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Zur Schärfung des Risikobewusstseins

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 15.09.2017 17:50

Erdbeben gehören zu den schadenträchtigsten Naturgewalten, und die Wissenschaftler sind sich weitgehend einig, dass eine exakte Vorhersage von Ort und Zeitpunkt Utopie bleiben wird. Intensiv erforscht wird dagegen die sogenannte probabilistische Vorhersage, die mit der Eintrittswahrscheinlichkeit das Risiko beziffert, mit dem ein Beben zu erwarten ist. Italienische Wissenschaftler berichteten jetzt in "Science Advances" von viel versprechenden Testläufen ihres Systems.

Die Benediktsbasilika im mittelitalienischen Norcia ist beim Erdbeben vom 30.10.16 fast völlig zerstört worden. (Bild: Pixabay/Marcellomigliosi1956)

Die Benediktsbasilika im mittelitalienischen Norcia ist beim Erdbeben vom 30.10.16 fast völlig zerstört worden. (Bild: Pixabay/Marcellomigliosi1956)

 

In der Basilika des heiligen Benedikt in Norcia beginnen langsam die Aufräumarbeiten. Nachdem das Querschiff gesichert wurde, kann der Schutt der barock ausgestalteten Kirche aus dem 13. Jahrhundert endlich beseitigt werden. Am 30. Oktober 2016 hatte sie ein Beben der Magnitude 6,5 zum Einsturz gebracht, zusammen mit zahlreichen anderen Gebäuden in der 5000-Einwohner-Stadt. "Ein paar Tage zuvor hatte mich meine Nichte gefragt, ob sie über das Wochenende ihren Freund besuchen solle, der in der Umgebung wohnt", erzählt Warner Marzocchi, "ich habe spontan gesagt, sie soll es lassen und lieber woanders hinfahren, und dann kam das Erdbeben."


Die Verteilung der Erdbeben in der mittelitalienischen Region um Amatrice und Norcia vom August 2016 bis Januar 2017. (Bild: Science Advances/Warner Marzocchi et al.)Seitdem erzähle seine Nichte stolz vom Onkel, der Erdbeben vorhersagen könne, schmunzelt der Geophysiker beim italienischen Nationalen Institut für Geophysik und Vulkanologie (INGV). "Doch ich kann gar keine Erdbeben vorhersagen." Was Marzocchi dagegen gut kann und womit er sich in seinem Büro im Süden Roms beschäftigt, ist die Abschätzung von Erdbebenrisiken. "Wir ermitteln, mit welcher Wahrscheinlichkeit Erdbeben ab einer bestimmten Magnitude in einem bestimmten Gebiet auftreten können", so Marzocchi. Mit dem probabilistischen Vorhersagesystem, das er und seine Kollegen beim INGV entwickeln, versuchen sie das, was Wetterdienste für Unwetter, Stürme oder Platzregen anbieten: eine Risikoeinschätzung, die die Kunden bei ihrer Planung berücksichtigen können.

 

Eine GPS-Station in Mittelitalien, mit der das INGV die fortdauernde Bebenaktivität in der Region überwacht. (Bild: INGV/Marco Anzidei)Vor allem die Veränderung dieser Eintrittswahrscheinlichkeit ist dabei von Bedeutung. Schadenbeben gehören selbst in Hochrisikogebieten wie Italien zu den extrem seltenen Ereignissen, deren Wahrscheinlichkeit nur in Bruchteilen von Prozent ausgedrückt werden kann. "Während einer aktiven Phase kann diese Wahrscheinlichkeit allerdings um das 100- oder sogar 1000fache über dem Wert einer Ruhephase liegen", betont der Wissenschaftler. Daher auch die Warnung an seine Nichte, denn rund zwei Monate vor dem Beben von Norcia hatte ein 6,0-Beben das zentralitalienische Städtchen Amatrice zerstört, das keine 25 Kilometer südöstlich liegt.

Erdbebenprognose bestand ersten Test


"Die Bebenfolge von Amatrice und Norcia war für unser System der Testfall", erklärt Marzocchi. Nach dem katastrophale Beben von L‘Aquila im Jahr 2009 hatte eine internationale Expertenkommission die Entwicklung eines solchen Vorhersagesystems empfohlen - nicht nur für Italien, sondern auch für andere erdbebengefährdete Gebiete wie Kalifornien, Neuseeland oder Japan. Seither entwickeln und testen in allen vier Regionen Arbeitsgruppen wie die von Warner Marzocchi vergleichbare Instrumente. Koordiniert werden die Arbeiten vom internationalen Projekt CSEP.

 

Geländeschäden, die das Erdbeben vom 24.08.16 am Monte Vettore, Marche/Umbrien, verursacht hat. (Bild: INGV Emergeo Team)Im italienischen Fall setzt der INGV ein Ensemble aus drei statistischen Modelle ein, die für die Erdbebenregionen des Landes Sieben-Tages-Vorhersagen erstellen. "Sie werden regelmäßig wöchentlich aktualisiert, oder wenn sich ein Beben mit einer Magnitude von 4,5 oder mehr ereignet", erklärt der INGV-Wissenschaftler. Die Bebensequenz in Mittelitalien, die am 26. August 2016 mit dem Erdstoß von Amatrice begann und erst im Januar 2017 mit einer Serie von Magnitude-5-Beben beim zwölf Kilometer entfernten Montereale endete, nutzten er und seine Kollegen zum Vergleich von Prognose und Realität.

Das am 24.08.16 von einem Erdbeben völlig zerstörte Dorf Amatrice in der italienischen Region Marche. (Bild: INGV/Marco Anzidei)Mit dem Ausgang ist Marzocchi recht zufrieden. "Unser Modell ist mit Sicherheit akkurat, eine klassische Vorhersage mit genauem Ort und Zeitpunkt können wir aber nicht liefern."  Lob kommt auch von Massimiliano Pittore, Wissenschaftler am Deutschen Geoforschungszentrum (GFZ) in Potsdam, der nicht mit den INGV-Forschern zusammenarbeitet: "Der Ensembleansatz, um die Leistung zu optimieren, ist ziemlich fortschrittlich und sie erfassen Haupt- und Nachbeben bis hinunter zu sehr kleinen Magnituden ziemlich gut." Allerdings bemängelt er grundsätzlich, dass sich die Modelle auf die statistische Verarbeitung der seismischen Messdaten konzentrieren. "Sie berücksichtigen nicht ausreichend komplexe Einflüsse wie die tektonische Umgebung, in die die Beben eingebettet sind, oder die Stressverteilung." Dennoch sei ein solches System ein guter Anfang, zumal wenn es in Zukunft entsprechend erweitert würde. Der Geophysiker ist jetzt gespannt darauf, wie sich das Vorhersagesystem bei anderen Bebensequenzen schlägt.

Planungstool für Behörden und Unternehmen


"Ein solches System zur Verfügung zu haben, ist auf jeden Fall besser als ganz ohne dazustehen", betont Pittore. Adressaten dieser Informationen sind vor allem Behörden und Unternehmen, denen die Vorhersage die Planung in Zeiten erhöhter seismischer Aktivität erleichtert. "Krankenhäuser können zum Beispiel ihre Operationspläne anpassen und Vorhaben, die nicht dringend sind, in risikoärmere Zeiten verlegen", erklärt Warner Marzocchi. Entsprechend können Industrieunternehmen ihre Produktionspläne anpassen.

 

Ein durch das Beben vom 24.08.16 zerstörtes Haus in Accumuli. (Bild: INGV/Marco Anzidei)Ebenso wichtig sind die Vorhersagen direkt nach einem starken Beben, wenn sich die Frage stellt, wie heftig die folgenden Erschütterungen noch werden können. Marzocchi hat dazu ein Beispiel aus den 1990er Jahren parat: "1997 wurde Assisi von einem schweren Erdbeben getroffen und wenige Stunden später schon begutachteten Kunstexperten die Schäden an den Fresken der Franziskus-Basilika. Als sich dann ein zweites schweres Beben ereignete, wurden sie alle getötet." Heutzutage könnte das Vorhersagesystem die Wahrscheinlichkeit eines starken Folgebebens berechnen und als Entscheidungsgrundlage bereitstellen.

Das allerdings setzt voraus, dass die Empfänger solcher Informationen auch mit Grenzen der Wahrscheinlichkeitsaussagen umzugehen wissen. Schon die Wetterdienste leiden darunter, dass ihren Prognosen in der Öffentlichkeit häufig die Wahrscheinlichkeitsangaben abhanden kommen. Dadurch aber geht völlig verloren, für wie zuverlässig die Wissenschaftler selbst ihre Angaben halten. Bei der Erdbebenvorhersage wollen die INGV-Forscher diese Probleme von vornherein vermeiden. "In Zusammenarbeit mit den Zivilschutzbehörden", sagt Warner Marzocchi, "wollen wir herausfinden, wie unsere Informationen an die Öffentlichkeit gelangen können, ohne missverstanden zu werden."