Thermalfernerkundung am Silali Vulkan in Kenia

Beitrag zum Projekt:

Die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) und die kenianische Geothermal Development Company (GDC) starteten 2011 ein neues geothermisches Projekt in Kenia. Das Projekt ist Teil des BMZ geförderten Sektorvorhabens „GEOTHERM – Programm zur Förderung der Nutzung geothermischer Energie“ und unterstützt die GDC in der Exploration geothermischer Energieressourcen.

Hauptaufgabe des Projektes war eine flugzeuggestützte Thermalbefliegung des Silali Vulkans. Zusätzlich wurde für den zentralen Teil des Arbeitsgebietes eine flugzeuggestützte Laser Scanning Befliegung (LiDAR) durchgeführt (Abb. 1b).

Abbildung 1a: Übersichtskarte des kenianischen Rift Systems mit der Lage des Arbeitsgebietes, dem Silali Vulkan (Omenda, 2007) Quelle: BGR

Abbildung 1b: Landsat TM Aufnahme (Bänder 7,4,1 RGB) des Silali Vulkans (gelb: Thermalbefliegung; blau: LiDAR-Befliegung) Quelle: BGR

Ein weiter wichtiger Bestandteil des Projektes war die Schulung von GDC Mitarbeitern im Umgang mit modernen Fernerkundungsmethoden.

Die Flüge innerhalb des Projektes wurden mit einer Piper Navajo durchgeführt (Abb.2a). Das Flugzeug war mit Thermalkamera, Laser Scanner, IMU Aero Control und einer Speichereinheit ausgestattet, die in einer Bodenluke des Flugzeuges eingebaut wurden (Abb. 2b). Die Befliegung für die Thermalkampagne fand an drei Nächten zwischen 02:00 Uhr und 05:00 Uhr statt, um die Einflüsse einer sonnenbedingten Aufheizung der Gesteine während des Tages zu minimieren. Die Flughöhe betrug 3.000 m über der Erdoberfläche. Die Flüge für die LiDAR-Kampagne fanden tagsüber statt.

Abbildung 2a: Für Thermal- und Laser Scanning eingesetzte Piper Navajo Quelle: BGR

Abbildung 2b: In Bodenluke des Flugzeuges eingebautes Equipment: IGI DigiTHERM Thermalkamera, Riegl Scanner LMSQ560, Flugnavigationssystem, IMU Aero Control Quelle: BGR

Die Thermalbefliegung erstreckte sich über ein Gebiet von 2.000 km² (Abb. 1a). Mehr als 6.000 Thermalbilder mit einer räumlichen Auflösung von 3 m wurden aufgenommen. Die hochauflösenden Einzelbilder wurden im Anschluss zu einer Thermalkarte mosaikiert. Eine detaillierte Analyse zeigte, dass im Vorfeld bekannte punktuelle Fumarolenfelder (Abb. 3a) zu einem sich über mehrere Quadratkilometer erstreckendem System gehören. Diese Systeme sind auf anderen Satellitenbildern, z.B. einer SPOT Satellitenaufnahme (Abb.3b) oder an der Erdoberfläche nicht erkennbar. Die Thermalaufnahmen offenbaren Strukturen, die eine Verbindung einer Hitzequellen im Erdinneren zur Erdoberfläche darstellen. An diesen Verbindungen kann die Hitze an die Oberfläche gelangen und sie sind dort im Thermalbild an den helleren Grautönen zu erkennen. Diese Erkenntnisse tragen wesentlich dazu bei, nachfolgende Explorationsmethoden gezielter einzusetzen.

Abbildung 3a: Thermisch aktives Gebiet mit Lineamenten von 0,5 km bis 2,5 km Länge. Im Thermalbild bedeuten helle Grautöne hohe Temperaturen, dunklere Grautöne bedeuten niedrigere Temperaturen Quelle: BGR

Abbildung 3b: SPOT Satellitenaufnahme des gleichen Gebietes Quelle: BGR

Zu Demonstrationszwecken wurde zusätzlich eine flugzeuggestützte Laser-Scanning Befliegung für den zentralen Teil des Arbeitsgebietes durchgeführt. Die Oberfläche des ca. 280 km² großen Gebietes wurde bei der Befliegung mit 1 bis 2 Punkten pro m² abgescannt. Aus diesen Daten wurde anschließend ein Höhenmodell (DEM) mit einer räumlichen Auflösung von 1,5 m generiert. Solch hochauflösende Höhenmodelle unterstützen strukturgeologische und geologische Interpretationen, wie auch die Planung von Infrastrukturmaßnahmen. Abbildung 4 zeigt eine Reliefkarte, die aus dem Höhenmodell der Laser Scanning Befliegung erstellt wurden. Auf der Reliefkarte werden Strukturen des Geländes sichtbar, die bis zu diesem Zeitpunkt unbekannt waren und auch auf der Geländeoberfläche nicht zu erkennen sind.

Abbildung 4: Aus den Höhendaten der Laser-Befliegung erstellte Reliefkarte. Deutlich zu erkennen sind lineare Strukturen (rote Pfeile) Quelle: BGR