Seismische Wellenausbreitung in aktiven Vulkanen

 
 
Einer der wichtigsten Parameter bei der Vorhersage von Vulkaneruptionen ist die Häufigkeit und der Charakter der im Vulkangebäude auftretenden Erdbeben. Um die am Seismometer registrierten Signale besser zu verstehen, untersuchen wir die Wellenausbreitung im stark heterogen aufgebauten Vulkan. Aufgrund von Wechsellagerungen weicher Aschematerialien mit festen Lavagesteinen (Schichtvulkan) tritt das Problem der starken Vielfachstreuung seismischer Wellen auf. Als mathematischer Ansatz zur Beschreibung wird das Konzept der Wellenausbreitung in Zufallsmedien verwendet. Dies führt zu Transportgleichungen für die Energiedichte der seismischen Wellen, die entweder numerisch mit Hilfe einer Monte-Carlo-Simulation oder analytisch mit Hilfe der Diffusionsapproximation gelöst werden können. Die Auswertung beobachteter seismischer Daten an den Vulkanen Merapi (Indonesien) und Vesuv (Italien) zeigt, dass die mittlere freie Weglänge in Schichtvulkanen in der Größenordnung von nur wenigen hundert Metern liegt, während der Wert für die Erdkruste im gleichen Frequenzbereich von 2-20 Hz ca. hundert Kilometer beträgt.
 
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