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StartseiteForschung aktuellSekunden, die Leben retten03.04.2017

Bessere ErdbebenwarnungSekunden, die Leben retten

Mithilfe von modernen Warnsystemen können Erdbeben wenige Sekunden im Voraus vorhergesagt werden. Ein Forscherteam will diese Vorwarnzeit verlängern und die zu erwartende Stärke besser bestimmen. Bis die neue Methode für Erdbeben- und Tsunami-Warnungen genutzt werden kann, ist der Weg aber noch weit.

Von Karl Urban

Eine vom Erdbeben zerstörte Straße in Aso, Kumamoto. Bei dem Erdstoß im April 2016 kamen mindestens 41 Menschen ums Leben.  (AFP/Jiji Press)
Eine vom Erdbeben zerstörte Straße in Aso, Kumamoto. Bei dem Erdstoß im April 2016 kamen mindestens 41 Menschen ums Leben. (AFP/Jiji Press)
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Eine Sendung im japanischen Fernsehen wird für eine Erdbebenwarnung unterbrochen. Japan verfügt über eines der besten Erdbeben-Warnsysteme weltweit. Es kann Menschen rechtzeitig alarmieren, weil sich bei jedem Erdstoß zwei verschiedene Wellentypen durch das Gestein bewegen.

"Bei einem Erdbeben werden zuerst die P-Wellen ausgesandt, die von verschiedenen Seismometern detektiert werden, die dann einen Alarm auslösen."

Und das bevor die langsameren aber zerstörerischen S-Wellen eintreffen. Je nach Abstand vom Epizentrum liegt die Vorwarnzeit zwischen wenigen Sekunden und über einer Minute. Jean-Paul Montagner von der Universität Paris-Diderot will sie nun um etliche Sekunden verlängern, indem er nicht seismische Wellen beobachtet, sondern das Schwerefeld der Erde.

Messung von Gravitationsanomalie

"Mit einem System, das die entstehende Gravitationsanomalie misst, können wir Erdbeben schneller als über die P-Wellen nachweisen, weil sich die Gravitation mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet. Das spart uns einige Sekunden, die Leben retten können."

Eine Anomalie im Schwerefeld entsteht bei allen sehr schweren Erdbeben: Denn bei ihnen bewegen sich riesige Massen, die den ganzen Erdkörper stören. Mit den normalen Messgeräten der Seismologen war dieser Effekt aber bisher nicht messbar. Die Erdbebenforscher profitieren nun von den Fortschritten in der Physik. Denn Physiker bauten Jahr um Jahr immer bessere Messgeräte, um Gravitationswellen aus den Tiefen des Alls aufzufangen. Lange vor dem ersten direkten Nachweis dieser Gravitationswellen im letzten Jahr registrierten die Detektoren schon jede Menge andere Signale.

"Die Physiker erzählten mir, dass sie Erdbeben aufzeichnen und viele andere Dinge – nur keine Gravitationswellen."

Montagners Forschergruppe versuchte, die Schwerefeldänderung durch das Tohoku-Erdbeben in Japan von 2011 nachzuweisen. Die Wissenschaftler verwendeten dafür die Aufzeichnungen eines kleinen Gravimeters westlich von Tokio. 500 Kilometer vom Epizentrum des Bebens der Magnitude 9 entfernt, wäre mit diesem Instrument immerhin fast zehn Sekunden früher eine Warnung möglich gewesen. Doch das Signal des Erdbebens in dessen Aufzeichnungen überhaupt nachzuweisen, erwies sich als Herausforderung.

"In der Erde gibt es ein ständiges seismisches Rauschen. Es entsteht durch das Wechselspiel von Ozean und Atmosphäre mit dem festen Gestein. Und dieses Rauschen ist viel stärker als das Schwerefeld-Signal vom Erdbeben selbst."

Erdbebenstärke könnte früher ermittelt werden

In diesem Fall war die Suche mit immensem statistischem Aufwand erfolgreich. Die Forscher hoffen jetzt, mit ihrer Methode Beben nicht nur schneller zu erkennen, sondern auch ihre Stärke zügiger bestimmen zu können als bisher.

"Das ist heute erst nach 20 bis 30 Minuten möglich. Um die Höhe einer möglichen Tsunamiwelle vorherzusagen, wäre die Messung über das Schwerefeld also sehr nützlich."

Bis die neue Methode für Erdbeben- und Tsunamiwarnungen genutzt werden kann, ist der Weg aber noch weit. Denn Interferometer, die bei der Suche nach Gravitationswellen im letzten Jahr erfolgreich waren, eignen sich nur eingeschränkt für die Zwecke der Seismologen. Andere Schwerkraft-Messgeräte wie etwa Gravimeter werden aber ebenso immer genauer. Deren flächendeckender Aufbau ist für Erdbebendienste allerdings derzeit noch unerschwinglich. Jean-Paul Montagner hofft aber, dass dank des wachsenden Interesses an der Gravitationswellen-Astronomie bald eine Vielzahl neuer Observatorien entsteht, deren Daten dann nicht nur tiefe Blicke ins All ermöglichen, sondern auch schnelle Erdbebenwarnungen auf der Erde.

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