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Das große EU-Projekt „EQUIP-G“ ist am 1. Juni 2025 gestartet. Unter Beteiligung des GFZ Helmholtz-Zentrums für Geoforschung wird ein Konsortium von 20 Partnereinrichtungen aus 11 EU-Ländern ein Netzwerk aus 10 Quantengravimetern errichten. Sie ermöglichen durch sehr präzise Schwerefeldmessungen einzigartige Einblicke in die Struktur des Erdinneren – z.B. im Kontext von Hydrologie, Vulkanismus oder Geothermie. Das Projekt wird im Rahmen von Horizon Europe für 4 Jahre mit 25 Mio. Euro gefördert. Die Projektkoordination liegt beim Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Frankreich. Dort, am Pariser Observatorium, fand vom 24.-26.6. das Projekt-Kickoff-Meeting statt.
Hintergrund: Bedeutung der Schwerefeldmessung für die Abbildung des Erdinneren
Die Abbildung des Erdinneren war schon immer eine der wichtigsten Herausforderungen in den Geowissenschaften, da sie eine Voraussetzung für das Verständnis der internen Dynamik unseres Planeten und der Kopplung zwischen seinen inneren und äußeren Schalen ist. Hierfür sind Messungen der Gravitation bzw. des Schwerefeldes in verschiedenen Höhen – sowohl auf dem Erdboden als auch in der Luft und im Weltraum – ein einzigartiges bildgebendes Instrument, da sie direkte Informationen über Massenänderungen auf verschiedenen räumlichen und zeitlichen Skalen liefern. Auf dieser Basis können beispielsweise Dynamiken von Magmakammern in vulkanischen Strukturen beobachtet, räumliche Veränderungen unterirdisch gespeicherter Wassermassen quantifiziert sowie geothermische Reservoire eingeschätzt und beobachtet werden.
Vorteile durch den Einsatz von Quantengravimetern
Für diese Aufgaben bieten Quantengravimeter ein einzigartiges Potenzial. Nach jahrzehntelanger Forschung, Entwicklung und industriellem Transfer sind entsprechende Geräte mittlerweile einsatzfähig, aus dem Laborbetrieb weiterentwickelt und kommerziell verfügbar.
Ihre Funktionsweise basiert auf extrem kühlen, frei fallenden Atomwolken. Diese Atomwolken werden durch die Schwerkraft der Erde und andere Massen angezogen. Unter den Prinzipien der Quantentechnologie werden die Atomwolken mit Laserstrahlen so manipuliert, dass eben diese Anziehungskraft hochpräzise bestimmt werden kann.
Dabei haben Quantengravimeter aus instrumenteller Sicht sehr vorteilhafte Eigenschaften, die herkömmliche Gravimeter nicht vereinen: (1) Sie können kontinuierlich messen, (2) sie sind für Feldmessungen und unter Extrembedingungen konzipiert, (3) sie sind extrem benutzerfreundlich, so dass eine Bedienung keine Jahrzehnte-langen Erfahrungen voraussetzt, und (4) sie sind als Absolut-Gravimeter komplett frei von instrumenteller Drift.
Das Projekt EQUIP-G als erster Schritt für ein europaweites terrestrisches Netzwerk
Passend zu den Zielen der EU, ihre strategische Autonomie und Wettbewerbsfähigkeit zu stärken, wurde das aus einem Konsortium von 20 Partnereinrichtungen aus 11 europäischen Ländern bestehende Projekt EQUIP-G ausgewählt, um ein Netzwerk aus Quantengravimetern in Europa zu entwickeln und aufzubauen.
Dies stellt den ersten Schritt zum Aufbau des terrestrischen Segments der gesamteuropäischen Quantengravimetrie-Infrastruktur dar. Ein gemeinsamer, EU-weiter Instrumentenpark, bestehend aus Quantengravimetern, dualen Quanten-Gravi-Gradiometern (zur Bestimmung der Schwerefeldgradienten) sowie eines Onboard-Quantengravimeters (für Messungen in größerer Höhe und auf größerer räumlicher Skala, auf fliegenden Plattformen), stellt das zentrale Element dieser Infrastruktur dar.
Aufgaben im Projekt
Im Rahmen des Projektes EQUIP-G sind umfangreiche Tests der Geräte dieser neuen Technologie geplant, sowie viele Einsätze in verschiedensten angewandten Feldmessungen in den Bereichen Hydrologie, Vulkanologie, Geothermie, Geodäsie und Klimamonitoring.
Durch innovative Messstrategien wird EQUIP-G so aufzeigen, dass und wie ein Quantengravimeter-Netzwerk einen Beitrag zu EU-Prioritäten wie Green Deal, Energiemanagement und Risikominimierung leisten kann.
Involvierte Partner aus dem Bereich der Metrologie stellen sicher, dass alle gesammelten Quantengravitationsdaten an das SI-System (international standardisiertes Einheitensystem) angebunden sind. Generell werden alle Daten unter Einhaltung der FAIR-Grundsätze – Findable, Accessible, Interoperable, Reusable (auffindbar, zugänglich, interoperabel, wiederverwertbar) – und mit einer langfristigen Perspektive verwaltet.
Ein Ziel dabei ist es, einen “Technical Core Service” für Gravimetrie innerhalb des Europäischen Plattenbeobachtungssystems EPOS (European Plate Observing System) aufzubauen. EPOS ist ein europäisches Konsortium für wissenschaftliche Infrastruktur (ERIC), welches die langfristige Strategie der Integration bestehender nationaler und transnationaler Forschungsinfrastrukturen für die Geowissenschaften in Europa verfolgt.
EQUIP-G hat des Weiteren einen starken Fokus auf “Community Building”: Das zielt darauf ab, die gesamte europäische Gravimetrie-Gemeinschaft in die Entwicklung der langfristigen Infrastruktur eines Instrumentenparks einzubeziehen. Nach Projektende sollen die in Europa hergestellten Quantengravimeter einer großen Gruppe von Institutionen unkompliziert zur weiteren Nutzung bereitgestellt werden.
Rolle des GFZ
Das GFZ spielt innerhalb von EQUIP-G eine wichtige Rolle. U.a. wird die GFZ-Sektion 4.4 „Hydrologie“ angewandte Feldforschung am Geodätischen Observatorium Wettzell (Bayern, Deutschland) und Mont Terri Felslabor (Schweiz) koordinieren, Sektion 2.2 „Geophysikalische Abbildung des Untergrunds“ übernimmt die Koordination in Krafla, Island, wo es einzigartige vulkanische und geothermische Systeme gibt. Des Weiteren leitet Dr. Marvin Reich, Wissenschaftler in der Sektion Hydrologie, das Arbeitspaket „Community Building“.
Horizon Europe
Horizon Europe ist das wichtigste Förderprogramm der EU für Forschung und Innovation für den Zeitraum 2021 bis 2027. Es befasst sich mit dem Klimawandel, trägt zur Verwirklichung der Ziele der Vereinten Nationen für nachhaltige Entwicklung bei und fördert die Wettbewerbsfähigkeit und das Wachstum der EU. Das Programm erleichtert die Zusammenarbeit und verstärkt die Wirkung von Forschung und Innovation bei der Entwicklung, Unterstützung und Umsetzung von EU-Politiken zur Bewältigung globaler Herausforderungen. Es unterstützt die Schaffung und bessere Verbreitung von exzellentem Wissen und Technologien.
Dr. Marvin Reich
Wissenschaftler in Sektion 4.4 Hydrologie
GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung
Tel.: +49 (0)331-6264-1299
Mail: marvin.reich@gfz.de
Prof. Dr. Andreas Güntner
Arbeitsgruppenleiter in Sektion 4.4 Hydrologie
GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung
Tel.: +49 (0)331-6264-1559
Mail: andreas.guentner@gfz.de
https://www.gfz.de/equip-g-developing-a-europe-wide-network-of-quantum-gravimete...
https://www.epos-eu.org/
Quantengravimeter im Feldeinsatz.
Source: Marvin Reich, GFZ
Copyright: GFZ
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars, Students, Teachers and pupils, all interested persons
Energy, Environment / ecology, Geosciences
transregional, national
Cooperation agreements, Research projects
German
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