Bau und Organisation einer Schulseismographenstation mit digitaler Fernabfrage und Konstruktion eines Lehrseismographen

3.2.2 Auswertung des Seismogramms

Abb. 3.2.2: Bezeichnungen und Kenndaten bei der Bestimmung der
Vergrößerung V bzw. der Bodenamplitude a₀
beim Erdbeben nahe der Insel Ascension.

Zuerst bestimmt man aus dem Streamer-Record mit Hilfe des selbstgeschriebenen Viewer (vgl. Kap. 2.5) die genauen Einsatzzeitpunkte von P- und S-Welle aus allen drei Seismogrammen und mittelt jeweils. Beim Ascension Seismogramm gilt für den P-Wellen Einsatz t_P=23:59:02 Uhr, und für den S-Wellen Einsatz t_s=00:06:43 Uhr, (Zeitangaben in UTC). Die Differenzzeit zwischen P- und S-Welleneinsatz Δt_PS=7,68 Minuten passt man nun zwischen beide Laufzeitkurven ein und erhält so die Herdentfernung Δ=54,97° oder in Kilometer umgerechnet D=6112 km. Gleichzeitig kann man auch die Laufzeit Δt_P der P-Welle ablesen, nämlich Δt_P=574,74 Sekunden. Zieht man nun vom P-Wellen-Einsatz t_P an der Station diese Laufzeit ab, bekommt man die genaue Herd-Zeit, t_H=23:49:27 Uhr (NEIS-Daten: Δ=54,71°; t_H=23:49:27 Uhr).

Zur Bestimmung der Magnitude wird nach Definition der Ms-Skala, [7] die Aufzeichnung des Vertikal-Seismographen herangezogen; da wir diesen in unserer Station jedoch nicht selbst gebaut haben (Dauerleihgabe der abgewickelten Erdbebenstation Jena), verwenden wir hier die größte Amplitude aus den beiden anderen Seismogrammen. Generell ist zur Magnitudenbestimmung folgendes zu sagen: die Magnitudenangabe ist in erster Linie für die Öffentlichkeit bestimmt; nach Auskunft von Seismologen stellt die Magnitudenangabe nicht mehr als eine Katalogisierung dar. Es gibt mehrere Magnitudenskalen; die ursprüngliche Form dieser logarithmischen Skalen wurde 1935 von C.F. Richter aufgestellt (max. Herd-Entfernung: 600km, Verwendung von speziellen Seismographen unter normierten Bedingungen) [8], [9]. Wir benutzen die Ms-Skala (s = surface), die meistens gebraucht wird und außerdem am einfachsten zu berechnen ist. Man entnimmt nun aus dem Seismogramm die größte R-Amplitude (U_0VF=102,5 mV) und bestimmt deren Schwingungsdauer T (T=12,5 s). Über die Kenndaten des Pendels bestimmt man daraus die Bodenamplitude a₀ (vgl. Abb 3.2.2).

Es gilt also für die Bodenamplitude a₀:

Hierbei ist Ü_(w) die Übertragungsfunktion. Sie stellt die normierte Resonanzkurve eines seismographischen Pendels dar. [10] Wenn man nun diese Angabe hat, setzt man diese in die folgende Formel nach IASPEI ein: [7]

und erhält so den Ms-Magnituden-Wert des Ascension-Bebens: M_s = 6,6. Zum Vergleich der offizielle M_s-Wert der NEIS-Meldung: M_s(NEIS) = 6,3.

3.2.3 Anschluss der Station an die Gauß-Krüger-Weltkoordinaten

Beide Horizontal-Pendel schwingen nicht genau in Ost-West- bzw. Nord-Süd- Richtung, weil sie an den Gebäudemauern fixiert sind. Zunächst wird durch Triangulation die relative Position der Schwingungsrichtung jedes Pendels zu der Keller-Außenwand bestimmt, an der das N-S-Pendel befestigt ist (vgl. Abb. 2.2). Der Winkel, den diese Gebäudemauer mit der Nord-Richtung einschließt, wurde von zwei Landvermessern auf verschiedenen Wegen in guter Übereinstimmung zu 9,27gon bzw. 9,35gon bestimmt, was den Altgrad-Werten 8,34° bzw. 8,41° entspricht. Durch Anwendung von Sinus- und Kosinus-Satz kann man die schiefwinkligen Koordinaten für die Bodenverschiebung in Schwingungsrichtung jeweils in Nord-Süd- bzw. Ost-West-Verschiebung umrechnen. Glücklicherweise sind die Schwingungsrichtungen jedoch nahezu parallel (NS-Seismograph) bzw. senkrecht zur Außenwand. Wir haben daher nur die Abweichung von der Nord- Richtung berücksichtigt.