„Ein unausgereiftes System richtet mehr Schaden an als es Nutzen bringt“

Die massenweise Überwachung von Tierbewegungen, wie in dem Projekt ICARUS vorgeschlagen, ist ein interessanter Ansatz zur Verhaltensforschung. Geophysikalische Warnsysteme für Erdbeben und Tsunamis können jedoch jetzt schon Menschenleben retten. Ein Kommentar von Frederik Tilmann und Torsten Dahm

Erdbeben einige Tage oder zumindest Stunden vor ihrem Eintreffen vorhersagen zu können, ist ein Menschheitstraum, dessen Verwirklichung viele Menschenleben retten würde. Trotz intensiver Forschung gelang es bisher allerdings nicht, zuverlässige Vorboten zu identifizieren. Es gibt viele Augenzeugenberichte von Tieren, die vor einem Erdbeben oder Tsunami ungewöhnliches Verhalten zeigen, allerdings lässt sich deren Signifikanz oft schwer bewerten, denn meist folgt ungewöhnlichem Tierverhalten kein geologisches Ereignis. Im ICARUS-Projekt wird jetzt allerdings vorge-schlagen , sich mit Hilfe von systematischen Untersuchungen den tierischen Instinkt nutzbar zu machen, um endlich den Traum der zuverlässigen Vorhersage erfüllen zu können?  Die Idee, durch massenhaften Einsatz von Sensoren Beiträge zur Frühwarnung zu liefern, wird auch in der Geophysik in verschiedenen Projekten verfolgt.

Unter Frühwarnung – nicht zu verwechseln mit Vorhersage – verstehen Geophysiker ein System, das ein Erdbeben registriert und Alarm auslöst bevor die vom Erdbeben ausgehenden zerstörerischen sogenannten Sekundär-Wellen (S-Wellen) in Städten und Dörfern ankommen. Durch Messungen in unmittelbarer Nähe des Bebenherds oder durch Beobachtung der schneller laufenden, aber harmlosen Primär-Wellen (P-Wellen) lassen sich Beben detektieren und grob deren Stärke abschätzen. Weil sich aber auch die S-Wellen mit einer Geschwindigkeit von mehreren Kilometern pro Sekunde fortpflanzen, beträgt die Warnzeit selbst im günstigsten Fall nicht mehr als 20 Sekunden; in unmittelbarer Nähe des Bruchs gibt es sogar gar keine Warnfrist. Trotzdem ist es in vielen Fällen möglich, Züge anzuhalten, Brücken zu sperren und eventuell sogar den Rückzug aus besonders gefährdeten Bereichen zu ermöglichen. In einigen Ländern wie Japan, Mexiko, Taiwan oder in den USA laufen solche Erdbebenfrühwarnsysteme bereits im Routinebetrieb.

Tsunamifrühwarnsysteme funktionieren nach einem ähnlichen Prinzip: Jedes große untermeerische Beben ist eine potenzielle Tsunamiquelle. Da sich Tsunamiwellen aber mit maximal 250 Meter pro Sekunde ausbreiten – und im flachen Wasser noch erheblich langsamer – sind hier die Voraussetzungen günstiger. Warnzeiten von 20 bis 30 Minuten an der direkt anliegenden Küste und von mehreren Stunden für transozeanische Tsunamis erlauben in vielen Fällen rechtzeitige Evakuierungen

Dieses Prinzips kann sich auch der Mensch direkt bedienen: Merkblätter weisen Einwohner und Reisende an gefährdeten Küsten an, sich schnellstmöglich ins Landesinnere zu begeben, sollten sie lang anhaltende Erschütterungen verspüren. Möglicherweise spüren auch Elefanten und andere Tiere schneller laufende Wellen. Einigen Augenzeugenberichten zufolge hatten diese sich vor dem katastrophalen Tsunami in Folge des Sumatrabebens in 2004 rechtzeitig von der Küste entfernt; allerdings ist die Signifikanz dieses Verhaltens äußerst schwierig zu bewerten.

Am anderen Ende der Zeitskala  steht die sogenannte seismische Gefährdungsabschätzung. Dabei wird in einem etablierten Verfahren festgestellt, welche Regionen langfristig am stärksten von Erdbeben bedroht sind. In dieser Methode werden Erdbebenkataloge und andere geologische Informationen ausgewertet, um Wahrscheinlichkeiten von Bodenerschütterungswerten zu ermitteln . Damit ist es möglich Gebäude erdbebensicherer zu bauen. Dass diese Maßnahme im großen Stil Menschenleben rettet, lässt sich tragischerweise am besten aus Vergleichen von Erdbebenfolgen in solchen Ländern demonstrieren, in denen der Gebäudebestand der Gefahr angepasst ist. So kamen beispielsweise in Kalifornien  bei einem Beben der Stärke 6,9 63 Menschen ums Leben, bei dem Beben auf Haiti 2010 mit fast derselben Stärke waren es 316.000 Tote.   

Eine Erdbebenvorhersage im Sinne einer kurzfristigen Warnung vor dem Auftreten des Ereignisses erfordert klare Vorboten. Obwohl sich in Labortests am homogenen Gestein größere Brüche durch kleinste akustische Emissionen ankündigen, ist es weiterhin eine heiß debattierte Frage, inwieweit solche Vorboten in der Natur überhaupt existieren, und ob diese auch die Stärke des kommenden Bebens anzeigen. Ein Warnsystem, das vor großen und kleinen Beben gleichermaßen warnt, wäre nämlich nutzlos, da auf viele Erdbebenanhäufungen nicht unbedingt einem großen Beben folgt und daher das Phänomen der Vorbeben nicht direkt zur Vorhersage geeignet ist.

Emissionen von Radon oder anderen Gasen, die ebenfalls als mögliche Bebenvorläufer diskutiert wurden, scheinen nur bei einer kleinen Anzahl von Erdbeben aufzutreten, wenn überhaupt. Es ist also durchaus möglich, dass die Komplexität des Spannungsfeldes   und der Heterogenität der Kruste Erdbebenvorhersage fast überall prinzipiell unmöglich macht.

Jedenfalls ist die Wahrnehmung von Vorbeben -  eine der plausibelsten Erklärungsvarianten für mögliche tierische Verhaltensreaktionen - nicht zur Erdbebenvorhersage geeignet. Zudem lassen sich Vorbeben auch gut instrumentell aufnehmen, weshalb tierische Sensoren keinen wirklichen Erkenntnisgewinn versprechen. Eine scheinbare Korrelation von ungewöhnlichen Tierbewegungen  mit einem später auftretenden Erdbeben reicht nicht aus, um einen Zusammenhang zu demonstrie-ren, da ein zufälliges Zusammentreffen nicht ausgeschlossen werden kann. Stattdessen muss eine Erdbebenvorhersage Ort, Zeit und Stärke eines zukünftigen Bebens in eng umrissenen und klar definierten Grenzen bestimmen, und mehrfach demonstrieren, dass die Voraussagen besser sind als die von etablierten Gefährdungsmodellen. Seismologen bieten dafür speziell eingerichtete Testzentren für neue Vorschläge in der Erdbebenvorhersage an . Nur die Verfahren, die sich den rigorosen Tests stellen und sich dort bewähren, werden wissenschaftlich ernst genommen.

Die massenweise Überwachung von Tierbewegungen, wie in ICARUS vorgeschlagen, ist sicherlich ein interessanter Ansatz zur Verhaltensforschung. Ob sich anekdotische Berichte zu ungewöhnlichem Tierverhalten vor Erdbeben als statistisch signifikant erweisen, und falls ja, ob sich diese durch Vorbeben oder einen anderen physikalischen Mechanismus erklären lassen, wird sich dabei vielleicht zeigen. Sicher ist, dass geophysikalische Warnsysteme für Erdbeben und Tsunamis – bei allen Einschränkungen – jetzt schon Menschenleben retten können, und das für 24 Stunden am Tag, 365 Tage im Jahr, über alle Klimazonen hinweg und sowohl in ländlichen Gebieten als auch in Millionenstädten. Auch hier wird aktiv an der Verbesserung von Auswertemethodik und Sensorik geforscht. Gänzlich neue Ansätze zur Erdbebenfrüherkennung müssen diesen hohen Anforderungen genügen und nachgewiesen zuverlässig arbeiten; eine verfrühte Verbreitung von Warnungen eines unausgereiften Systems würde mehr Schaden anrichten als Nutzen bringen.

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