Es sei ein wunderbares Beispiel für interdisziplinäre, kreative Wissenschaft, sagen die beteiligten Forscher. Wissenschaftler aus verschiedenen Fachgebieten, die normalerweise nichts miteinander zu tun haben, arbeiten plötzlich zusammen und sorgen dafür, dass die Wasserverfügbarkeit im Boden besser gemessen werden kann – und zwar mit Hilfe eines seismischen Messnetzwerks, bei dem Laserstrahlen auf unterirdische Glasfaserkabel gerichtet werden.

Wenn eine seismische Welle oder eine andere Art von Vibration durch das Kabel läuft, wird das Laserlicht gebogen und gebrochen. Die Messung der Biegung dieses Laserlichts liefert den Forschern Informationen über die vorbeiziehende Welle, so dass das 10 km lange Kabel einer Reihe von Tausenden von herkömmlichen seismischen Sensoren entspricht.

Die Forschung dazu begann im Juli 2019, als sich in Kalifornien ein starkes Erdbeben mit Magnitude 7,2 ereignete. Zhongwen Zhan, Professor für Geophysik, richtete sein Messnetzwerk ein, um Nachbeben zu messen. Dabei stellte sein Team fest, dass sich die Stärke von messbaren menschgemachten Vibrationen, wie zum Beispiel dem Straßenverkehr, je nach Wassergehalt des Bodens unterscheidet. Umgekehrt kann so auch berechnet werden, wie groß der Wassergehalt im Boden ist

Über fünf Jahre hinweg sammelte das Team Daten und erstellte Modelle, um zu veranschaulichen, wie sich die Feuchtigkeit in der sogenannten vadosen Zone (oberhalb des Grundwassers) im Laufe der Zeit verändert. Forschungsschwerpunkt war die Mojave-Wüste im Westen der USA. "Unsere grobe Schätzung besagt, dass die vadose Zone der Mojave-Wüste jedes Jahr eine Wassermenge verliert, die der des Hoover-Damm-Stausees entspricht. In den Dürrejahren von 2019 bis 2022 ist die vadose Zone immer trockener geworden", sagt Geophysiker Yan Yang, ein Mitautor der Studie.

Seismologische Instrumente wurden bisher noch nie eingesetzt, um die Bodenfeuchte in einem so großen Maßstab über einen so langen und kontinuierlichen Zeitraum zu messen. Als nächstes will das Team die neue Technologie in anderen Umgebungen als der Wüste zum Einsatz bringen, um zu prüfen, ob die Erkenntnisse der Landwirtschaft zugute kommen könnten.

(rr)