Verbesserung der Erdbebenvorhersage durch Gassensorik
Unsere Mission ist es, Menschenleben und Ressourcen vor den Folgen von Naturkatastrophen zu schützen, indem wir unsere Gassensor-Technologie dazu einsetzen. Dies ermöglicht wichtige Forschungsarbeiten an akademischen und staatlichen Einrichtungen , und lässt uns besser verstehen , was uns die Natur mitteilen möchte.
Stellen Sie sich vor, wie viel besser wir uns auf die Auswirkungen eines katastrophalen Erdbebens vorbereiten könnten, wenn wir „nur“ den Zeitpunkt besser vorhersagen könnten. Obwohl Erdbeben bis heute nicht mit Sicherheit vorhergesagt werden können, arbeiten Wissenschaftler und Ingenieure daran, unsichtbare Frühwarnsignale besser zu erkennen und zu verstehen.
„Die Natur sendet immer Signale dafür, was sie tut; wir müssen lernen, diese Signale zu hören, zu messen und zu quantifizieren, um unsere Fähigkeiten zu verbessern, uns an diese Signale anzupassen und auf sie zu reagieren“, sagte Dr. Andres Diaz, ein erfahrener Universitätsprofessor und leitender Forschungswissenschaftler bei INFICON. „Wenn wir die richtigen Werkzeuge haben, um besser zuzuhören, könnten wir potenziell schädliche Phänomene vorhersagen und uns besser darauf vorbereiten. Dies wurde bei Hurrikans bereits erfolgreich umgesetzt, bei denen Wissenschaftler die Zugbahn vorhersagen und Gebiete evakuieren können, um Menschenleben zu retten. Können wir lernen, dasselbe bei Vulkanausbrüchen und Erdbeben zu tun? Ich denke ja; die kontinuierliche Messung von Gasemissionen liefert Hinweise dazu und bietet damit einen Weg, dies zu tun.“
In China untersucht das Institute of Earthquake Forecasting die Gasemissionen an mehreren Überwachungsstationen, um Hinweise auf die Vorhersage von Erdbeben zu erhalten und so die Reaktionsfähigkeit zu verbessern. Experten des Instituts zusammen mit internationalen Forschern haben beobachtet, dass sich die Gaskonzentration und die Gasverhältnisse bereits mehrere Tage vor einem größeren Erdbebenereignis ändern, was die treibende Kraft hinter dem Erdbebenüberwachungsprojekt ist. Um die Faktoren, die die Signale beeinflussen, vollständig zu verstehen, müssen diese Beobachtungen durch eine fortlaufende, langfristige Überwachung validiert werden. Es gibt mehrere Technologien zur Erkennung und Quantifizierung von Gaskonzentrationen; eine davon ist die Gaschromatographie (GC), bei der die dabei relevanten Gaskomponenten in einer Probe entsprechend ihrer Affinität auf einer präparierten „Säule“ getrennt und mit einem MEMS-basierten Wärmeleitfähigkeitsdetektor quantifiziert werden.
Zur Unterstützung dieser Forschung wählte das Institut Micro GC Fusion Gas Analyser® als geeignetes Messinstrument zur Überwachung und Validierung von Gasemissionsschätzungen in Kombination mit traditionelleren Methoden, wie der seismischen Überwachung. In Zusammenarbeit mit INFICON misst die chinesische Regierung seit mehr als einem Jahr die Gase, die aus ausgewählten Thermalquellenfeldern in der Nähe von Verwerfungslinien entweichen. Die Daten werden dann mit dem Druck auf den Erdkern , der sich in der seismischen Aktivität manifestiert, korreliert und ebnet damit den Weg für eine langfristige Datenerfassung.
„Bei einem Erdbeben stehen Leben und Ressourcen auf dem Spiel“, sagte Dr. Diaz. “Die passive Entgasung an Verwerfungen und Vulkanstandorten bietet eine direkte Möglichkeit, die Prozesse im Erdinneren besser zu verstehen, die sich auf die Erdoberfläche und unser Leben auswirken. Das Institut ist führend in der Erdbebenforschung und in der Entwicklung von Reaktionsstrategien unter zuhilfenahme von Messtechnik der Firma INFICON, welche bei dem Thema Gasanalyse an vorderster Front mit dabei ist.“
Die Rolle und der Einfluss von GC-Gasmesstechnik
Die dafür bereitgestellten Micro GC Fusion-Geräte lieferten vielversprechende Ergebnisse an zwei multiparametrischen geochemischen Überwachungsstationen in verschiedenen Provinzen Chinas. Diese Stationen sind sicher in Schutzgehäusen untergebracht und liefern zuverlässige Daten in Echtzeit. Diese Daten sind für die Verfolgung geochemischer Veränderungen und für die Unterstützung von Frühwarnsystemen unerlässlich.
Die gemeinsame Forschung war so erfolgreich, dass das Institut die Umsetzung der Gasüberwachung in einer nächsten Phase auf weitere Stationen ausdehnt, mit dem Ziel, in Zukunft alle aktiven Verwerfungsgebiete Chinas mit Stationen abzudecken.
Neben der Erprobung und Implementierung der Gaschromatographie wird die Zusammenarbeit auch auf die praktische Erprobung anderer Gasanalysetechniken ausgeweitet, wie z.B. die In-situ-Massenspektrometeranalyse mit dem INFICON Transpector® MPH und die atmosphärische Helium-Überwachungsdetektion mit einem speziellen Leckdetektor für Geowissenschaften, der auf dem hochempfindlichen WiseTechnology®-Sensor von INFICON basiert.
Mit dem Einsatz des Micro GC Fusion wird die Erkennung und Quantifizierung von Gasen erleichtert, die an den geochemischen Überwachungsstationen ausgestoßen werden, wie Wasserstoff, Helium, Methan, Ethan, Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und Schwefelwasserstoff. Dr. Diaz erklärte, dass der Druckaufbau im Inneren der Erde die Zusammensetzung der in den Bohrlöchern auftretenden Entgasung verändert. Das Überwachungssystem ist mit mehreren Gasentnahmeleitungen ausgestattet, um die Emissionen kontinuierlich zu analysieren, während integrierte Filter vor Partikeln schützen. Diese Anordnung gewährleistet eine präzise, ununterbrochene Überwachung, die für die Beobachtung geochemischer Verschiebungen in diesen seismisch aktiven Regionen von entscheidender Bedeutung ist.
Durch die präzise Datenanalyse der gesammelten Gase gewinnen die Forscher wertvolle Erkenntnisse über Seismische- und Entgasungsaktivitätsmuster. Gaskonzentrationen und die Gasverhältnisse können dann als Vorläufer für eine signifikante Erdbebenaktivität genutzt werden, und das sogar Tage vor einem katastrophalen Ereignis. Die derzeit untersuchte Region umfasst 21 Städte innerhalb einer seismischen Zone. Letztendlich hilft diese Technologie Leben zu retten, indem sie eine effektivere Erdbebenvorhersage ermöglicht.
Verbesserung lebensrettender Vorhersagen von Naturkatastrophen
Erdbeben sind eine globale Bedrohung, die verheerende Auswirkungen haben können. Durch die Identifizierung potenzieller Vorläufer seismischer Aktivitäten mithilfe der technischen Lösungen von INFICON, sollen die Auswirkungen solcher Katastrophen vermindert werden.
Zusätzlich zu unserem Engagement während der laufenden Forschung zur Vorhersage dieser katastrophalen Ereignisse, arbeiten wir außerdem daran, die Nachweisgrenzen unseres MEMS-basierten Micro GC Fusion auf Werte unter einem Teil pro Million (ppm) zu verbessern. Gemeinsam mit dem Erdbebeninstitut arbeiten wir zusätzlich daran, die Durchflussregelung der Station und die Datenerfassung in eine gemeinsame Online-Visualisierungssoftware zu programmieren, sodass sie in Echtzeit von jedem Ort der Welt aus verfügbar sind. Dieses fortschrittliche Erfassungssystem verbessert die Frühwarnfähigkeiten und ermöglicht es dem Institut den gefährdeten Städten effektiv reale Daten zur Verfügung zu stellen. Durch die Zusammenarbeit mit regionalen Behörden und Interessengruppen stellt INFICON die effektive Integration von Überwachungstechnologien in vorhandene Katastrophenmanagementsysteme sicher.
Durch Frühwarnungen und Vorsorgemaßnahmen haben die Städte die Möglichkeit, bei Erdbebenereignissen frühzeitig Maßnahmen zu ergreifen. Der Einsatz von Micro GC Fusion Geräten in der Erdbebenvorhersage, ist ein bedeutender Fortschritt in der Katastrophenvorhersage. Durch die Umsetzung werden Leben, Ressourcen, Infrastrukturen und die Umwelt vor den verheerenden Auswirkungen von Erdbeben geschützt.
Wir bei INFICON sind stolz darauf, weiter technische Lösungen bereitzustellen und gemeinsam mit unseren Partnern und Kollegen an der Spitze von Forschung und Innovation zu stehen.
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Erfahren Sie mehr über unsere Forschungsprojekte
Überblick über Forschungsprojekte mit Partnern wie der NASA und der ETH Zürich. Wir streben danach, Innovationen voranzutreiben und technologische Grenzen zu überschreiten.
In Zusammenarbeit mit dem Robotic Systems Lab der ETH Zürich arbeiten wir an einem Projekt namens ARAMMIS - Autonomous Robots for Area Mapping, Monitoring, and In-situ Sensing.
Als Experten für Gassensorik und Vakuummessungen in vielen Branchen, darunter Halbleiter-, Energie- und Sicherheitsindustrie, sind unsere Teams immer auf der Suche nach dem, was als Nächstes kommt".