Ocean Bottom Seismometer

Ocean-Bottom-Seismometer (OBS) dienen der Erforschung des Meeresbodenuntergrundes anhand von unterseeischen Wellenmessungen und ihrer Auswertungen. Sie sind Geräte aus der Seismik, zu denen auch Geophone, (Land-)Seismometer, Hydrophone und Streamer zählen.

Ocean Bottom Seismometer

Sowohl Landseismometer als auch Streamerschiffe haben Kontakt zum GPS und kennen daher sowohl ihre eigene Position als auch die absolute Zeit mit hoher Präzision. Gerade das Zeitnormal spielt bei der Seismik eine große Rolle, da hier Entfernungen bzw. Schichtdicken durch Laufzeiten von Schallwellen gemessen werden. Abweichungen im Bereich von Millisekunden produzieren schon einen merklichen Fehler in der Analyse. Das OBS hingegen ist ein vollkommen selbständig arbeitendes System, d. h. ohne (Kabel-) Verbindung zum Schiff. Eine Verbindung zum GPS ist nicht möglich. Deshalb benötigt ein OBS eine hochgenaue Uhr, die sowohl über den gesamten Einsatzzeitraum als auch über eine weiten Temperaturbereich sein Zeitnormal nicht verlieren darf.

Während Landseismometer und Streamer meistens eine feste Verbindung zum Rechenzentrum haben und ihre Daten in Echtzeit weitergeben, müssen die Daten beim OBS gespeichert werden. Dritter wesentlicher Unterschied ist die autonome Energieversorgung. Streamer erhalten ihre Energie vom Schiff, Landseismometer entweder aus dem Rechenzentrum oder durch Solarpanel oder kleine Windräder.

Die Anforderungen an ein OBS sind also hoch und widersprechen sich zum Teil: hochgenauer und temperaturstabiler Schwingquarz, schnelle, präzise A/D-Wandler für kleinste Spannungen und Rechner mit Echtzeitbetriebssystem auf der einen und robuste, energiesparende Technik auf der anderen Seite. Heutige Systeme sind bis Wassertiefen von 6000m bei einem Druck von 600bar einsetzbar. Der Energieverbrauch beträgt unter einem Watt, die Einsatzdauer bis zu einem Jahr.

Die Kernkomponenten des OBS sind ein dreiachsiges Seismometer und ein Hydrophon als Sensoren (im Bild 2, verdeckt) sowie der Datenrekorder zur Aufnahme und Speicherung der seismischen Daten (im druckfesten Titanrohr, 5) samt den Batterien (6). Diese Komponenten sind an einem Trägergestell befestigt, dass zusätzlich mit ausreichend Auftrieb (4), einem Ankergewicht (7) und einem akustischem Auslöser (3) zum Abwerfen des Ankers ausgestattet ist. Meist ist das OBS mit einem Radiosender und einem Blitzlicht (1) ausgestattet, um das Bergen zu vereinfachen.

Als autonomes System wird es vom Explorationsschiff aus ins Wasser gelassen und sinkt dank seines Ankergewichtes auf den Meeresboden. Dort registriert es mit einem Hydrophon den Wasserschall (Druckwellen) und mit dem Seismometer feinste Bewegungen des Meeresbodens (Druck- und Scherwellen oder auch P- und S-Wellen, s. Seismische Welle). Nach dem Untersuchungszeitraum wird mit einem vom Schiff ausgesendeten akustischen Signal der Anker gelöst und das OBS steigt an die Wasseroberfläche auf.