe genutzt werden.