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Erdbebenfaktor Klima

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 18.06.2009 17:27

Das System Erde ist ein Geflecht aus mitunter subtilen Beziehungen, die der Mensch nur sehr schwer erkennt. So mehren sich die Zeichen, dass das Klima Einfluss auf Ort und Zeitpunkt von Erdbeben hat. Eine solche Verbindung ist in Modellen bereits vorhergesagt worden, allerdings ist sie so schwach, dass sie nur an wenigen Orten der Welt beobachtet werden kann. Auf Taiwan konnten verschiedene Wissenschaftlergruppen jetzt Indizien sammeln.

Tal auf TaiwanTaiwan ist ein Land der geologischen Extreme. Jeden Tag bebt es irgendwo auf der Insel, im Durchschnitt ziehen pro Jahr drei bis vier, manchmal bis zu sieben Taifune über sie hinweg. Die Erosionsraten zählen zu den höchsten der Erde, doch durch die aktive Tektonik sind die Gebirge der Insel trotzdem bis zu 4000 Meter hoch. Gerade wegen dieser Umstände interessieren sich viele Geowissenschaftler für die Insel, denn an nur wenigen Plätzen der Welt sind die Prozesse des Systems Erde so gut fassbar. „Wir benutzen Taiwan als ein natürliches Labor“, berichtet Niels Hovius, Leiter der Forschungsgruppe Prozesse der Erdoberfläche am Institut für Geowissenschaften der Universität Cambridge.

Forscher wie Hovius interessieren sich für die subtilen Wechselwirkungen im Erdsystem, etwa den Einfluss des Klimas auf die Tektonik. „Es ist bekannt und auch einleuchtend, dass die Tektonik, die Material aus dem Erdinneren an die Oberfläche transportiert, die Erosion beeinflusst“, so Hovius, „aber es geht auch andersherum.“ Dieser Einfluss ist nur unendlich schwerer zu messen, „und deshalb“, so Hovius, „gehen wir an Orte wie Taiwan, wo die Prozesse so schnell wie sonst nirgends ablaufen“. Auf Taiwan kommt hinzu, dass der gebirgige Inselstaat seit Jahrzehnten bereits intensiv die Erosionsraten protokolliert und über eins der modernsten seismischen Netze der Welt verfügt. An diese Datendichte kommt so leicht kein anderes Land heran.

Abhang im Inneren Taiwans.Und tatsächlich hat Niels Hovius in den taiwanischen Daten so etwas wie einen Fingerzeig gefunden: „Wenn wir uns die Erosionsraten ansehen, dann sehen wir einen Zusammenhang mit den Klimamustern, speziell den Taifunen, wir sehen aber auch eine Korrelation mit der Seismizität, vor allem damit, wo sich Erdbeben ereignen.“ Den Mechanismus stellt er sich so vor: Die heftigen Taifune tragen direkt oder indirekt gewaltige Materialmengen von den Gebirgsflanken ab, und diese trotz allem weiterhin geringen Massenverlagerungen wirken im empfindlichen tektonischen System Taiwans wie der sprichwörtliche Tropfen, der ein Fass zum Überlaufen bringt. „ Man ändert das Spannungsfeld nahe der Erdoberfläche“, so Hovius, „und wenn die Änderung stark genug ist und sich die Spannungen schnell genug entladen, dann haben wir ein Erdbeben.“

Allerdings sind die Daten des Niederländers nicht gut genug, um diesen Mechanismus auch tatsächlich nachzuweisen. „Wir haben bislang nur Hinweise“, muss er zugeben. Um die Datenbasis zu vergrößern, wollen Hovius und seine Kollegen jetzt den westlichen Rand des Pazifik von Hokkaido im Norden bis Papua-Neuguinea im Süden absuchen. „Wir hätten dann von temperierten Klimazonen ohne Taifunen im Norden über die Taifunbrennpunkte alles abgedeckt bis zu den Tropen, wo die Sturmtätigkeit wieder geringer ist“, so Hovius. Durch den Vergleich der unterschiedlichen Zonen könnte man dann dem Zusammenhang zwischen Klima und Tektonik auf die Spur kommen.

Eine Arbeitsgruppe um Alan Linde von der Carnegie Institution in Washington ist da schon weiter. In der aktuellen „Nature“ berichten sie, einen Zusammenhang zwischen Taifunen und so genannten stillen Erdbeben gefunden zu haben. Bei stillen Erdbeben werden die aufgestauten Energien nach und nach freigesetzt, so dass es nicht zu gewaltsamen Bewegungen im Untergrund kommt. Sie sollen der Grund dafür sein, dass Taiwan zwar erdbebengeschüttelt wie kaum ein zweites Land ist, aber nur äußerst selten von wirklich starken Erschütterungen heimgesucht wird. Das bis dato stärkste verzeichnete Beben war das Chi-Chi-Beben von 1999 mit einer Magnitude von 7,6.

Ursache für die stillen Beben wiederum sind die Taifune, die über die Insel hinwegbrausen. „Wir haben damit gerechnet, dass es in dieser Kollisionszone auf Taiwan stille Erdbeben gibt“, erklärt Linde, „um sie zu messen, haben wir in Bohrlöchern in 200 bis 270 Meter Tiefe Deformationsmessgeräte installiert und zwischen 2002 und 2007 gemessen. Wir stellten fest: Ja, es gibt hier stille Beben, und wir erkannten einen überraschenden Zusammenhang zwischen ihnen und vorbeiziehenden Taifunen.“ 20 stille Beben detektierten die Forscher in den fünf Jahren, elf davon ereigneten sich, als Taifune durchzogen. Für die Forscher kann das kein Zufall sein.

Geborstene Brücke auf TaiwanWie bei dem von Niels Hovius vermuteten Zusammenhang zwischen Erosion und Bebentätigkeit, ist es auch bei dem von Linde und seinen Kollegen berichteten Phänomen die Sache mit dem Tropfen und dem Fass. „Wenn nun ein Taifun durchzieht, sinkt der Luftdruck. Zwar ist dieser Betrag absolut gesehen nicht sehr groß“, so Alan Linde, „aber durch die besondere Geometrie überführt schon dieser Luftdruckabfall die Störung in eine ,kritische‘ Situation. Eine kleine Veränderung reicht - falls der Stress an der Störung zuvor so hoch angestiegen ist, dass sie ohnehin kurz vor dem Entstehen eines Stillen Bebens steht.“

Für die tektonisch so bewegte Insel sind die stillen Beben ein Segen, denn sie scheinen wie eine Art Ventil zu wirken, das die Spannung im Erdinneren entlädt, bevor es zum großen Knall kommt. Weiter nördlich in Japan sind nämlich Beben wie das Chi-Chi-Beben alle paar Jahre an der Tagesordnung. Alan Linde vermutet, dass die stillen Beben auf Taiwan die Störung unter der Insel in kleinere Stücke unterteilen, die dann nicht so viel Energie freisetzen, wenn sie denn tätig werden. Der Grund, dass ausgerechnet in Taiwan ein solcher Mechanismus wirkt und anderswo nicht, vermutet der US-Geophysiker im Aufbau der Störung: „Die Störung, die bei diesen stillen Beben nachgibt, taucht recht steil in die Erde hinein ab.“

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