Aeroradar

Eis-Radarsystem der BGR in einem Antarktiseinsatz Quelle: BGR

Die Anwendung von Radarsystemen zur Erkundung von Untergrundstrukturen ist seit mehr als 30 Jahren ein Standardverfahren in der Geophysik und als GPR (ground penetrating radar), RES (radio echo sounding) oder EMR (Elektromagnetisches Reflexionsverfahren) bekannt.

Zunächst wurde beim Aeroradar das Prinzip des Pulsradar verfolgt. Der Einsatz entsprechender Pulsradarmesssysteme aus der Luft beschränkte sich dabei anfangs auf Eisdickenmessungen polarer Gletscher, da mit kaltem Gletschereis ideale Messbedingungen für eine maximale Eindringtiefe elektromagnetischer Wellen vorliegen. Insbesondere in schwer zugänglichen Gebieten, wie der weithin eisbedeckten Antarktis, sind Messungen vom Helikopter bzw. Flugzeug die einzige Möglichkeit um die Mächtigkeit antarktischer Gletscher zu bestimmen. Dabei kann durch die gute Manövrierfähigkeit eines Helikopters, auch für engräumige Areale, eine weit bessere Detailgenauigkeit erzielt werden als bei Messungen von einem Flugzeug aus. Mit dem Flugzeug können dagegen größere Messgebiete beflogen werden.

BGR Pulsradarsystem (P30) am Hubschrauber Quelle: J.A. Uribe

Seit 2009 steht der BGR ein weiteres Helikopter-Pulsradarsystem zur Verfügung: Das BGR-P30. Es wurde von Dr. Norbert Blindow an der Universität Münster entwickelt und kann sowohl für Eisdickenmessungen auf Gletschern als auch zur Untersuchung von geologischen Strukturen (z.B. Sand, Salz) und Grundwasser eingesetzt werden.

Als weiteres Prinzip wurde beim Aeroradar für den Einsatz im Helikopter die Stepped Frequency Technik weiter entwickelt. Diese Technologie hat den Vorteil durch optimierte Anpassung der Frequenzbandbreite eine bessere Auflösung von Strukturen im Untergrund zu ermöglichen. Darum ist dieses Verfahren besonders für geologische Anwendungen geeignet. Die Entwicklung wird in Kooperation mit der Firma RST-Group voran getrieben.

Stepped Frequency Antenne neben einem Helikopter Quelle: M. Funk

Downloads:

• Flyer Aero-Georadar (2011) (PDF, 440 KB)
• Dieter Eisenburger, Volkmar Damm, Martin Jenett, Harald Lentz : Comparison between Pulse Radar and Stepped Frequency Radar (PDF, 822 KB)

Projekte:

• Glaziologische Untersuchung von Gletschern in Zentralchile und Patagonien (1999)
• Eismächtigkeiten in der Antarktis durch Pulsradarmessungen vom Helikopter (GANOVEX VII, GEOMAUD) 1995-2001
• Testbefliegung des Careser Gletschers (Norditalien) mit dem Pulsradarsystem vom Hubschrauber (2001)
• Großflächige Eisdickenmessung mit dem Pulsradar vom Flächenflugzeug im Rahmen der PCMEGA Expedition (2003)
• Erstmalige Georadar Messungen vom Luftschiff in der Umgebung von Hymendorf (2009)
• Erkundung oberflächennaher geologischer Strukturen mit Hilfe eines hubschraubergestützten Stepped Frequency Radars im Gating Modus (2009-2012)

• Universelles Modulares Stepped Frequency Radarsystem zur Lagerstättenerkundung (2012-2015)

Literatur:

• Gundelach, V.; Blindow, N.; Buschmann, U.; Salat, C.; Krellmann, Y.: Exploration of geological structures with GPR from helicopter and on the ground in the Letzlinger Heide (Germany), Ground Penetrating Radar (GPR), 2010 13th International Conference on , vol., no., pp.1,6, 21-25 June 2010. doi: 10.1109/ICGPR.2010.5550092.
  URL: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=5550092&isnumber=5550063
• Blindow, N.; Salat, C.; Gundelach, V.; Buschmann, U.; Kahnt, W.: Performance and calibration of the helicoper GPR system BGR-P30, Advanced Ground Penetrating Radar (IWAGPR), 2011 6th International Workshop on , vol., no., pp.1,5, 22-24 June 2011. doi: 10.1109/IWAGPR.2011.5963896.
  URL: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=5963896&isnumber=5963834
• Blindow, N.; Salat, C.; Casassa, G.: Airborne GPR sounding of deep temperate glaciers — Examples from the Northern Patagonian Icefield," Ground Penetrating Radar (GPR), 2012 14th International Conference on , vol., no., pp.664,669, 4-8 June 2012. doi: 10.1109/ICGPR.2012.6254945.
  URL: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=6254945&isnumber=6254686