South African Geodynamic Observatory Sutherland (SAGOS)

Das South African Geodynamic Observatory Sutherland (SAGOS) des GFZ wurde zwischen 1998 und 2000 eingerichtet und beruht auf einem 1998 zwischen dem GFZ und der National Research Foundation (NRF) South Africa unterzeichneten Kooperationsvertrag. Das Observatorium befindet sich auf dem Campus des South African Astronomical Observatory (SAAO) und wird durch Mitarbeiter von SAAO und GFZ gemeinsam unterhalten.

Äußere Ansicht des South African Geodynamic Observatory Sutherland

Das SAGOS-Observatorium befindet sich ca. 350 km nordöstlich von Kapstadt (bei 20.81° östlicher Länge und 32.38° südlicher Breite in ca. 1791 m Höhe über dem Meeresspiegel). Die Küste des Südatlantischen Ozeans ist ca. 200 km entfernt. Die Region um Sutherland ist eine tektonisch gesehen sehr ruhige Zone, weit entfernt vom tektonisch aktiven Ostafrikanischen Grabenbruch. Geologisch handelt es sich hier um ein großes Dolorit-Plateau mit einer mehrere Kilometer mächtigen Lage Dolorit. Der in Sutherland unmittelbar anstehende Fels ermöglicht eine sehr gute Ankopplung der für die Supraleit-Gravimetrie (SG) installierten Pfeiler an das Grundgestein. Die Umgebung ist eine einsame Gegend ohne Industrie und Mikro-Seismizität. Klimatisch gesehen liegt Sutherland  an einem Übergang zwischen Sommer- und Winter-Niederschlagszonen. Dadurch treten keine starken jahreszeitlichen Temperaturschwankungen auf. Das Observatorium wurde außerdem in einem Hügel unter der Erdoberfläche errichtet (siehe obenstehende Abbildung) und ist dadurch vor störenden Umwelteinflüssen wie starken Winden und Temperaturschwankungen gut geschützt. Alle Räume sind thermisch isoliert und die Messkammer ist mit einer Klimaanlage ausgestattet. In der Messkammer befinden sich drei Pfeiler, die direkt im Dolorit-Fels gegründet sind. Zwei dieser Pfeiler dienen der Aufstellung von Supraleit-Gravimetern oder anderen geophysikalischen Messinstrumenten. Der dritte Pfeiler ist für Absolut-Schweremessungen vorgesehen, die in gewissen Zeitabständen zur Kalibrierung der Supraleit-Gravimeter durchgeführt werden müssen. In der äußeren Umgebung des Observatoriums wurden vier weitere Pfeiler zur Aufnahme von GNSS-Antennen oder anderen geodätischen Vermessungsinstrumenten errichtet.

Das Supraleit-Gravimeter SG052 im SAGOS-Observatorium

SAGOS ist ein hochgenau registrierendes geodynamisches Observatorium, das geowissenschaftliche Raumverfahren und Boden-Instrumente umfasst. Gegenwärtig sind hier folgende Messsysteme installiert:

  • Zwei Supraleit-Gravimeter (SG D037 und SG 052, hergestellt durch GWR Instruments) die Teil des IAG-Services International Geodynamics and Earth Tide Service (IGETS) sind. Die Messdaten beider Supraleit-Gravimeter (SG) stehen registrierten Nutzern in der IGETS-Datenbank des GFZ Potsdam zum Herunterladen zur Verfügung. Bei Benutzung des Datensatzes sollte folgende Referenz angegeben werden:
    Förste, C., Voigt, C., Abe, M., Kroner, C., Neumeyer, J., Pflug, H., Fourie, P. (2016) Superconducting Gravimeter Data from Sutherland – Level 1. GFZ Data Services. http://doi.org/10.5880/igets.su.l1.001

    Supraleit-Gravimeter gestatten eine stationäre und kontinuierliche Registrierung zeitlicher Variationen des Erdschwerefelds mit sehr hoher Genauigkeit. Diese Messungen dienen hauptsächlich der Untersuchung von Massentransport-Phänomenen im System Erde, die mit Prozessen in der Atmosphäre und der Hydrosphäre zusammenhängen. Außerdem können damit global ablaufende, geodynamische Variationen des Erdschwerefelds wie Kernschwingungen, Erd- und Ozeangezeiten sowie Auflasteffekte studiert werden. 

  • Ein lokales Netz hydrologischer Sensoren für Bodenfeuchte und Grundwasserspiegel, deren Daten zusammen mit den hier ebenfalls registrierten meteorologischen Messungen für die Interpretation der SG-Messungen notwendig sind.
  • Ein permanent installierter GNSS-Empfänger (Stationsbezeichner: sutm) als Referenzstation des International GNSS Service (IGS). Die Daten dieser Station werden innerhalb der internationalen geodätischen Gemeinschaft für die Bestimmung globaler und regionaler  Bezugssysteme, zur Untersuchung der Kontinentaldrift, für die Berechnung von Satellitenbahnen u.a. verwendet.
  • Ein dreiachsiges Magnetometer, das hauptsächlich für Untersuchungen der Pulsationen des Erdmagnetfelds genutzt wird.  Zusätzlich wird es auch zum Vergleich mit satellitenbasierten Magnetfeldmessungen verwendet. Das Magnetometer wurde in Zusammenarbeit mit dem Hermanus Geomagnetic Observatory installiert. Diese südafrikanische Forschungseinrichtung nutzt die magnetischen Messdaten aus Sutherland zum Beispiel im internationalen Projekt PLASMON, das durch die Eötvös-Loránd-Universität in Ungarn koordiniert wird.

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Dr. Christoph Förste
Globales Geomonitoring und Schwerefeld

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