Geoelektrisches Monitoring Permafrost | Robert Supper

Innerhalb des FWF Projektes „Alpchange" des Institutes für Geographie und Raumforschung der Karl-Franzens-Universität Graz wurde die FA Geophysik der Geologischen Bundesanstalt (GBA) mit der Durchführung von geoelektrischen Messungen beauftragt. Ziel dieser Messungen war eine Evaluierung der Durchführbarkeit von geoelektrischen Messungen in einem Permafrostgebiet bzw. die Charakterisierung der Permafrostverhältnisse zum Messzeitpunkt (Auftaubereich/Dauerfrostbereich) im Kristallin (Granitgneis). Die Messungen wurden im Gipfelbereich des Hohen Sonnblicks beim Sonnblick-Observatorium durchgeführt. Anhand des geoelektrischen Tiefensondierungsprofil soll der elektrische Widerstandsaufbaue im Untergrund für die oben erwähnte Fragestellung ermittelt werden, um letztendlich die dynamischen Prozesse genau zu verstehen.

Alpchange setzt sich zum Ziel Landschaftsveränderungen im Alpinen Raum, die durch klimatische Veränderungen in der Vergangenheit und im Jetzt entstanden sind, zu quantifizieren. Die Permafrostgebiete erstrecken sich ca. über ~2.000 km2  in Österreich. Durch die globale Erwärmung werden die Permafrostgebiete erwärmt und/oder aufgetaut, dadurch entstehen weitreichende gemorphologische Veränderungen, die aufgrund geänderter geotechnischer Probleme in bestimmten Fällen ein erhöhtes Gefährdungspotential darstellen. Um diesem entgegenzuwirken ist es von großem Interesse die Prozesse in den Permafrostgebieten besser zu verstehen. Dafür werden geophysikalische Methoden, im besonderen die Geoelektrik schon seit einigen Jahren zur Charakterisierung von dynamischen Permafrostprozessen eingesetzt.

Bei einer geoelektrische Messungen wird der Widerstandsaufbau der Untergrundes untersucht. Dieser Untergrundparameter ist unter anderem abhängig von dem Wassergehalt, der Wasserleitfähigkeit und der Temperatur des zu untersuchenden Gebiets, wobei insbesondere das dynamische Wechselspiel des Frieren und Auftauens geoelektrisch erfasst wird. Nimmt man an, dass sich der Wassergehalt und die Wasserleitfähigkeit mit der Zeit ändert, kann man durch die Geoelektrik die Veränderungen des Untergrundes über längere Zeit messen (Friert das Porenwasser nimmt der Widerstand stark zu).

An der Geologischen Bundesanstalt wurde ein neues geoelektrisches Messsystem  (Geomon4D) entwickelt, welches im Zuge diese Projekts für Permafrost Messungen verbessert und adaptiert werden soll. Das Geomon4D kann als Monitoringsystem, d.h. für permanente geoelektrische Messungen an einem Ort, eingesetzt werden. Dies ermöglicht die zeitlichen Veränderungen der Permafrosts genauer zu erfassen (Geoeletrical measurments for permafrost monitoring at the Hoher Sonnblick).

Auslage, des geoelektrischen Monitoringprofils am Hohen Sonnblick (Blickrichtung Observatorium)

Die Darstellungen zeigen die Inversionsergebnisse der geoelektrischen Messungen. Das erste Bild zeigt die Ergebnisse der Messung im August 2006 und das zweite Bild, die der Messungen im März 2007. Gut zu erkennen ist die Erhöhung des elektrischen Widerstands während des Winters. Die hohen elektrischen Widerstände (rote Bereiche) repräsentieren den gefrorenen Untergrund, die grünen/bzw. blauen Bereiche markieren die Zone, in der Auftau- und Gefrierprozesse stattfinden.

Zur permanenten Messung wurden die Elektroden (Metall Spieße) am Gipfel des Sonnblicks eingegraben und ein Kabel permanent verlegt. Dies geschah im November 2006. Da anfänglich technische Schwierigkeiten, hervorgerufen durch Blitzschläge, wie auch elektrostatische Phänomene am Sonnblick, auftraten, war es nicht möglich einen permanent Betrieb aufrechtzuerhalten. Um weitere Messaussätze zu vermeiden ist es notwendig einen Blitzschutz einzusetzen. Seit Sommer diesen Jahres wird an der Entwicklung eines speziell für die Messmethode der Geoelektrik angepassten Blitzschutzes gearbeitet. Währendessen werden an der Geologischen Bundesanstalt Labormessungen zum Permafrost durchgeführt, um unter kontrollierten Bedingungen die dynamischen Verhältnisse des Permafrosts simulieren zu können.

Es ist geplant den Messeinsatzt unter verbesserten Rahmenbedingungen im Frühjahr 2008 fortzusetzen.

http://www.geologie.ac.at/    Ansprechpartner: Diese E-Mail-Adresse ist gegen Spam-Bots geschützt, du musst Javascript aktivieren, damit du sie sehen kannst ; Geologische Bundesanstalt ; FA Geophysik

http://www.alpchange.at/     Ansprechpartner: A.o. Prof Mag. Dr. Gerhard Lieb; Institut für Geographie und Raumforschung