Geofysikere "synger" til vandet

Når man sender særlige elektromagnetiske bølger ned i undergrunden, svarer vandet tilbage.

Målekablerne lagt ud i et kvadrat over Skanderborg sø. Tilsammen danner de en spole, der skaber et elektromagnetisk felt, der sender brintkernerne i vandmolekylerne i bevægelse. Vandet sender så et signal tilbage, som kan bruges til at vurdere, hvor meget vand der gemmer sig. I den frosne sø er svaret selvfølgelig 100 %, men andre steder, kan det være interessant at kende svaret, før man begynder at bore. (Foto: Esben Borch Dalgaard)

Prøv at forestille dig, at du står ved en sø.

Hvilke lyde kan du høre? Fuglesang? Et plask fra en fisk der kort kommer op til overfladen? En and der rumsterer i sivene?

Når Esben Borch Dalgaard fra Geologisk Institut ved Aarhus Universitet måler søens lyd, er det snarere en dyb og næsten uhørlig baslyd. Han sender bølger ned i undergrunden med en bestemt frekvens, og hvis der er vand til stede, svarer det tilbage med bølger i samme frekvens. Frekvensen svarer til en lyd, ligesom vi kender det fra klartonen fra en fastnettelefon, der har en frekvens på omkring 425Hz.

Afhængig af hvor meget vand der er i undergrunden, des højere lyder tonen.

Kabler over måleområdet

- Vi lægger kabler ud i et kvadrat med en sidelængde på mellem 25 og 150 meter, afhængig af det område vi vil måle, fortæller Esben Borch Dalgaard til dr.dk/viden. På den måde får forskerne dannet en elektrisk spole.

- Når vi så sender strøm igennem spolen, danner det et elektromagnetisk felt omkring kablet, fortæller han.

Hvis der er vand gemt i jorden inden for kabelfeltets rækkevidde, så vil vandet svare tilbage, ved at sende bølger med den samme frekvens op til overfladen. Disse svarbølger bliver igen opfanget af kablerne, der sender signal til forskergruppens computere. Her kan de måle vandbølgernes signalstyrke, amplituden, og derved regne ud, hvor meget vand, der ligger gemt i undergrunden.

- Metoden bliver brugt inden man laver vandboringer, eller når hydrologer skal lave en model over grundvandet i et område, forklarer Esben Borch Dalgaard.

Støj på linjen

Indtil nu har der nemlig været det problem, at det kan være svært at adskille signalet fra vandet, fra signaler der stammer fra andre elementer i landskabet. Esben Borch Dalgaard har derfor udviklet en metode, der kan sortere støjen fra, så man står tilbage med det rene vandsignal.

- Det kan være energiudladninger fra et el-hegn, fra tordenvejr og særligt fra energinettet, der udsender elektromagnetisk stråling i en frekvens på omkring 50 Hz, og hvis overtoner kan forveksles med vandets frekvens, forklarer Esben Borch Dalgaard videre.

Vandet, eller snarere brintatomerne i vandmolekylet, har selv en frekvens på omkring 2000 Hz, men frekvensen afhænger af hvor på jorden, vandpartiklerne er placeret. For eksempel påvirker jordens magnetfelt atomerne anderledes ved ækvator, end her i Danmark.

Hør selv hvordan vandet lyder på Aarhus Universitets hjemmeside, hvor frekvensen er lavet om til det hørbare område.

Mindre larm i Skive

På samme måde er støjen også forskellig rundt om i verden. Esben Borch Dalgaard fortæller, at hvis man laver vandmålinger i Australien, er der mange steder, hvor man er helt uforstyrret af anden stråling, mens det er meget svært at finde steder i Danmark, hvor der ikke er menneskelig påvirkning i nærheden.

- Jeg har kun oplevet det ved målinger et sted i nærheden af Skive, fortæller han. På grund af støjen kan det tage mellem to timer og et døgn at tage en måling, fordi man kan blive nødt til at kassere mange målinger på grund af støj, selvom støjen fra for eksempel et elhegn typisk kun varer i ganske kort tid.

Den nye beregningsmetode virker ved at identificere hvor på målingen der er støj, så man kan nøjes med at klippe en lille lydstump ud, i stedet for at kassere hele målingen.

Første test viste 118 % vand

For at se om metoden virkede, testede Esben Borch Dalgaards gruppe første gang metoden et sted, hvor de var ret sikre på hvad resultatet ville blive, nemlig på overfladen af en frossen sø.

Her bevæger vandmolekylerne sig frit imellem hinanden, og de skulle derfor gerne måle et svarsignal på 100 %. Ved første måling blev der derfor også konstateret en mindre fejl, som dernæst blev rettet.

- Første gang ramte vi 118 %, men nu måler den en mere passende 99,6 %, fortæller Esben Borch Dalgaard.

Esben Borch Dalgaard afslutter sit PhD-projekt til foråret, men om metoden bliver taget op i erhvervslivet, ved han endnu ikke.

- Vi har lavet noget, der er bedre end den eksisterende løsning, og samtidigt er alle artiklerne frit tilgængelige, så det er fuldt ud muligt for virksomheder, at bruge og implementere resultaterne.

Facebook
Twitter