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Aus den Daten der Seismometer (Dreiecke) in Chile rekonstruieren bislang Menschen die Lage der Erdbebenzentren (Kreise) (Bild: J. Woollam et al)

Künstliche Intelligenz verbessert Erdbebenanalyse

Neuronales Netz bestimmt erstmals Ankunftszeit von seismischen Wellen so gut wie menschliche Experten – Publikation im Fachjournal Seismological Research Letters

Die Herausforderung, Erdbebensignale optimal zu analysieren, wächst zusammen mit der Menge der verfügbaren seismischen Daten an. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forschende nun ein neuronales Netz eingesetzt, um die Ankunftszeit von seismischen Wellen zu bestimmen und dadurch Erdbebenzentren genau zu lokalisieren. Sie berichten im Fachjournal Seismological Research Letters, dass Künstliche Intelligenz die Daten ebenso genau auswerten kann wie ein erfahrener Seismologe. (DOI: 10.1785/0220180312)

Die Ankunft der vielen Erdbebenwellen an der Seismometerstation, den sogenannten Phaseneinsatz, genau zu bestimmen, ist wichtig für das präzise Lokalisieren der Erdbebenereignisse, was weitere exakte seismologische Auswertungen erst ermöglicht. Diese können unter anderem dazu dienen, Nachbeben vorherzusagen, die manchmal schwerere Schäden verursachen können als das erste Beben. Durch genaue Lokalisation von Erdbebenzentren lassen sich auch physikalische Prozesse in der Tiefe besser unterscheiden, was wiederum Rückschlüsse auf den Aufbau des Erdinnern erlaubt. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass Künstliche Intelligenz die Erdbebenanalyse wesentlich verbessern kann – nicht nur bei großen Datenmengen, sondern auch bei begrenzter Datenlage“, erklärt Professor Andreas Rietbrock vom Geophysikalischen Institut (GPI) des KIT.

Durch Auswertung der Seismogramme, dem sogenannten Picken, lassen sich die Einsatzzeiten der einzelnen Phasen ermitteln. Dies geschieht traditionell von Hand. Doch beim manuellen Picken kann die Subjektivität des jeweiligen Seismologen die Genauigkeit beeinträchtigen. Vor allem aber erfordert die manuelle Auswertung mittlerweile einen nicht mehr zu vertretenden Zeit- und Personalaufwand, weil die Menge der verfügbaren seismischen Daten immer größer wird und die Seismometer-Netzwerke immer dichter werden. Um alle Informationen schnell zu nutzen, bedarf es einer automatischen Auswertung. Die bisher entwickelten Pickeralgorithmen erreichen allerdings nicht die Genauigkeit des manuellen Pickens durch einen erfahrenen Seismologen, weil Entstehung und Ausbreitung von Erdbeben äußerst komplexe Vorgänge sind und verschiedene physikalische Prozesse das seismische Wellenfeld beeinflussen. Mehr erfahren...

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Erdölförderung im Emsland

Erdölförderung im Emsland (Foto: Wintershall Holding GmbH)