Untersuchung der Variation der Mesopausentemperatur im Hinblick auf durch Erdbeben erzeugte Infraschallwellen

Kurzfassung

Das Deutsche Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) betreibt unter anderem auf der Umweltforschungsstation „Schneefernerhaus“ (47,42°N; 10,98°O) auf der Zugspitze in Deutschland zwei der sog. Ground-based infrared P-branch Spectrometer (GRIPS 7 und GRIPS 8) zur Vermessung eines Ausschnitts der OH-Meinel-Banden im nahen infraroten Wellenlängenbereich zwischen ca. 1,5μm und 1,6μm. Die Messungen erfolgen nächtlich, da Strahlung aus dem sog. Nachthimmelsleuchten (engl.: airglow) beobachtet wird. Diese durch photochemische Prozesse angeregte Strahlung erlaubt es in guter Näherung auf die Umgebungstemperatur der emittierenden Moleküle zu schließen. Diese Temperaturzeitreihen sind dabei jedoch Schwankungen auf unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Skalen unterworfen. Neben Schwingungen, wie Planetare Wellen oder Schwerewellen können Akustische Wellen in den Zeitreihen nachgewiesen werden. Erdbeben können solche Akustischen Wellen beispielsweise in Form von Infraschall entstehen lassen. Dieser breitet sich durch die Atmosphäre aus und ist möglicherweise auch in den GRIPS-Zeitreihen wiederzufinden. Dabei ist von Vorteil, dass die Instrumente aufgrund deren exakt südlicher Ausrichtung einen Mesopausenbereich über Norditalien einer von Erdbeben geprägter Region, vermessen. Es wird versucht mit Spektralanalyseverfahren, wie der Fast Fourier-Transformation (FFT) in den Datensätzen der GRIPS-Instrumente Infraschallsignaturen unmittelbar nach Erdbeben in Norditalien, nachzuweisen. Mit Hilfe der FFT werden die Zeitreihen in ihre periodischen Bestandteile zerlegt. Zuerst sollen auffällige Perioden im Mai, insbesondere in der Bebennacht vom 19.5. auf den 20.5.2012, in der das heftigste Beben 2012 in Norditalien mit einer Stärke von 6,1 auf der Moment-Magnituden-Skala registriert wurde, analysiert werden. Es gelang dabei im GRIPS 8-Datensatz Perioden von 81s, 151s, 250s und 289s, wobei die bei 250s und 289s typisch für Infraschall sind, nachzuweisen. Anschließend wurde versucht diese Perioden an anderen Nächten mit Bebenaktivität in Norditalien zu bestätigen. Aufgrund der geringen Häufigkeit schwerer Beben in der Region wurden weiter versucht weltweite Beben einer Stärke größer als 7,0 auf der Moment-Magnituden-Skala mit den Signaturen in Verbindung zu bringen.