Donnerstag, 26. Januar 2023

Erdbeben in Kalifornien
Wahrscheinlichkeit für 'The Big One' genauer berechnet

Das nächste große Erdbeben entlang der San-Andreas-Verwerfung ist überfällig - das belegen Berechnungen in Kalifornien. Geophysiker haben sie nun weiter verfeinert, um die Eintrittswahrscheinlichkeit der nächsten Katastrophe genauer zu ermitteln.

Von Dagmar Röhrlich | 03.01.2023

Die Brücke über den Eel River in der Nähe von Fortuna (Kalifornien) im Humboldt County wurde beim Beben am 20.12.2022 beschädigt.
Die Brücke über den Eel River in der Nähe von Fortuna (Kalifornien) im Humboldt County wurde beim Beben am 20.12.2022 beschädigt. (AP)
1857 war Fort Tejon ein Außenposten der US-Armee. Die Aufgabe der Soldaten in den Bergen nordöstlich von Los Angeles: Viehdiebstähle zu bekämpfen und die neuen Siedler vor den Europäern zu schützen, die schon vor der Gründung Kaliforniens dorthin gezogen waren, und vor den indianischen Stämmen der Gegend. Am 9. Januar 1857 schrieb Fort Tejon aber geologische Geschichte: Nach ihm wurde das Erdbeben benannt, das damals die San Andreas-Verwerfung über 350 Kilometer hinweg aufriss. Die Magnitude: 7,9. Das sei vergleichbar mit dem San Francisco-Beben von 1906, erklärt der Seismologe James Neely: „Fort-Tejon liegt im sogenannten Mojave-Abschnitt der San-Andreas-Verwerfung. Dieser Abschnitt verläuft in einem sehr trockenen Teil Kaliforniens. Das trockene Klima sorgt dafür, dass geologische Beweise für frühere Erdbeben erhalten bleiben.“

Wie wahrscheinlich ist ein Erdbeben in den nächsten 30 Jahren?

Das mache diesen Abschnitt ideal, um das neue Verfahren zu evaluieren, das er und seine Kollegen entwickelt haben, erklärt der Erdbebenforscher von der University of Chicago. Es geht darum, für eine geologische Störung die Wahrscheinlichkeit zu berechnen, mit der es ein weiteres Erdbeben gibt – und zwar in den nächsten 30 Jahren.
„Das ist der übliche Zeitrahmen, den wir untersuchen. Es gibt mehrere Verfahren. Sie beruhen im Wesentlichen darauf, dass man für die Verwerfung die geologischen Beweise für frühere Erdbeben analysiert und datiert und sagt: ‚Okay, wir wissen, dass es in den letzten tausend Jahren rund zehn Erdbeben gegeben hat‘. Dann wird berechnet, wie wahrscheinlich es ist, dass es in den kommenden 30 Jahren wieder passiert. Doch dieser ganze Prozess, so wie er derzeit durchgeführt wird, berücksichtigt nicht die zugrunde liegende Physik, die entlang der Verwerfung abläuft.“

Restspannungen im Untergrund wurden bislang vernachlässigt

Die meisten Erdbeben entstehen an Grenzen tektonischer Platten, die sich gegeneinander bewegen. Denn dabei verhaken sie sich - und mit der Zeit bauen sich Spannungen auf, die sich in einem Beben entladen, erklärt Leah Salditch, Geophysikerin beim US Geological Survey: „Im Grunde genommen gehen die Standardmodelle davon aus, dass bei jedem Erdbeben die gesamte Spannung im Untergrund abgebaut wird. Wir wissen aber, dass das nicht stimmt. Es kann Restspannungen geben. Wir berücksichtigen das in unserem Modell und binden damit die Physik wieder in die statistischen Modellrechnungen ein.“
Bleiben Restspannungen, startet das System von einem höheren Energie-Niveau aus. Damit wird wahrscheinlicher, dass schneller als erwartet ein weiteres Beben folgt, führt James Neely anhand des Fort-Tejon-Bebens aus: „Wenn man sich über die vergangenen 1400 Jahre hinweg die Zeitspanne zwischen zwei Erdbeben am Mojave-Abschnitt anschaut, liegen im Durchschnitt 146 Jahre dazwischen. Bei den drei jüngsten ist etwas anders. Vor dem Beben von 1812 herrschte eine sehr viel längere Pause, nämlich mehr als 300 Jahre. Aber nach 1812 gab es schon 1857 erneut ein Beben. Da beträgt die Lücke nur 45 Jahre. Auf das längste Intervall in der Zeitreihe folgte also das kürzeste.“

Das neue Rechenmodell ermöglicht präzisere Risikoanalysen

Die Standardmodelle konnten dieses Muster nicht nachvollziehen. Wohl aber das neue, das auch an seismischen Hotspots in Neuseeland erprobt wurde, in Japan und im Pazifischen Nordwesten der USA, erklärt der Erdbebenforscher Seth Stein von der Northwestern University in Chicago. Es kann ein in der Seismologie bekanntes Muster nachzeichnen: "Immer, wenn es an einer Störung lange Zeit kein Erdbeben gab, ist die Wahrscheinlichkeit, dass darauf ein kurzes Intervall folgt, viel höher als normal. Es kann sogar sein, dass mehrere Beben kurz hintereinander auftreten. In den geologischen Aufzeichnungen sieht man oft, dass es solche Lücken gibt, also lange Zeiträume ohne Beben und dann Cluster.“
Und wie sieht die 30-Jahres-Wahrscheinlichkeit am Mojave-Abschnitt aus? Schließlich gilt ein Beben dort wieder als überfällig. Heute liegen das neue und die Standardmodelle recht nahe beieinander: Beide sehen eine rund 40-prozentige Chance eines Bebens in den kommenden 30 Jahren. Doch mit Blick auf die Zukunft divergieren die Risikobewertungen, betont James Neely: „Wenn wir weiter in die Zukunft schauen, nimmt unser Modell an, dass sich die Spannungen weiter aufbauen. Für 2050 nähern wir uns einer Wahrscheinlichkeit von 45 - 50 Prozent. Bei den anderen Modellen flacht aufgrund der Berechnungsweise die Wahrscheinlichkeit hingegen ab oder sinkt sogar.“
Aber das widerspricht eben den Gesetzen der Physik.