Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bonner Forscher setzen Zugspitz-Gipfel unter Strom

09.12.2009
Forscher der Universität Bonn haben eine raffinierte Methode entwickelt, um die "Innentemperatur" des Zugspitz-Gipfels zu messen: Sie setzen das Gestein unter Strom und messen seine Leitfähigkeit.

Daraus können sie auf die Temperaturverteilung im Fels schließen. Die Wissenschaftler haben ihre Ergebnisse nun im "Journal of Geophysical Research - Earth Surface" vorgestellt (doi:10.1029/2008JF001209). Sie wollen die Methode nutzen, um gefährliche Felsstürze vorherzusagen. Erwärmung gilt als eine wichtige Ursache derartiger Naturkatastrophen.

Vor 3.700 Jahren verlor Deutschland vermutlich seinen einzigen Dreitausender. Innerhalb weniger Minuten brach ein 900 Meter hoher Felskeil aus der Nordflanke der Zugspitze ab - darunter wahrscheinlich auch Teile des Gipfels. Fast vierhundert Millionen Kubikmeter Geröll rasten mit einem gewaltigen Donnern zu Tal. Wollte man die Trümmer wegschaffen, bräuchte man dazu einen Güterzug von 50.000 Kilometern Länge - das ist mehr als der Erdumfang. Heute leben auf den Überresten der Zugspitz-Nordflanke über 10.000 Menschen.

Der Bergsturz war wohl eine Spätfolge des Klimawandels im Holozän: Vor etwa 6.000 Jahren setzte nämlich eine Warmphase ein, in deren Verlauf sich die Durchschnittstemperatur in den Alpen um bis zu zwei Grad erhöhte. Hatten zuvor die eisigen Temperaturen den Zugspitz-Gipfel dauerhaft bei Minusgraden gehalten, begann das Gestein nun zu tauen. Dadurch wurde es zunehmend instabil: Die Katastrophe nahm ihren Lauf.

Sollte diese Theorie stimmen, stehen den Einwohnern von Garmisch-Partenkirchen eventuell gefährliche Zeiten bevor. Denn momentan steigt das Quecksilber am Zugspitz-Gipfel wieder: Die Lufttemperatur dort oben beträgt heute im Jahresschnitt -3,9 Grad Celsius - das ist fast ein Grad wärmer als noch zwischen 1961 und 1991. "Wir wollen wissen, welche Auswirkungen das auf die Stabilität des Gesteins hat", sagt Dr. Michael Krautblatter vom Geographischen Institut der Uni Bonn.

Dazu müssen die Forscher zunächst einmal herausfinden, wie viel von der Erwärmung im Inneren der Felsen ankommt. Einfach tiefe Löcher zu bohren und Thermometer hineinzustecken, funktioniert in den bereits instabilen Bereichen nicht. Stattdessen nutzen die Wissenschaftler ein elektrisches Tomographie-Verfahren. Anfang des 20. Jahrhunderts wurde in die Nordwand des Zugspitz-Gipfels ein fast 300 Meter langer Stollen gegraben. "In die Wand dieses Stollens haben wir 140 Elektroden geschraubt", erläutert Krautblatter. "An jeweils zwei davon legen wir eine Spannung an - an welche zwei, wird variiert. An allen anderen messen wir, wie viel Strom dort ankommt."

Die Forscher gewinnen so pro Messtag mehr als 1.400 Werte. Hieraus können sie mit Hilfe tomographischer Algorithmen die Verteilung der elektrischen Leitfähigkeit innerhalb des Felsens bestimmen. Und diese hängt stark von der Temperatur ab. Das Gestein an sich leitet Strom nämlich nicht. Es enthält aber winzige mit Wasser gefüllte Hohlräume. Darin gelöst sind geladene Teilchen, die Ionen. Solange das Wasser flüssig ist, können sie sich bewegen. Sobald es aber gefriert, ist es mit ihrer Beweglichkeit vorbei: Die Leitfähigkeit sinkt. "Und zwar nicht abrupt, sondern in Abhängigkeit von der Temperatur", erklärt der Bonner Geophysiker Professor Dr. Andreas Kemna. "Anfangs sind nämlich nur Teile des Wassers gefroren. Dieser Anteil nimmt aber mit steigenden Minusgraden schnell zu."

Um diese Zusammenhänge zu verstehen, hatten die Forscher zunächst ein Stück Zugspitz-Gestein in ihr Bonner Labor verfrachtet. Dort ließen sie es kontrolliert auftauen und abkühlen und ermittelten dabei die Änderung der Leitfähigkeit. Ihre Ergebnisse übertrugen sie dann auf die Messwerte aus dem Feldversuch. Monat für Monat konnten sie so ein Tomographiebild des Zugspitz-Gipfels erstellen, an dem sich die Temperatur im Gestein ablesen lässt. Und das lokal für jeden Bereich zwischen Stollen und Nordwand. "Wir können also beispielsweise sagen: An dieser Stelle ist der Felsen in neun Metern Tiefe -3 bis -4 Grad kalt", sagt Kemna.

Die aktuelle Studie ist weltweit der erste Beleg, dass so etwas überhaupt geht. So ist auf den Tomographiebildern gut zu erkennen, wie sich die Temperatur im Fels während des Frühjahrs und Sommers schrittweise erhöht. Die Permafrost-Zone (das ist der Bereich, in dem dauerhaft Temperaturen unter Null herrschen) wird dabei sukzessive kleiner. Besonders trifft die saisonale Erwärmung Stellen in der Nordwand, die nicht von einer isolierenden Schneeschicht bedeckt sind.

Wärme lässt Felsen rutschen

Die Forscher haben inzwischen auch erste Anhaltspunkte, wie sich die Erwärmung auf die Stabilität des Gesteins auswirkt. "Wir konnten bei Experimenten in unserer Kältekammer zeigen, dass die Reibung zwischen zwei Felsen bei steigenden Temperaturen sinkt", erklärt Michael Krautblatter. "Die feinen Unebenheiten, die das Gestein miteinander verzahnen, werden dann instabiler und schleifen sich leichter ab. Wir beobachten an der Zugspitze momentan einen großen Steinquader, der seit ewigen Zeiten auf einer steil abschüssigen Felswand ruht. Wenn die Temperaturen sich weiter nach oben entwickeln, könnte es mit dieser Ruhe bald vorbei sein." Sollte sich der Quader tatsächlich lösen und ins Tal schießen, kann das weitere Felsstürze auslösen - ähnlich wie ein einzelner Skiläufer ein ganzes Schneefeld ins Rutschen bringen kann.

Bilder zu dieser Pressemitteilung gibt's im Internet unter
http://www3.uni-bonn.de/Pressemitteilungen/365-2009
Kontakt:
Dr. Michael Krautblatter
Geographisches Institut der Uni Bonn
Telefon: 0228/73-9098
E-Mail: michael.krautblatter@giub.uni-bonn.de
Prof. Dr. Andreas Kemna
Steinmann-Institut, Lehrstuhl für Angewandte Geophysik der Uni Bonn
Telefon: 0228/73-3060
E-Mail: kemna@geo.uni-bonn.de

Frank Luerweg | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de/
http://www3.uni-bonn.de/Pressemitteilungen/365-2009

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen
18.08.2017 | Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung

nachricht Klimawandel: Bäume binden im Alter große Mengen Kohlenstoff
17.08.2017 | Universität Hamburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie