BGR Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe

Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (Link zur Startseite) Menu Suche
Navigation ▼

D-AERO: Deutschlandweite Aerogeophysik-Befliegung zur Kartierung des nahen Untergrundes und seiner Oberfläche - Auswertung

Land / Region: Deutschland

Projektanfang: 01.04.2016

Projektende: 31.03.2020

Projektstand: 31.03.2020

Das im Jahr 2007 begonnene D-AERO-Projekt, in dem acht Messgebiete an der deutschen Nordseeküste mit dem BGR-Hubschrauber beflogen worden sind, wird durch eine Auswertephase ergänzt. Ziel ist es, bestehende Datensätze auszuwerten und in INSPIRE-konformen Formaten zur Verfügung zu stellen. Die Ergebnisse werden über das BGR-Produktcenter als Download zur Verfügung gestellt und sind über den BGR-Geoviewer visualisierbar. Ferner sind die Daten auch in einem Fachinformationssystem (FIS-Geophysik LIAG) abgelegt.

Die Kenntnis des nahen Untergrundes zwischen Oberfläche und hundert Metern Tiefe ist eine wesentliche Grundvoraussetzung in vielfältigen ökonomischen, ökologischen und geowissenschaftlichen Bereichen: Wassernutzungskonzepte, Bodennutzungsplanung, Industrieplanung, Deponienanlagen, Städteplanung, Verkehrswegebau, Bergbau, Renaturierungsmaßnahmen, Naturschutzgebietserweiterung, Überschwemmungsflächenausweisung und vieles mehr sind auf das Wissen um den Aufbau und die Beschaffenheit der oberen Erdschichten angewiesen.

Bislang wurden solche Kartierungen lokal bis regional mit bodengestützten Verfahren in der Regel nur dort durchgeführt, wo gesetzliche Vorschriften solche Untersuchungen vorschrieben oder besondere geowissenschaftliche Studien durchgeführt wurden. Über die Gesamtheit der Fläche der Bundesrepublik Deutschland betrachtet ist ein solches Vorgehen im Vergleich zu aerogeophysikalischen, flächendeckenden Befliegungen bruchstückhaft und wenig effizient. Insbesondere geht die flächige Verknüpfung der Daten verloren, die in vielen Bereichen grundlegend ist: So kann zum Beispiel eine Änderung in der Bodennutzung auch Änderungen im Wasserhaushalt zur Folge haben, die Änderung im Grundwasserpegel ist wiederum wichtig für Städte- oder Verkehrswegeplanung.

Neben den enormen Vorteilen für nahezu jede Art von Flächenplanung und größeren Tiefbauaktivitäten bietet D-AERO eine große Chance für die deutschen Geowissenschaften: In den ersten hundert Metern finden die wesentlichen Austausch- und Transportprozesse statt für Salze und andere Mineralien, Düngemittel, Schadstoffe usw. Zudem können aus dem Aufbau der obersten Deckschichten Informationen, zum Beispiel über den sedimentären Aufbau von Beckenstrukturen, gewonnen werden.

Nimmt man zu den Tiefendaten eine hoch auflösende Oberflächendarstellung der Bundesrepublik hinzu ist es weiterhin möglich, Daten der Oberflächenstruktur mit denen des Untergrundes zu koppeln. Damit kann das schon vorhandene Aussagepotential der geophysikalischen Kartierung des Untergrundes noch erweitert werden. Ein dreidimensionales Geoinformationssystem für die Oberfläche und nahen Untergrund ist ein ideales Raumplanungswerkzeug, das neben geologisch-geophysikalischen Basisinformationen auch zeitlich-räumliche Änderungen in den Oberflächendaten dokumentieren kann.

Aerogeophysik-Messgebiete der BGR in NorddeutschlandAerogeophysik-Messgebiete der BGR in Norddeutschland Quelle: BGR

In der Bundesrepublik liegen hoch auflösende aerogeophysikalische Vermessungen nur in einzelnen Gebieten vor, die sich überwiegend in Norddeutschland befinden und sukzessive zusammengefügt werden. Die BGR bietet seit 2007 eine weitere beispielhafte Vermessungen mit ihrem Hubschraubermesssystem an, um die Aerogeophysik für weitere thematische Kartierungen auch außerhalb der norddeutschen Ebene erproben zu können.

Eine besonders geeignete Methode zur Kartierung der oberen hundert Meter des Untergrundes ist die Aeroelektromagnetik, mit der die Tiefenlage von Leitfähigkeitsstrukturen im Untergrund bestimmt und für eine geologische Interpretation bereitgestellt werden. Damit können Grundwassersysteme, Tonlagen, Versalzungen und weitere Untergrundstrukturen kartiert werden. 

Die Aeromagnetik kann insbesondere tiefer gelegene Gesteinsstrukturen unterschiedlicher Magnetisierung wie Sediment- gegen Granitgestein, regionale Störungssysteme wie den Rheingraben und oberflächennahe Deponien für metallische Altlasten und ähnliche Strukturen kartieren.

Die Aeroradiometrie erfasst die künstliche und natürlich Gammastrahlung und kann z.B. zur Unterscheidung verschiedener Bodenarten genutzt werden. Sie bietet sich damit insbesondere für den Vergleich und die Verschneidung mit hoch auflösenden Satellitenbildern an. Bei Wiederholungsflügen kann unter anderem auch der Grad der Bodendurchfeuchtung im Vergleich zu früheren Daten erfolgen.

Zusammen mit weiteren geophysikalischen oder geologischen Kenntnissen über den Untergrund kann eine Interpretation über den Aufbau und das Verhalten des Untergrunds abgeleitet werden, je nach Fragestellung in verschiedenen Anwendungsbereichen:

  • Grundwasserkartierung,
  • Bestimmung von Salz-/Süßwassergrenzen,
  • Kartierung von Salzwasseraufstiegszonen,
  • Kontrolle großer Deichanlagen,
  • Kartierung von Störungszonen im Festgestein,
  • geologische Kartierung des flachen Untergrundes,
  • Bestimmung der Locker-/Festgesteinsgrenze,
  • Lokalisation von Altlasten, Deponiekartierung, Deponiesickerwässer,
  • Erkundung und Überwachung von Altlasten,
  • Standorterkundung und Baugrunduntersuchungen von großtechnischen Anlagen,
  • ingenieurgeologische Erkundung für Verkehrswegen und Trassenbau,
  • Lagerstättenexploration,
  • Erkundung mineralischer und nicht-mineralischer Rohstoffe,
  • archäologische Vorerkundungen,
  • Hofbodenkartierung,
  • Moorerkundung,
  • usw.

Die Ergebnisse der Befliegungen an der Nordseeküste sind in Siemon et al. (2020) veröffentlicht worden. Sie zeigen u. a. die Süß-/Salzwasserverteilung auf den Inseln Borkum und Langeoog und in Ostfriesland, am Jadebusen, im Weser-Elbe-Gebiet sowie zwischen Hamburg und der Elbmündung. Eine Studie befasst sich zudem mit Ausdehnung und Mächtigkeit des Ahlen-Falkenberger Moores.

Literatur

Veröffentlichungen

Costabel, S., Siemon, B., Houben, G. & Günther, T., 2017. Geophysical investigation of a freshwater lens on the island of Langeoog: Insights from combined HEM and MRS data. Journal of Applied Geophysics, 136, 231-245, doi: 10.1016/j.jappgeo.2016.11.007.

Siemon, B., Christiansen, A.V. & Auken, E., 2009. A review of helicopter-borne electromagnetic methods for groundwater exploration. Near Surface Geophysics, 7, 629-646, doi: 10.3997/1873-0604.2009043.

Siemon, B., Costabel, S., Voß, W., Meyer, U., Deus, N., Elbracht, J., Günther, T. & Wiederhold, H., 2015. Airborne and ground geophysical mapping of coastal clays in Eastern Friesland, Germany. Geophysics, 80 (3), WB21-WB34, doi: 10.1190/GEO2014-0102.1.

Siemon, B., Ibs-von Seht, M. Steuer, A., Deus, N. & Wiederhold, H., 2020. Airborne electromagnetic, magnetic, and radiometric surveys at the German North Sea Coast applied to groundwater and soil investigations. Remote Sensing, 12(10), 1629, doi: 10.3390/rs12101629

Siemon, B., Steuer, A., Deus, N. & Elbracht, J., 2018. Comparison of manually and automatically derived fresh-saline groundwater boundaries from helicopter-borne EM data at the Jade Bay, Northern Germany. E3S Web of Conferences, 54, 00032, 6p, doi: 10.1051/e3sconf/20185400032.

Steuer, A., Siemon, B. & Auken, E., 2009. A comparison of helicopter-borne electromagnetics in frequency- and time-domain at the Cuxhaven valley in Northern Germany. Journal of Applied Geophysics, 67 (3), 194-205. doi: 10.1016/j.jappgeo.2007.7.001.

Sulzbacher, H., Wiederhold, H., Siemon, B., Grinat, M., Igel, J., Burschil, T., Günther, T. & Hinsby, K., 2012. Numerical modelling of climate change impacts on freshwater lenses on the North Sea Island of Borkum using hydrological and geophysical methods. Hydrol. Earth Syst. Sci., 16, 3621–3663, doi: 10.5194/hess-16-3621-2012 (online: http://www.hydrol-earth-syst-sci.net/16/3621/2012/hess-16-3621-2012.pdf).

Wiederhold, H., Scheer, W., Sulzbacher, H., Siemon, B. & Kirsch, R., 2015. Nordseeinseln im Klimawandel – die Nordfriesische Insel Föhr und die Ostfriesische Insel Borkum, In: Tillmann, T. (ed.), Aktuelle Küstenforschung an der Nordseeküste, Coastline Reports 25, 45-58.

Tagungsbeiträge

Ibs-von Seht, M. & Siemon, B., 2010. Hochaufgelöste aeromagnetische Messungen im Elbe-Weser-Küstenraum. Poster, 70. Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft, 15.–18.3.2010, Bochum, GG-P07.

Schaumann, G., Steuer, A., Siemon, B., Wiederhold, H. & Binot, F., 2010. Die deutsche Nordseeküste im Fokus aeroelektromagnetischer Untersuchungen, Teilgebiete Langeoog mit Wattenmeer und Elbemündung. In: Ritter, O. & Weckmann, U. (Ed) Proceedings of the 23rd Schmucker-Weidelt-Colloquium for Electromagnetic Depth Research, Potsdam, ISSN 0946-7467, 177-187.

Siemon, B., Steuer, A., Deus, N. & Elbracht, J., 2018. Fresh-saline groundwater boundaries derived from helicopter-borne EM data in Northern Germany. 7th International Workshop on Airborne Electromagnetics, 17.-20.6.2018, Kolding, Denmark. Poster.

Siemon, B., Steuer, A., Ibs-von Seht, M., Miensopust, M.P., Meyer, U. & Wiederhold, H., 2012. Airborne geophysical surveys in the Weser-Elbe area, Northern Germany. 21th International Workshop on Electromagnetic Induction in the Earth, 25.-31.8.2012, Darwin, Australia.

Siemon, B., Steuer, A. & Meyer, U., 2018. Review of BGR’s HEM surveys in Germany. 7th International Workshop on Airborne Electromagnetics, 17.-20.6.2018, Kolding, Denmark. Poster.

Siemon, B., Wiederhold, H., Steuer, A., Miensopust, M.P., Voß, W., Ibs-von Seht, M. & Meyer, U., 2014. Helicopter-borne electromagnetic surveys in Northern Germany. In: Wiederhold, H., Michaelsen, J., Hinsby, K. & Nommensen, B. (Eds.) Programme and Proceedings of SWIM 2014, 23rd Salt Water Intrusion Meeting 2014, 15.-22.6.2014, Husum, 375-378.

Siemon, B., Wiederhold, H., Steuer, A., Voß, W. & Meyer, U., 2014. Hubschraubergeophysikalische Messungen in Norddeutschland. In: Tagungsband zur 74. Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft, 10.-13.3.2014, Karlsruhe, EM-P.009.

Siemon, B., Wiederhold, H., van Baaren, E., Dabekaussen, W., Ullmann, A., Steuer, A., Delsman, J. & Gunnink, J., 2017. Regionale Grundwassererkundung an der Nordseeküste mit der Hubschrauberelektromagnetik. In: Becken, M. & Hölz, S. (Hrsg.), Protokoll über das 27. Schmucker-Weidelt-Kolloquium für Elektromagnetische Tiefenforschung, Breklum, 25.-29. September 2017, 108.

Steuer, A., Siemon, B. & Grinat, M., 2010. The German North Sea Coast in Focus of Airborne Electromagnetic Investigations: The Freshwater Lenses of Borkum. In: Ritter, O. & Weckmann, U. (Ed) Proceedings of the 23rd Schmucker-Weidelt-Colloquium for Electromagnetic Depth Research, Potsdam, ISSN 0946-7467, 188-197.

Steuer, A., Siemon, B., Schaumann, G., Wiederhold, H., Meyer, U., Pielawa, J., Binot, F. & Kühne, K., 2009. The German North Sea Coast in Focus of Airborne Geophysical Investigations. – AGU Fall Meeting 2009, San Francisco, USA.

Wiederhold, H., Binot, F., Kühne, K., Meyer, U., Siemon, B. & Steuer, A., 2008. Airborne geophysical investigation of the German North Sea Coastal Area. – 20th Salt Water Intrusion Meeting 2008, Naples, USA.

Technische Berichte

(Stehen auch über das BGR-Produktcenter zum Download bereit.)

Miensopust, M., Siemon, B., Bock, M., Ibs-von Seht, M. & Pielawa, J., 2014. Technischer Bericht Hubschraubergeophysik – Befliegung Nordenham 2009/2010. BGR-Bericht, Archiv-Nr. 0132100, Hannover.

Siemon, B., Bock, M., Ibs-von Seht, M., Pielawa, J. & Voß, W., 2014. Technischer Bericht Hubschraubergeophysik Befliegung Esens, 2008/2009. BGR-Bericht, Archiv-Nr. 0131805, Hannover.

Siemon, B., Eberle, D., Rehli, H.-J., Voß, W. & Pielawa, J., 2006. Airborne geophysical investigation of buried valleys – Survey area Ellerbeker Rinne, Germany, 2005/2006. Interreg IIIB Project: “Ancient Groundwater Reservoirs in Buried Valleys – Sustainable Water Resources for the Future“. Technischer Bericht, BGR-Bericht, Archiv-Nr. 0126558, Hannover.

Siemon, B., Ibs-von Seht, M. & Pielawa, J., 2019. Ergänzungsbericht zum Technischen Bericht – Neuauswertung der Befliegung Hadelner Marsch, 2004. BGR-Bericht, Archiv-Nr. 0135485, Hannover.

Siemon, B., Ibs-von Seht, M., Ullmann, A. & Pielawa, J., 2017. Technischer Bericht Hubschraubergeophysik – Befliegung Baltrum/Langeoog 2, Oktober 2014. BGR-Bericht, Archiv-Nr. 0134354, Hannover.

Siemon, B., Kerner, T., Ibs-von Seht, M., Voß, W., Rehli, H.-J. & Pielawa, J., 2010. Technischer Bericht zur Befliegung Staßfurt, Juni – August 2007. BGR-Bericht, Archiv-Nr. 0128730, Hannover.

Siemon, B., M., Ibs-von Seht, M., Meyer, U., Pielawa, J., Steuer, A., Voß, W. & Wiederhold, H., 2009. Technischer Bericht zur Befliegung der Insel Borkum, März 2008. BGR-Bericht, Archiv-Nr. 0128656, Hannover.

Siemon, B., Rehli, H.-J., Voß, W. & Pielawa, J., 2005. Ergebnisse der Hubschraubergeophysik im Bereich der Hadelner Marsch 2004, Technischer Bericht. BGR-Bericht, Archiv-Nr. 0125945, Hannover.

Siemon, B., Voß, W., Ibs-von Seht, M. & Pielawa, J., 2011. Technischer Bericht Hubschrauber-Geophysik Bremerhaven, Juni 2001 (Revision 2011). BGR-Bericht, Archiv-Nr. 0130162, Hannover.

Siemon, B., Voß, W., Ibs-von Seht, M. & Pielawa, J., 2012. Technischer Bericht Hubschrauber-Geophysik Rhüden – Lutter a. B., Juni 2000 (Revision 2012). BGR-Bericht, Archiv-Nr. 0130705, Hannover.

Siemon, B., Voß, W., Kerner, T. & Pielawa, J., 2017. Technischer Bericht Hubschraubergeophysik Hadelner Marsch Mai/Juni 2004 (Revision 2017). BGR-Bericht, Archiv-Nr. 0134290, Hannover.

Siemon, B., Voß, W., Röttger, B., Rehli, H.-J. & Pielawa, J., 2001. Forschungsvorhaben „Detaillierte aerogeophysikalische Landesaufnahme“ (DAGLA), Messgebiet Cuxhaven, Mai 2000 (Revision 2013). Technischer Bericht, BGR-Bericht, Archiv-Nr. 0131409, Hannover.

Steuer, A., Siemon, B., Ibs-von Seht, M., Pielawa, J. & Voß, W., 2013. Technischer Bericht Hubschraubergeophysik – Befliegung Glückstadt, Sommer 2008 – Frühjahr 2009. BGR-Bericht, Archiv-Nr. 0131097, Hannover.

Voß, W., Siemon, B., Bock, M., Ibs-von Seht, M. & Pielawa, J., 2015. Technischer Bericht Hubschraubergeophysik – Befliegung Langeoog 2008/2009. BGR-Bericht, Archiv-Nr. 0132536, Hannover.

Projektbeiträge:

Kontakt 1:

    
Dr. Uwe Meyer
Tel.: +49-(0)511-643-3212
Fax: +49-(0)511-643-2304

Kontakt 2:

    
Dr. Bernhard Siemon
Tel.: +49(0)511-643-3488
Fax: +49(0)511-643-2304

Diese Seite:

Hinweis zum Einsatz von Cookies

Mit dem Klick auf "Erlauben" erklären Sie sich damit einverstanden, dass wir Ihren Aufenthalt auf der Seite anonymisiert aufzeichnen. Die Auswertungen enthalten keine personenbezogenen Daten und werden ausschließlich zur Analyse, Pflege und Verbesserung unseres Internetauftritts eingesetzt. Weitere Informationen zum Datenschutz erhalten Sie über den folgenden Link: Datenschutz

OK

Zum Anfang der Seite ▲