Erdbebenüberwachung via Internet
Von Michael Engel · 12.09.2013
Die meisten Erdbeben entstehen durch die Verschiebung der Kontinentalplatten. Ihre sichere Vorhersage ist bis heute nicht möglich. Doch Internet und Elektronik haben ganz neue Möglichkeiten geschaffen, Erdbeben zu erforschen - und eines Tages eine Prognose zu ermöglichen.
Manchmal klingt es so, als würde etwas tief unten in der Erde explodieren. Nach dem Knall folgt ein Brummen.
Der Boden zittert, vibriert, dann brechen sich die entfesselten Kräfte eine Bahn nach oben. Dr. Thomas Plenefisch, Seismologe in der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe - BGR, hat es schon erlebt, Erdbeben:
"Was quasi den Menschen beeinflusst sind die seismischen Schwingungen, die vom Erdbebenherd kugelförmig abgestrahlt werden - mit bestimmten Abstrahlmustern - und das sind die Wellen, die der Mensch auch spürt. Das sind enorme Beschleunigungen, die dazu führen können, dass man als Mensch tatsächlich umgeworfen wird, wenn man nahe dabei ist."
Im Seismologischen Zentralobservatorium der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe in Hannover hängen zwölf Monitore in drei Reihen an der Wand. Hier laufen via Internet die Daten der deutschen Messgeräte zusammen, erklärt Professor Christian Bönnemann, Direktor im Geozentrum Hannover:
"Das ist hier so unser System der Fernüberwachung von zahlreichen Messstationen. Das fängt an – oben links – im Bayerischen Wald. Wenn Sie jetzt weiterschauen, in der zweiten Reihe, machen wir den Sprung in die Antarktis. Neben der deutschen Neumayer-Forschungsstation, auch dort bekommen wir die Daten praktisch in Echtzeit hier hin zur Überwachung. Oder auch die Stationen des deutschen Regionalnetzes. Das sind hochqualitative Breitbandstationen, mit denen wir Erdbeben in Deutschland und weltweit überwachen."
Der Boden zittert, vibriert, dann brechen sich die entfesselten Kräfte eine Bahn nach oben. Dr. Thomas Plenefisch, Seismologe in der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe - BGR, hat es schon erlebt, Erdbeben:
"Was quasi den Menschen beeinflusst sind die seismischen Schwingungen, die vom Erdbebenherd kugelförmig abgestrahlt werden - mit bestimmten Abstrahlmustern - und das sind die Wellen, die der Mensch auch spürt. Das sind enorme Beschleunigungen, die dazu führen können, dass man als Mensch tatsächlich umgeworfen wird, wenn man nahe dabei ist."
Im Seismologischen Zentralobservatorium der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe in Hannover hängen zwölf Monitore in drei Reihen an der Wand. Hier laufen via Internet die Daten der deutschen Messgeräte zusammen, erklärt Professor Christian Bönnemann, Direktor im Geozentrum Hannover:
"Das ist hier so unser System der Fernüberwachung von zahlreichen Messstationen. Das fängt an – oben links – im Bayerischen Wald. Wenn Sie jetzt weiterschauen, in der zweiten Reihe, machen wir den Sprung in die Antarktis. Neben der deutschen Neumayer-Forschungsstation, auch dort bekommen wir die Daten praktisch in Echtzeit hier hin zur Überwachung. Oder auch die Stationen des deutschen Regionalnetzes. Das sind hochqualitative Breitbandstationen, mit denen wir Erdbeben in Deutschland und weltweit überwachen."
Verbindung mit Messgeräten weltweit
Bei Bedarf können sich die Experten mit den Messgeräten anderswo - zum Beispiel in Japan verbinden. Seismologen weltweit arbeiten hier mittlerweile eng zusammen, auch, um unterirdische Atomwaffentests zu erkennen. Auf dem Monitor erscheinen die Schwingungen der Erde als wellenartige Linien. Am Bildrand stehen Kürzel. Da ist zum Beispiel das BFO – das Black Forest Observatorium im Schwarzwald. Das Kürzel RGN steht für Rügen.
Mit dem Netz aus Messgeräten hierzulande können Erdbeben und die Zündung von Atombomben weltweit verfolgt werden, erklärt Thomas Plenefisch:
"Zum Beispiel von diesem Afghanistan-Pakistan-Iran-Beben braucht eine Welle von dort etwa acht Minuten, um hier anzukommen. Wir können also mit unseren Stationen mit einer Genauigkeit von 50 bis 60 Kilometern sagen, wo es stattgefunden hat. Zum Beispiel bei dem China-Beben, was in der Sichuan-Region stattgefunden hat, konnten wir das relativ gut lokalisieren. Wir können die Stärke mit gewissen Fehlerbalken angeben, und können so auch einen Eindruck gewinnen, mit welchen Schäden in etwa zu rechnen ist. "
Früher bestanden die Seismometer aus einem Metallpendel mit einem Gewicht von mehr als sieben Tonnen. Moderne Messgeräte sind gerade mal so groß wie ein Schuhkarton und kosten rund 40.000 Euro. Durch die sensible Elektronik im Gehäuse können heute kleinste Schwingungen bis in den Nanometerbereich detektiert werden. In Hannover - 200 Kilometer von der Nordsee entfernt - registrieren sie sogar die Brandungswellen bei Flut:
"Also wir hier in der BGR sind natürlich vor allem an der Seismizität hier in Deutschland interessiert. Momentan ist ein Fokus die induzierte Seismizität: kleinere Erdbeben, die in gewisser Weise durch Menschen verursacht sind – im Bereich der tiefen Geothermie. Und auch mit der Erdgasförderung gibt es kleinere Erdbeben. Das ist natürlich ein sensibles Thema, wo auch die Bevölkerung heute wachgerüttelt ist und auch Informationsbedarf besteht."
Mit dem Netz aus Messgeräten hierzulande können Erdbeben und die Zündung von Atombomben weltweit verfolgt werden, erklärt Thomas Plenefisch:
"Zum Beispiel von diesem Afghanistan-Pakistan-Iran-Beben braucht eine Welle von dort etwa acht Minuten, um hier anzukommen. Wir können also mit unseren Stationen mit einer Genauigkeit von 50 bis 60 Kilometern sagen, wo es stattgefunden hat. Zum Beispiel bei dem China-Beben, was in der Sichuan-Region stattgefunden hat, konnten wir das relativ gut lokalisieren. Wir können die Stärke mit gewissen Fehlerbalken angeben, und können so auch einen Eindruck gewinnen, mit welchen Schäden in etwa zu rechnen ist. "
Früher bestanden die Seismometer aus einem Metallpendel mit einem Gewicht von mehr als sieben Tonnen. Moderne Messgeräte sind gerade mal so groß wie ein Schuhkarton und kosten rund 40.000 Euro. Durch die sensible Elektronik im Gehäuse können heute kleinste Schwingungen bis in den Nanometerbereich detektiert werden. In Hannover - 200 Kilometer von der Nordsee entfernt - registrieren sie sogar die Brandungswellen bei Flut:
"Also wir hier in der BGR sind natürlich vor allem an der Seismizität hier in Deutschland interessiert. Momentan ist ein Fokus die induzierte Seismizität: kleinere Erdbeben, die in gewisser Weise durch Menschen verursacht sind – im Bereich der tiefen Geothermie. Und auch mit der Erdgasförderung gibt es kleinere Erdbeben. Das ist natürlich ein sensibles Thema, wo auch die Bevölkerung heute wachgerüttelt ist und auch Informationsbedarf besteht."
Es gibt auch menschengemachte Beben
So wurde das kleinere Erdbeben in Landau im August 2009 sehr wahrscheinlich durch die Bohrungen nach Erdwärme ausgelöst. Auch die vier dicht aufeinanderfolgenden Beben im niedersächsischen Völkersen sind nach Ansicht der BGR "sehr wahrscheinlich" menschlichen Ursprungs. In Völkersen erschließt der Energiekonzern RWE DEA ein Erdgasfeld.
Neben Seismometern und Geofonen – Erdmikrofonen – werden in der Erdbebenforschung auch Beschleunigungsmesser eingesetzt. Seit mehr als 20 Jahren auch GPS-Geräte für die Satellitennavigation.
Prof. Andrea Hampel vom Institut für Geologie der Uni Hannover arbeitet mit fest installierten GPS-Stationen, um die Bewegungen der Erdplatten vor und nach einem Erdbeben zu studieren:
"Also man hat viel gelernt. Man weiß, wo aktive Störungen sind. Offene Fragen sind auf alle Fälle noch vor Bruchausbreitung. Also wie beginnt der eigentliche Bruch beim Erdbeben? Wie stoppt der auch wieder? Also es geht ja nicht unendlich weiter. Also da wird noch viel geforscht. So etwas schaut man sich mit Computersimulationen zum Beispiel an."
Erst bei höheren Magnituden ab 6 aufwärts entstehen sogenannte Rupturen – irreversible Erdverschiebungen von teilweise einem Meter und mehr. Erdbeben dieser Stärke hat es in Deutschland bisher nur zweimal gegeben: 1756 in Düren und 1911 in Süddeutschland. Zum Glück liegt Deutschland nicht direkt auf einer Plattengrenze. Extreme Erschütterungen sind daher selten. Beben, ausgelöst durch Bohrungen etwa zur Gasförderung, erreichen Magnituden um drei und sind damit rund 30.000-mal schwächer. Für Risse in den Häusern reicht es aber allemal.
Neben Seismometern und Geofonen – Erdmikrofonen – werden in der Erdbebenforschung auch Beschleunigungsmesser eingesetzt. Seit mehr als 20 Jahren auch GPS-Geräte für die Satellitennavigation.
Prof. Andrea Hampel vom Institut für Geologie der Uni Hannover arbeitet mit fest installierten GPS-Stationen, um die Bewegungen der Erdplatten vor und nach einem Erdbeben zu studieren:
"Also man hat viel gelernt. Man weiß, wo aktive Störungen sind. Offene Fragen sind auf alle Fälle noch vor Bruchausbreitung. Also wie beginnt der eigentliche Bruch beim Erdbeben? Wie stoppt der auch wieder? Also es geht ja nicht unendlich weiter. Also da wird noch viel geforscht. So etwas schaut man sich mit Computersimulationen zum Beispiel an."
Erst bei höheren Magnituden ab 6 aufwärts entstehen sogenannte Rupturen – irreversible Erdverschiebungen von teilweise einem Meter und mehr. Erdbeben dieser Stärke hat es in Deutschland bisher nur zweimal gegeben: 1756 in Düren und 1911 in Süddeutschland. Zum Glück liegt Deutschland nicht direkt auf einer Plattengrenze. Extreme Erschütterungen sind daher selten. Beben, ausgelöst durch Bohrungen etwa zur Gasförderung, erreichen Magnituden um drei und sind damit rund 30.000-mal schwächer. Für Risse in den Häusern reicht es aber allemal.