Welche Technik schützt bei Erdbeben?
Wo sind die technischen Lösungen, die Erdbeben vorhersagen, Gebäude sichern und Menschenleben retten? Ein Blick in unser Archiv zeigt: Die Forscher sind dran, es gibt vielversprechende Entwicklungen, aber am Ende sind wir doch machtlos gegen Naturkatastrophen wie diese.
Mitarbeiter der Rettungskräfte suchen in Mexiko-Stadt nach eingeschlossenen Menschen. Erdbeben wie dieses zeigen, wie hilflos der Mensch Naturgewalten noch immer gegenübersteht. Doch einige technische Entwicklungen geben Hoffnung.
Foto: Agustin Salinas/El Universal via ZUMA Wire/dpa
Inhalt des Artikels
- Kann man Erdbeben vorhersehen?
- Wie werden Gebäude erdbebensicher?
- Wie können Menschen gerettet werden?
- Wie misst man Erdbeben?
- Können Menschen Erdbeben auslösen?
Erdbeben setzen gewaltige Kräfte frei, denen der Mensch hilflos ausgeliefert ist. Obwohl wir so vieles zu leisten im Stande sind, gibt es noch immer keine verlässliche Technik, um bevorstehende Erdstöße vorherzusagen. Sie sind unberechenbar und sie sind zerstörerisch. Trotzdem gibt es Technik, die hilft, Menschen zu bergen, Helfer zu koordinieren und Gebäude zu sichern. Wir stellen Sie Ihnen vor.
Echte Frühwarnsysteme gibt es keine
Moment sagen sich jetzt einige, es gibt doch Frühwarnsysteme gegen Erdbeben. Und ja, insbesondere in Japan werden solche Systeme eingesetzt, um Regionen, die möglicherweise von Erdstößen betroffen sein könnten, zu warnen. Allerdings ist das Wörtchen „früh“ etwas irreführend, denn das System schlägt erst Alarm, wenn bereits Erschütterungen aufgezeichnet wurden – nicht jedes große Erdbeben kündigt sich aber durch kleinere Vorbeben an. Somit ist die Frühwarnung eher eine Akutmeldung zur Information der Bevölkerung.
Auf diese Form der „Frühwarnung“ setzte auch ein von amerikanischen Wissenschaftlern der United States Geological Survey (USGS) entwickeltes System für finanzschwächere Regionen. Mit einem Netzwerk von Smartphones, die allesamt über GPS-Empfänger verfügen, sollten die Bewegungen im Erdinneren erkannt und eine Warnung abgegeben werden. „Die Flotte der Mobiltelefone funktioniert wie eine Sensoren-Netzwerk“, sagte Bob Iannucci, einer der beteiligten Wissenschaftler der Carnegie Mellon Universität in unserem Artikel dazu. „Viele unpräzise Instrumente können im Zusammenschluss eine präzisere Messung zustande bringen.“ Allerdings funktioniert dieses System erst ab einer Stärke von 7, also bei extrem starken Beben. Dann bleibt noch etwa genug Zeit, um das Haus zu verlassen oder eine schützende Ecke aufzusuchen.
Ein ähnliches System hat der deutsche Ingenieur Jürgen Przybylak entwickelt. Er hatte dabei nicht nur das Retten von Menschenleben im Sinn, sondern auch das Verschließen von Versorgungsnetzen wie Gasleitungen. In Basel kam diese Erfindung zum Einsatz, wie wir hier berichteten.
Gebäude vor Erdbeben sichern
Sie meinen, es braucht neue Bautechniken, um Gebäude sicher zu machen? Ganz und gar nicht. Der Spezialmörtel aus Vulkanasche, den die antiken Baumeister schon vor 2000 Jahren verwendet haben, ist stabiler als so mancher moderne Beton. Forscher der University of California stellten fest, dass sich das Gemisch auf Kalk, Vulkanasche und Meerwasser bei der Aushärtung so sehr verdichtet, dass es kaum noch Risse zwischen den Übergangszonen im Material gibt.
Das Haus ruht auf seismischen Isolatoren – Gleitern aus Stahl und Kunststoff, die jeweils rund elf Zentimeter im Durchmesser haben und in flachen Mulden aus galvanisiertem Stahl ruhen. Sie entkoppeln das Haus von den Schwingungen der Erde, es rutscht lediglich hin und her.
Quelle: Stanford University
Eine neuere Methode hat sich die Bauwirtschaft aus der Automobilindustrie abgeschaut: das Unibody-System. Statt ein Haus aus verschiedenen Teilen zusammenzubauen, haben US-amerikanische Ingenieure das Haus aus einem Guss entworfen. Der Clou: Wo keine Fugen sind, können sie auch nicht aufbrechen. Das Verfahren ist bereits 3 Jahre alt, aber durch neueste Technologien wie dem 3D-Druck lässt das Haus aus einem Guss viel einfacher realisieren. Zusätzlich stellten sie Ingenieure das Haus auf seismische Isolatoren, die das Gebäude von den Schwingungen der Erde entkoppelten –wie das funktioniert, lesen Sie hier.
Menschen aus der Gefahrenzone retten
Wo alle Vorsorge zu spät kommt, gibt es ebenfalls interessante technische Lösungen, um Menschenleben etwa aus eingestürzten Gebäuden zu retten. Weil eine Frühwarnung, wie wir oben gesehen haben, nur einen sehr begrenzten Zeithorizont zur Evakuierung lässt, haben Wissenschaftler des Karlsruher Institut für Technik vor einigen Jahren ein Hightech-Gewebe entwickelt, das Fluchtwege länger freihält. Das besondere an der sogenannten Erdbeben-Tapete: Sie kann nachträglich an Hauswände angebracht werden. So können auch ältere Gebäude erdbebensicherer werden.
Aufnahme eines zerstörten Gebäudes mit dem MACS-Luftbildkamerasystem: Die Aufnahme kann direkt in die digitalen Karten der Helfer am Boden eingefügt werden.
Quelle: DLR
Zu Notfällen, einstürzenden Häusern und der Suche nach Verschütteten wird es aber weiter kommen, wenn die Erde sämtliche vom Menschen geschaffene Strukturen auf die Probe stellt. Doch auch hier hilft mittlerweile eine Technologie, die erst seit einigen Jahren unseren Alltag aufmischt: Drohnen. Sie liefern Live-Landkarten für Katastrophenhelfer am Boden, orten Verschüttete und liefern lebensrettende Medikamente in Regionen, wo kein Auto mehr durchkommt. Damit sind ferngesteuerte Küchenschaben, wie sie die Firma „Backyard Brains“ etablieren wollte, glücklicherweise nicht mehr nötig.
Lebensrettend sind auch Smartphones, die die meisten von uns ohnehin immer bei sich tragen. Sie dienen auch in Ausnahmesituationen als Kommunikationsmittel und Ortungshilfen. Beim Einsturz eines Parkhauses in Tel Aviv wurden darüber Verschüttete geortet und gerettet.
Erdbebenmessung: Von Mercalli über Richter bis zur Magnitude
Gemessen werden Erdbeben meist nach der Richter-Skala. Sie stammt aus dem Jahr 1935, als der US-Geophysiker Charles Francis Richter die Erdstöße in seiner Heimat Kalifornien quantifizieren wollte. Offiziell reicht sie bis zur Stärke 10, allerdings wird sie bei stärkeren Erdbeben zunehmend ungenau. Wenn derzeit von dem schweren Erdbeben in Mexiko die Rede ist, wird die Stärke mit 7,1 angegeben. Das gilt als der höchste messbare Schweregrad eines Erdbebens.
Anfang der 20. Jahrhunderts, also ca. 30 Jahre vor Richter, hatte bereits der italienische Vulkanologe Guiseppe Mercalli eine Skala entwickelt. Sie orientiert sich vor allem an den fühl- und sichtbaren Auswirkungen eines Bebens wie der gefühlten Stärke der Erschütterung sowie Rissen an Gebäuden. Für die Wissenschaft ist diese Methode aber zu ungenau.
Geologen, Seismologen und Co. nutzen mittlerweile verschiedene Magnituden-Skalen. Wie die Richter-Skala werden dafür die Daten von Seismographen genutzt, die Bodenbewegungen in Zitterkurven übersetzt. Das Rechenverfahren ist aber sehr viel genauer und eignet sich auch für schwere Erdbeben. Die Skala reicht von 1 (schwaches Beben, das für den Menschen nicht spürbar ist) bis 8 (Häuser, Straßen und Brücken in einem Umkreis von mehreren hundert Kilometern um das Epizentrum herum sind einsturzgefährdet).
Wenn der Mensch zum Auslöser von Erdbeben wird
Erdbeben sind die Folge von Spannungen im Erdinneren, die entstehen, wenn sich zwei Lithosphärenplatten unter-, über- oder ineinanderschieben. So haben wir es gelernt und so ist es auch richtig –für alle natürlich entstehenden Erdbeben zumindest. Doch es gibt auch Erdstöße, die der Mensch selbst auslöst und die nicht minder gefährlich sein können für Menschen.
Seit jeher bohren, schürfen und rammen Menschen ins Erdreich, um etwa Rohstoffe abzubauen. Dabei können Verwerfungen entstehen, die später Erdstöße auslösten. Die US-amerikanische geologische Behörde (USGS) gab im Jahr 2015 bekannt, dass sie die Gasförderung per Fracking für die Zunahme von Erdbeben verantwortlich macht. Zu dem Zeitpunkt waren in den USA bereits 14 Regionen von den schädlichen Aufbrucharbeiten im Untergrund betroffen.
Der riesige Drei-Schluchten-Damm in China besteht aus einer 2309 Meter langen, 185 Meter hohen Staumauer und einem 600 Kilometer langen Stausee.
Quelle: dpa
Ebenso können Stauseen Erdbeben auslösen. Dieses Phänomen wurde schon früh in China beobachtet, wo es besonders große Stauseeprojekte gibt. Der Grund ist, dass die Wassermassen mit einem derartigen Gewicht auf die Erdoberfläche drücken, dass sie Verschiebungen auslösen können. Christian Klose vom US-amerikanischen Forschungsinstitut Think Geohazards führte etwa die Erdbebenkatastrophe von Sichuan 2008 auf die Befüllung des nahegelegenen Stausees zurück.
Die Gefahr der Stausee-Beben für den Menschen liegt übrigens nicht nur in den ausgelösten Erschütterungen selbst, sondern in den möglichen Folgen. Würde etwa die Staumauer des gigantischen Drei-Schluchten-Damms durch ein Erdbeben Risse bekommen und die Wassermassen nicht mehr halten können, zöge das eine fatale Kettenreaktion nach sich. Wir berichteten schon 2013 über entsprechende Warnungen von Wissenschaftlern – sie sind bis heute aktuell.
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