In der Türkei und Syrien bahnt sich nach einem schweren Erdbeben eine humanitäre Katastrophe an. Eine häufig gestellte Frage lautet: Wo bleibt die Wissenschaft bei der Vorhersage von Erdbeben? “Nicht weit”, lautet die wenig erbauliche Antwort von Läslo Evers auf die Frage, wie weit die Wissenschaft mit der Vorhersage von Erdbeben ist. Evers ist Leiter der Forschungsabteilung Seismologie und Akustik am KNMI und Professor für Seismoakustik an der TU Delft. “Niemand kann genau vorhersagen, wo und wann ein Erdbeben stattfinden wird”, erklärt er.
Eine solche Vorhersage ist kompliziert, weil sie eine Vielzahl von Informationen erfordert. Außerdem ist jede Verwerfungslinie anders. “Es geht um Fragen wie: Wie leicht oder wie schwer werden Spannungen entlang einer solchen Bruchlinie abgeleitet? Was sind die Spannungen im Untergrund? Wann überschreiten sie einen Grenzwert? Man würde gerne ein Modell entwickeln, in dem all das enthalten ist, aber das ist praktisch unmöglich.”
Kees Wapenaar, Professor für Geophysik an der TU Delft, ist Forschungsleiter des Programms VIRTUAL SEIS. Das Programm entwickelt seismische Technologien zur besseren Überwachung erdbebengefährdeter Gebiete. Dennoch stimmt auch er dem Kollegen Evers zu. “Die Messungen, die wir verwenden, gehen nicht über vier Kilometer Tiefe hinaus. Sie zielen vor allem darauf ab, die Auswirkungen der induzierten Seismizität zu verstehen, wie in Groningen. Nicht um sie vorherzusagen. Größere Erdbeben sind oft tiefer und erstrecken sich über ein viel größeres Gebiet. Die kann man nicht genau vorhersagen.”
Anatolien steckt fest
Das Erdbeben am 6. Februar hat in der Türkei und in Syrien eine große humanitäre Katastrophe ausgelöst. Die Zahl der Todesopfer ist inzwischen auf über 35.000 gestiegen, und Erdogan hat für die nächsten drei Monate den Ausnahmezustand verhängt.
Das Beben in der Türkei war recht flach – das Hypozentrum lag bei 18 Kilometern – und hatte große Auswirkungen auf das Epizentrum, also den Ort, an dem das Beben die Erdoberfläche erreicht. Die Türkei liegt auf einer relativ kleinen Platte – der Anatolischen Platte – zwischen drei großen Erdplatten: der Arabischen, der Afrikanischen und der Eurasischen Platte. In der Nacht zum Montag verschob sich die kleine, türkische Platte innerhalb einer Minute um einige Meter gegenüber der großen arabischen Platte. Dies verursachte ein Erdbeben der Stärke 7,8 auf der Richterskala.
Evers: “Wir nennen das einen Seitenwechsel. Die Erde hat sich also ein paar Meter entlang der Verwerfungsebene verschoben, aber die Verwerfungsebene selbst ist Hunderte von Kilometern lang.”
Nachbeben und Beschaffenheit des Untergrunds
Das Erdbeben löste heftige Nachbeben aus. Am Montag wurde ein Nachbeben der Stärke 6,9 auf der Richterskala gemessen und einen Tag später, am Dienstag, ein Nachbeben der Stärke 5. Die Nachbeben treten auf, weil die Erde dabei ist, ins Gleichgewicht zurückzukehren, sagte der Professor. “Das hat wiederum enorme Auswirkungen. Diese Nachbeben hängen sehr stark von der Art des Erdbebens und dem Entstehungsmechanismus des Bebens ab. In diesem Fall sind es also zwei Teile der Erdkruste, die aneinander vorbeigleiten.”
Auch die Beschaffenheit des Untergrunds ist ein wichtiger Faktor für die Auswirkungen eines Erdbebens, erklärt Evers. “Wenn der Untergrund nahe der Erdoberfläche aus einem schwachen Sediment wie Ton oder Torf besteht, sind die Auswirkungen sehr groß. Das seismische Signal stößt dann auf weniger Widerstand.”
Erdbebensicheres Bauen
Eine logische Folgefrage, so Evers, ist, was genau wir von einer Vorhersage gewinnen würden. Schließlich wissen wir aus der Geschichte längst, welche Beben wo auftreten und welche Auswirkungen sie haben. “Verstehen Sie mich nicht falsch, die Katastrophe, die sich in der Türkei und Syrien abspielt, ist schrecklich. Aber dass sich dieses Beben in dieser Region ereignet, lässt sich gut nachvollziehen.”
Nach Ansicht des Professors ist es daher wichtig, zu prüfen, wie eine Region einem Beben begegnen kann. Hierfür gibt es internationale Bauvorschriften. In Europa gibt es zum Beispiel den Eurocode 8 für erdbebensichere Gebäude und in Japan das “Buidling Standard Law”.
Die Türkei liegt an geologischen Verwerfungslinien, und es ist nicht das erste Mal, dass das Land von einem so schweren Erdbeben heimgesucht wird. Ebenfalls 1999 kamen bei einem Erdbeben im Nordwesten der Türkei etwa 17.000 Menschen ums Leben. Nach diesem Beben wurden neue Vorschriften erlassen. Alle Neubauten müssen erdbebensicheren Standards entsprechen, wie zum Beispiel dem Bau mit Stahlbeton. Viele Gebäude, die letzte Woche eingestürzt sind, stammen aus den 1980er und 1990er Jahren und erfüllen diese Kriterien nicht.
Seismologische Isolierung
Noch besser als das Bauen mit Stahlbeton ist die seismologische Isolierung. Ishan Bal, ein ehemaliger Professor an der Technischen Universität Istanbul, erklärte in einem Artikel in der niederländischen Zeitung Volkskrant, wie das funktioniert. Ein Gebäude wird dabei auf einem doppelten Fundament errichtet. Zwischen diesen Fundamenten bewegen sich Kugeln hin und her und lösen das Gebäude von der vibrierenden Erde ab. Der Flughafen Istanbul, sieben Krankenhäuser in der Südtürkei und neue Häuser in Groningen wurden mit dieser Technik gebaut.
VirtualSeis
Obwohl wir noch weit davon entfernt sind, Erdbeben vorhersagen zu können, wird viel Forschung betrieben, um die durch ein Erdbeben ausgelösten Auswirkungen vorherzusagen. Das VirtualSeis-Programm von Wapenaar hat beispielsweise vielversprechende Ergebnisse gebracht. Durch die Zusammenstellung virtueller Erdbebenquellen auf der Grundlage von Daten aus Messungen im Feld kann die Gruppe nun genau simulieren, welche Auswirkungen ein induziertes Erdbeben haben kann.
“Wir haben viele neue Theorien aufgestellt und damit unsere Software weiterentwickelt. Unsere virtuellen Quellen werden immer genauer. Außerdem arbeitet Kollege Guy Drijkoningen an einer neuen Methode, bei der wir anstelle von Geophonen Glasfaserkabel für die Messungen verwenden. Der große Vorteil dabei ist, dass man kontinuierlich über die gesamte Länge der Faser messen kann, anstatt alle 20 Meter ein Geophon einzusetzen.”
VirtualSeis ist mit dem größeren Forschungsprogramm DeepNL der NWO verbunden. Ziel dieses Programms ist es, die Kenntnisse über die Dynamik des Untergrunds zu erweitern. Auke Barnhoorn (TU Delft) beschäftigt sich zum Beispiel mit der Simulation von induzierten Erdbeben im Labor. “Wir müssen noch sehen, wie wir mit Messungen in die Nähe von Vorhersagen kommen können”, schließt Wapenaar. Die ersten Ergebnisse der Forschung sind ermutigend, funktionieren aber bisher nur im Labormaßstab.
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