Erdbebenprognose

Zerrissene Bahn nach Bodenverflüssigung: Chuetsuerdbeben, Ojiya, Niigata, Japan, 2004

Erdbebenvorhersage bzw. Erdbebenprognose ist die Gesamtheit der Verfahren, Mittel und Versuche, das Erscheinen von Erdbeben vorherzusagen sowie die Ausbreitung und jeweilige Stärke vorherzusehen.

Die zeitlich und räumlich exakte Vorhersage von Erdbeben ist nach dem heutigen Stand der Wissenschaft nicht möglich. Nach der gängigen Theorie des Spannungsbruchs tektonischer Platten sind die grundliegenden Prozesse des Spannungsaufbaus bis hin zum Entlastungsbruch des Gesteins von einer großen Zahl von physikalischen Parametern gesteuert. Die verschiedenen bestimmenden Faktoren sind qualitativ weitestgehend verstanden. Auf Grund des komplexen Zusammenspiels aber ist eine genaue Quantifizierung der Herdprozesse bislang nicht möglich, so dass üblicherweise nur Wahrscheinlichkeiten für das Auftreten eines Erdbebens in einer bestimmten Region genannt werden können.

Allerdings sind eine Reihe von Effekten bekannt, die oft im Vorfeld von Erdbebenereignissen beobachtet werden können und als Vorläuferphänomene bezeichnet werden. Einige davon äußern sich in der Veränderung geophysikalisch messbarer Größen, wie z. B. der seismischen Geschwindigkeit, der Neigung des Erdbodens oder die elektromagnetischen Eigenschaften des Gesteins. Andere Phänomene basieren auf statistischen Beobachtungen, wie etwa das Konzept der seismische Ruhe, wo in einer potentiell gefährdeten Region über einen längeren Zeitraum die seismische Hintergrundaktivität, also das stetige Auftreten kleinerer Beben, abnimmt und auf ein bevorstehendes größeres Ereignis hindeutet.

Sowohl messbare als auch statistisch erfasste Vorläuferphänomene variieren jeweils sehr stark in ihrem zeitlichen Verlauf (bis hin zu Jahren) wie auch in ihrer Größenordnung. In vielen Fällen bleiben einzelne oder mehrere dieser Effekte auch ganz aus. Zudem wäre der instrumentelle Aufwand, der für eine lückenlose Erfassung dieser Phämone erforderlich wäre, nicht realisierbar, so dass die Möglichkeit einer exakten Vorhersage von Erdbeben für die nächste Zukunft nicht zu erwarten ist.

Wiederholt wurde auch von ungewöhnlichem Verhalten bei Tieren kurz vor größeren Erdbeben wie auch bei Tsunamis berichtet. So konnte im Februar 1975 in der Volksrepublik China ein drohendes Erdbeben durch die Sensibilisierung der Bevölkerung in Bezug auf ungewöhnliches Verhalten der Tiere vorab erkannt werden. Allerdings zeigten sich z. B. beim Tangshan-Beben vom 27. Juli 1976, bei dem es mehrere hunderttausend Tote gab, im Vorfeld keinerlei Anzeichen von Verhaltensänderungen bei Tieren.

Gelegentliche Berichte von erfolgreichen Vorhersagen zeigen vor dem Hintergrund der Häufigkeit von Beben in der betreffenden Region in der Regel kaum statistische Signifikanz. So wurde z. B. von einem japanischen Wissenschaftler auf Grund eines elektromagnetischen Vorläuferphänomens für den Zeitraum 14. bis 19. September 2003 ein Erdbeben der Stärke 7 in Tokio vorhergesagt. Zwar trat am 20. September 2003 tatsächlich ein Erdbeben in Tokio auf, jedoch war die Magnitude um etwa 1,5 Größenklassen niedriger, was weniger als einem Hunderstel der vorhergesagten Energiefreisetzung entspricht. Ein weitaus stärkeres Beben (Magnitude 8), mit zwei starken Nachbeben (Mag. 5,8 und 7) ereignete sich eine Woche später, am 26. September, das Epizentrum lag jedoch in einiger Entfernung, ungefähr 80 km südöstlich vor der Küste der Hauptinsel Hokkaidō.

Bei der Radon-Methode wird gemessen, in welchen Mengen das Edelgas Radon aus der Erde austritt. Diese Methode erlaubt die bisher zuverlässigsten Vorhersagen. Indikator ist dabei die leicht zu überprüfende Tatsache, dass vor den Beben die Menge von Radon im Wasser von Schächten um bis zu dem Vierfachen der üblichen Menge ansteigt. Nach Annahme der Seismologen werden tiefe unterirdische Gesteinsschichten kurz vor einem Erdbeben plötzlich durchlässig und rissig, sie dehnen sich aus, dadurch wird Radon freigesetzt, dringt in den Boden ein und konzentriert sich dicht unter der Erdoberfläche. Das bekannteste Beispiel für derartige Messungen sind die Bohrlöcher entlang der San-Andreas-Verwerfung (auch bekannt unter dem Namen San-Andreas-Graben), die wöchentlich auf ihre Ausdehnung hin untersucht werden, um auf diese Weise seismische Veränderungen im Blick zu behalten.

Wegen des volkswirtschaftlichen Schadens und eventueller Opfer (Massenpanik oder Massenhysterie) ist eine Frühwarnung der Bevölkerung vor einem einzelnen Erdbeben nur sinnvoll, wenn die Zahl der zu erwartenden Opfer des Erdbebens als sehr groß eingeschätzt wird, oder wenn das Erdbeben sehr genau in Raum und Zeit vorausgesagt werden kann. Das ist der jetzige Stand, der zur Zeit der oben erwähnten Beben in Japan beobachtet wurde. Sollten in Zukunft regelmäßige Erdbebenvorhersagen möglich sein, so wird sich die Bevölkerung ähnlich darauf einstellen, wie sie das heute bei extremen Wettervorhersagen tut.

Weblinks

• Erdbebenvorwarnsystem im Einsatz. derStandard.at, 9 März 2009. Abgerufen am 2009-04-06. (Artikel über bestehende Vorwarntechnik mit einem Vorlauf von wenigen Sekunden)

• Gerhard Harms: Ein neues Erdbebenfrühwarnsystem - Oldenburger Physiker publiziert Studie in Physical Review Letters. Informationsdienst Wissenschaft, 2008-12-29. Abgerufen am 2009-04-06. (Artikel über einen Ansatz zu mehrstündiger Vorhersage)
• Chi-Yu King: Radon emanation on San Andreas Fault. Nature, 9. Februar 1978. Abgerufen am 2009-04-06. (Kurzfassung)
• San Andreas Fault Observatory at Depth reveals new insights into the 'earthquake machine'. EurekAlert, 5. Dezember 2005. Abgerufen am 2009-04-06.
• A method for continuous measurement of radon in groundwater for earthquake prediction. In: Journal of Geophysical Research, Bd. 82, Nr. B8. März 1977, S. 1353-1354. Abgerufen am 2009-04-06. (Kurzfassung beim SAO/NASA Astrophysics Data System)