Die Lehren aus dem Japan-Erdbeben vom 11. März 2011

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Das verheerende Erdbeben, welches am 11. März 2011 den Norden Japans erschütterte, wirft viele Fragen auf. Wie kommt es, dass ein Volk wie die Japaner, welches sich wie wohl sonst kein zweites Volk auf Erdbeben und Tsunamis vorbereitet hat, von einem Erdbeben und dem daraus resultierenden Tsunami derart überrascht werden konnte?

Zum einen lag es sicher daran, dass selbst Seismologen wie beispielsweise Chris Scholz vom Lamont-Doherty Earth Observatory in den Video ein derartig schweres Erdbeben in der Region um Sendai für undenkbar gehalten haben. Und doch ist vergleichbares bereits passiert; Im Jahre 869 hat ein ebenso starkes Erdbeben die Region erschüttert und einen Tsunami erzeugt, der weit in das Landesinnere reichte (das Jogan- bzw. Sanriku-Erdbeben). Man hatte schlicht nicht weit genug in die Vergangenheit geblickt, um das zu erkennen. Das erinnert mich fatalerweise an ein Interview mit einem Manager eines Stromkonzerns, der Atomkraftwerke in Deutschland betreibt, und der sich anlässlich des Tohoku Erdbebens vom 11. März 2011 in Japan zu der Aussage hinreißen ließ, die Atomkraftwerke in Deutschland seien gegen ein Jahrtausend-, ja sogar gegen ein Jahrzehntausendbeben ausgerichtet (bitte nicht auf Person oder genauen Wortlaut festlegen, ich zitiere aus dem Gedächtnis). Ich weiß nicht, ob er das wirklich geglaubt hat, oder ob er mit den gewaltigen Zahlen beeindrucken und eine etwaige Sicherheitsdiskussion im Vorfeld beenden wollte. Zumindest in Japan aber hat ein Jahrtausendbeben zu den Ausfällen geführt, die im weiteren Verlauf dann dazu führten, dass die Kraftwerksblöcke von Fukushima 1 außer Kontrolle gerieten. Nein, hier war man allem Anschein nach nicht auf ein Jahrtausendbeben und den davon erzeugten Jahrtausend-Tsunami vorbereitet. Und vermutlich sind wir das hier in Europa auch nicht. Es geht dabei ja nicht nur um Erdbeben, auch andere Ereignisse können Tsunamis erzeugen, und selbstverständlich kommen die auch hier in Europa vor, wie Lars Fischer in einem lesenswerten Artikel darlegt. Von daher sind die Versuche der Kraftwerksbetreiber, die Schäden in Fukushima alleine dem Tsunami anzulasten kurzsichtig. Der Tsunami in Japan war eben nicht unabhängig vom Erdbeben und eine Sicherung sollte auch sekundäre Effekte eines starken Bebens beinhalten.Denn auch die Bodenverflüssigung könnte einen guten Teil zu den Schäden durch das Erdbeben in Japan beigetragen habe.  

The Great Japan Earthquake: Where Did Scientists Go Wrong? from Earth Institute on Vimeo.

 

Aber bleiben wir erst einmal bei den Erdbeben. Um ein Bauwerk gegen ein Erdbeben abzusichern, das nur alle 100 bis 1000 Jahre vorkommt, muss man natürlich wissen, wo in der Region entsprechende Störungen sind und wie stark die aus ihnen resultierenden Erdbeben sein könnten. Das Problem ist aber, dass man die Störungen nicht immer offen sehen kann. Ein gutes Beispiel ist das Erdbeben von Christchurch, das am 4. September 2010 und dann noch einmal am 22. Februar 2011 die neuseeländische Stadt traf. Auslöser war eine bis dato unbekannte Störung. Verstärkend für die Beanspruchung der Gebäude kamen dann noch sekundäre Effekte hinzu. Einmal das Phänomen der Bodenverflüssigung, das besonders auf wassergesättigten Lockersedimenten (aka „Boden“ oder Sand etc) selbst bei vergleichsweise kleinen Erdbeben zu verheerenden Schäden führen kann. Und starke Nachbeben treffen auf vom Hauptbeben geschädigte Gebäude und Anlagen. Beide Phänomene haben sich beim zweiten Christchurch Erdbeben am 22. Februar diesen Jahres als tödliche Kombination gezeigt. Möglicherweise hat auch noch ein dritter Effekt mitgespielt, der die Erdbebenwellen an geologischen Strukturen auf die Stadt reflektiert hat und so ebenfalls die Wirkung verstärkte. In Christchurch hatten quartäre Sedimente die Störungen überdeckt und damit quasi unsichtbar gemacht. 

 

Die östlichen Vereinigten Staaten und das Erdbebenrisiko. Man kann deutlich die Region um New Madrid im Mittleren Westen erkennen, aber auch um New York ist das Erdbebenrisiko nicht zu vernachlässigen. Credit: USGS.

 

Bekannte Erdbeben in der Region Philadelphia und New York im Zeitraum 1677 bis 2004. Das Atomkraftwerk Indian Point liegt bei Peeskill, als Pe gekennzeichnet. Aus Sykes et a. 2008.

 

Das passiert auch in anderen Regionen der Erde. Nehmen wir als Beispiel einmal New York. Da hat sich gezeigt, dass das Indian Point Atomkraftwerk, 24 Meilen nördlich der Stadt, auf einem Schnittpunkt bislang unbekannten Störungszonen liegt. Die Region um New York City ist seismisch nicht so ruhig, wie viele vielleicht glauben möchten, auch wenn die Erdbeben dort meist nur von den Instrumenten bemerkt werden. Es kann aber auch anders kommen. Nach Auswertung von Zeitungsberichten und anderen Quellen kam man auf etliche Bebenereignisse in dem Zeitraum von 1677 bis 2007. Und in den Jahren 1737, 1783 und 1884 immerhin Erdbeben bis zur Magnitude 5, die durchaus schon Schäden verursachen können. Über die ersten beiden gibt es nur sehr vage berichte, da die Gegend nicht sehr dicht besiedelt war, aber das Epizentrum des letzten Bebens lag vermutlich zwischen Brooklyn und Sandy Hook. Es richtete überschaubare Schäden an, einige Schornsteine brachen zusammen. Aber wenn man sich die Besiedelungsdichte heute anschaut, würde ein Magnitude-5 Erdbeben dort durchaus einige ernsthafte Schäden anrichten können. Und vermutlich ist alle 100 Jahre mit einem derartigen Ereignis zu rechnen. Ich bin mir nicht sicher, ob wir hier in Mitteleuropa wirklich alle erdbebenträchtigen Störungen kennen. Und ob wir wirklich wissen, welche Erdbebenstärken sie in einem 100 oder 1000 Jahre Zyklus generieren können. Dieser Teil der Kraftwerkssicherheit wird mir persönlich in den aktuellen Debatten immer etwas zu sehr ausgeklammert.

Sykes, L.R., Armbruster, J.G., Kim, W.-Y., and Seeber, L.: Observations and Tectonic Setting of Historic and Instrumentally Located Earthquakes in the Greater New York City–Philadelphia Area, Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 98, No. 4, pp. 1696–1719, August 2008, doi: 10.1785/0120070167.

Gunnar Ries

Gunnar Ries studierte in Hamburg Mineralogie und promovierte dort am Geologisch-Paläontologischen Institut und Museum über das Verwitterungsverhalten ostafrikanischer Karbonatite. Er arbeitet bei der CRB Analyse Service GmbH in Hardegsen. Hier geäußerte Meinungen sind meine eigenen

2 Kommentare

  1. Korrektur

    Hallo,

    ein paar (viele, die meisten) Absätze stehen doppelt im Eintrag. Das betrifft, nach oberflächlicher Durchsicht, den Abschnitt von “Zum einen lag es sicher daran …” bis “… und damit quasi unsichtbar gemacht.”, der sich irgendwie verdoppelt hat.

    Können Sie ja mal korrigieren…

    Grüße!

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