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pte20211115025 Technologie/Digitalisierung, Umwelt/Energie

Satellitendaten lösen Rätsel um Erdbeben auf

Maschinelles Lernen ermöglicht die Auswertung von Datenbergen und liefert präzise Prognosen


Durch ein Erbeben zerstörtes Haus (Foto: Angelo_Giordano, pixabay.com)
Durch ein Erbeben zerstörtes Haus (Foto: Angelo_Giordano, pixabay.com)

Los Alamos (pte025/15.11.2021/11:45) - Forscher vom Los Alamos National Laboratory (LANL) http://lanl.gov nutzen Satellitendaten, um Bodenverformungen vor allem aufgrund von langsam verlaufenden Erdbeben im Millimeterbereich zu erfassen. "Das gibt uns eine neue Möglichkeit, die Physik hinter tektonischen Verwerfungen und Erdbeben zu verstehen", sagt LANL-Geophysiker Bertrand Rouet-Leduc. "Dies ist die Voraussetzung dafür, das gesamte Spektrum des Erdbebenverhaltens zu verstehen." Darauf basierend könnte ein Erdbebenprognoseverfahren entwickelt werden.

Datenflut wird kanalisiert

Die Daten stehen zur Verfügung, doch die Menge ist so groß, dass selbst die leistungsfähigsten Computer mit der zielgerichtetsten Auswertung überfordert sind. Die LANL-Wissenschaftler haben dieses Problem mithilfe von maschinellem Lernen gelöst. Zunächst geht es um die Daten, die die InSAR-Satelliten liefern. Diese können feinste Höhenunterschiede erkennen, indem sie die von der Erde reflektierten Radarsignale mit zwei räumlich voneinander getrennten Antennen empfangen und deren Phasenunterschiede erfassen.

Dazu kommen Daten von Satelliten wie Sentinel 1 A und B sowie Sentinel 6, betrieben von der europäischen Raumfahrtorganisation (ESA) sowie der NISAR-Satellit, der 2023 starten soll. Diese ermöglichen neue Einblicke in tektonische Prozesse, indem sie Forschern ermöglichen, Längen- und Zeitskalen zu beobachten, die in der Vergangenheit nicht möglich waren. Wenn schon die bisher zur Verfügung stehenden Algorithmen nicht ausreichen, um die Daten zu verarbeiten, so würde es künftig noch schwieriger, hätten die LANL-Wissenschaftler nicht diese auf maschinellem Lernen basierende Lösung gefunden.

Millimetergenaue Nachweise

Die systematische Charakterisierung von aktiven Verwerfungen ist der Schlüssel zum Verständnis der Physik tektonischer Verwerfungen. Dies wird den Forschern helfen, das Zusammenspiel zwischen langsamen Erdbeben, die Spannungen in der Erdkruste sanft abbauen und schnellen Erdbeben, die Stress schnell abbauen und erhebliche Schäden an den umliegenden Gemeinden verursachen können, zu verstehen.

Die neue Methodik des Teams ermöglicht zudem die automatische Erkennung von Bodenverformungen auf globaler Ebene, mit einer viel feineren zeitlichen Auflösung als bestehende Ansätze und einer Nachweisschwelle von wenigen Millimetern, heißt es. Bisherige Nachweisschwellen lagen im Zentimeterbereich.

(Ende)
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