Springe zum Inhalt

Erdbeben

Als Erdbeben werden Erschütterungen des Erdbodens bezeichnet, welche unterhalb der Erdoberfläche ihren Ursprung nehmen. Sie entstehen durch Masseverschiebungen, zumeist infolge von Bewegungen tektonischer Platten an Bruchfugen der Lithosphäre, der äußersten Schicht des Erdkörpers, welche die Erdkruste und den äußersten Teil des Erdmantels umfasst. Weitaus seltener sind vulkanische Aktivität, Einstürze oder Absenkungen unterirdischer Hohlräume, Bergstürze, große Erdrutsche oder Sprengungen die Ursache.


Erdschichten nach chemischen Eigenschaften: (1) Erdkruste, (2) Erdmantel, (3) Erdkern (3a äußerer Erdkern, 3b innerer Erdkern). Erdschichten nach mechanischen Eigenschaften: (4) Lithosphäre, (5) Asthenosphäre, (6) äußerer Erdkern, (7) innerer Erdkern

Erdbeben, deren Herd unter dem Meeresboden liegt, heißen auch Seebeben bzw. unterseeische Erdbeben. Ihre Eigenheit liegt in den Auswirkungen: Beim Auftreten unterseeischer Erdrutsche oder beim Ausbruch ozeanischer Vulkane entstehen durch die plötzliche vertikale Verlagerung großer Ozeanbodenteile sog. Tsunamis, welche sich mit Geschwindigkeiten von bis zu 800 Kilometer pro Stunde fortbewegen. Auf dem offenen Meer sind diese kaum wahrnehmbar. Laufen sie jedoch im flacheren Wasser aus, steilt sich der Wellenberg auf und kann in extremen Fällen bis zu 100 Meter Höhe erreichen. Tsunamis treten am häufigsten im Pazifik auf, weshalb auch die an den Pazifik angrenzenden Staaten ein Frühwarnsystem, das Pacific Tsunami Warning Center, eingerichtet haben.

Erdbebenphasen

Erdbeben bestehen in der Regel nicht bloß aus einer einzelnen Erschütterung, sondern ziehen zumeist weitere nach sich. In diesem Zusammenhang lassen sich Beben in drei Phasen unterteilen: Vorbeben, Hauptbeben und Nachbeben. Erdbeben, die über einen längeren, begrenzten Zeitraum gehäuft auftreten, werden Erdbebenschwarm oder Schwarmbeben genannt. Diese treten insbesondere in vulkanisch aktiven Regionen auf.

Der größte Anteil aufgezeichneter Erdbeben ist zu schwach, um vom Menschen wahrgenommen zu werden. Starke Erdbeben hingegen, die zu den Naturkatastrophen gezählt werden, können Gebäude vernichten, Erdrutsche und Tsunamis auslösen oder die Gestalt der Erdoberfläche verändern.

Die Wissenschaft, die sich mit Erdbeben befasst, heißt Seismologie. Die seit 1900 verzeichneten zehn stärksten Erdbeben fanden mit einer einzigen Ausnahme im Pazifischen Feuerring, an der Subduktionszone rund um den Pazifik, statt.


Pazifischer Feuerring (via Wikimedia Commons)

Einer Analyse des Karlsruher Instituts für Technologie zufolge kamen bei mehr als 35.000 Naturkatastrophen-Ereignissen in den letzten 115 Jahren weltweit insgesamt 2,23 Millionen Menschen durch Erdbeben ums Leben. Die Zahl mag auf den ersten Blick groß erscheinen, ist jedoch im Vergleich zu den zum Beispiel 47 Millionen Todesopfern, die die beiden Weltkriege innerhalb von nur 8 Jahren gefordert haben, bloß “ein Tropfen auf dem heißen Stein”.

Welche Arten von Erdbeben gibt es?

Tektonische Erdbeben

Bei 90% aller Beben handelt es sich genau um diese Erdbebenart. Sie wird durch tektonische Aktivität bzw. Bewegung von Erdplatten in Herdtiefen von 10 bis 15 Kilometern verursacht. Diese können sich entweder auseinander, aufeinander zu oder aneinander vorbei bewegen. Wenn sich die Platten in ihrer Bewegung verkanten oder verhaken, bauen sich mechanische Spannungen innerhalb des Gesteins auf. Wird dabei die Scherfestigkeit der Gesteine überschritten, kommt es zur Entladung dieser Spannungen in Form von ruckartigen Bewegungen der Erdkruste. Die Energie, die bei diesem Prozess freigesetzt wird, beträgt das Hundertfache der Energie einer Wasserstoffbombe (!) Es ist deshalb kaum verwunderlich, dass diese Erdbeben zu den stärksten überhaupt gehören.

Vulkanische Erdbeben

Auch unter der Bezeichnung magmatische Erdbeben bekannt, handelt es sich hierbei um Erschütterungen im vulkanisch aktiven Gebieten, welche durch Magmenbewegungen im Bereich des Magmenkörpers verursacht werden. Sie können ebenso auftreten, wenn es an der Oberfläche zu keiner vulkanischen Aktivität kommt. In der Regel treten magmatische Beben als Erdbebenschwarm auf. Mit 7% treten vulkanische Erdbeben relativ selten auf, sind überwiegend schwach und werden kaum stärker als Magnitude 6.

Hydrothermale Erdbeben

Diese Erdbebenart tritt vor allem in Vulkangebieten mit hoher geothermaler Aktivität auf. Durch Bewegungen von heißem Wasser im Untergrund wird eine leichte Seismizität, sehr nahe an der Oberfläche, ausgelöst. Auch diese Beben können schwarmartig auftreten und sind zumeist schwach.

Induzierte Erdbeben

Wie der Name schon sagt, werden diese Beben durch eine äußere Kraft induziert – im gegebenen Fall durch den Menschen in Form von Eingriffen in die Geologie. Durch diese Aktivitäten kommt es zur Änderung der Gesteinsspannung in einer geringen Herdtiefe von unter 5 Kilometern. Induzierte Erdbeben können unter anderem durch die Förderung von Rohstoffen wie Kohle, Erz, Erdgas oder Erdöl, Verpressung, hydraulische Frakturierung (Fracking), Stauseen, Geothermie-Anlagen und Explosionen – etwa in Steinbrüchen oder in Form von unterirdischen Tests – verursacht werden. Üblicherweise erreichen induzierte Erdbeben eine Magnitude zwischen 3 und 6.

Einsturzerdbeben

Hierbei können natürlich vorkommende Hohlräume, beispielsweise in Karstgebieten oder bei Salzstücken, einstürzen und Beben nahe der Erdoberfläche verursachen. Auch wenn sie nur eine sehr geringe Magnitude, zum Beispiel von 0,4 erreichen, sind sie doch deutlich zu spüren.

Frostbeben

Diese Beben sind flachgründig und werden durch plötzliches Gefrieren größerer Wassermengen im Boden oder im Gesteinsuntergrund hervorgerufen. Das gefrorene Wasser dehnt sich aus, wodurch Spannungen entstehen, die sich in Form kleinerer Erschütterungen entladen. Die Magnitude der Frostbeben ist oftmals derart klein, dass sie nicht einmal ermittelbar ist. Allenfalls kann an der Oberfläche ein grollendes Geräusch wahrgenommen werden.

Niederschlag

Auch starker Niederschlag und Schneeschmelze führen in einzelnen Gebieten zu Schwarmbeben, welche allerdings eine sehr geringe Magnitude haben.

Erdbebenstärke

Um Erdbeben miteinander vergleichen zu können, muss vorerst deren Stärke ermittelt werden. Da schon allein aufgrund der Tiefenlage des Herdprozesses eine direkte Messung der freigesetzten Energie eines Erdbebens nicht möglich ist, wurden zu diesem Zwecke unterschiedliche Skalen entwickelt.

Intensität

Die allerersten Skalen, welche Ende des 18. bis Ende des 19. Jahrhundert herangezogen wurden, waren lediglich imstande die Intensität eines Erdbebens zu beschreiben, d.h. die Auswirkungen auf Menschen, Tiere, Bauten und natürliche Objekte wie Berge oder Gewässer. Die 12-teilige Mercalliskala beispielsweise, welche erstmals 1902 eingeführt wurde, beruht einzig und allein auf subjektiver Einschätzung der auditiven und sensorischen Beobachtungen wie auch der Schadensauswirkung auf die Umwelt. Circa 60 Jahre später wurde die Mercalliskala zuerst zur MSK-Skala, dann zur EMS-Skala weiterentwickelt.

Solche Intensitätsskalen werden auch heute noch eingesetzt. Die Ermittlung erfolgt mittels Fragebogenaktionen. Die ausgewerteten Daten werden daraufhin in sog. Isoseistenkarten grafisch festgehalten. Erhebungen dieser Art sind jedoch nur auf relativ dicht besiedelten Gebieten möglich.

Magnitude

Erst ab der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts war es durch die stetige Optimierung von Seismometern möglich, objektive bzw. auf physikalischen Größen beruhende Messungen durchzuführen. Dies resultierte in der Entwicklung von Magnitudenskalen. Hierbei zieht man ortsabhängige Amplitudenwerte, welche an seismologischen Messstationen aufgezeichnet werden, zur Bestimmung der Erdbebenstärke heran.

Zwar ist unter Wissenschaftlern gegenwärtig die Momenten-Magnituden-Skala die gebräuchlichste Magnitudenskala, doch halten vor allem die Medien an der in den 1930er Jahren eingeführten Richterskala fest. Mit dieser werden seismische Wellen in logarithmischer Einteilung gemessen.


Um die Erdbebenstärke exakt erfassen zu können, müssen die Seismographen idealerweise in 100 km Entfernung zum Erdbebenherd positioniert sein. Neben der Energie des Bebens können aus den Aufzeichnungen auch die Richtung und Entfernung des Erdbebens abgeleitet werden. Liegt die Erdbebenmessstation zu weit vom Epizentrum entfernt und ist zugleich die Stärke des Erdbebens zu groß (ab Magnitude 6), kann die Richterskala nur mehr eingeschränkt verwendet werden. Trotzdem ist sie heute aufgrund der einfachen Berechnung sowie der Vergleichbarkeit mit älteren Erdbebeneinstufungen nach wie vor in der Seismologie im Einsatz.

Wie können Erdbeben vorhergesagt werden?

Vorläuferphänomene

Als Vorläuferphänomene werden Effekte bezeichnet, die im Vorfeld von Erdbebenereignissen beobachtet werden können. Einige von ihnen zeigen sich in der Veränderung geophysikalisch messbarer Größen, wie beispielsweise der Neigung des Erdbodens, seismischer Geschwindigkeit oder den elektromagnetischen Eigenschaften des Gesteins. Phänomene wie etwa das Konzept der seismischen Ruhe, nach welchem die seismische Hintergrundaktivität bzw. das stetige Auftreten kleinerer Erdbeben in einer potentiell gefährdeten Region über einen längeren Zeitraum abnimmt und so auf ein künftiges größeres Ereignis hindeutet, basieren hingegen auf statistischen Beobachtungen.

Die bisher zuverlässigsten Vorhersagen erlaubt die Radon-Methode, bei der erhoben wird, in welchen Mengen das Edelgas Radon aus der Erde austritt. Vor den Beben steigt nämlich die Menge von Radon im Wasser von Schächten bis auf das Vierfache der üblichen Menge an. Seismologen nehmen an, dass kurz vor einem Erdbeben tiefe unterirdische Gesteinsschichten plötzlich rissig und durchlässig werden und sich ausdehnen. Dadurch kommt es zur Freisetzung von Radon, welcher in den Boden eindringt und sich unter der Erdoberfläche konzentriert. Die Bohrlöcher entlang der San-Andreas-Verwerfung, die jede Woche auf ihre Ausdehnung hin untersucht werden, sind das bekannteste Beispiel für derartige Messungen.

Ungewöhnliches Verhalten von Tieren

Anfang Februar 1975 erwachten Schlangen um die nordostchinesische Stadt Haicheng herum vorzeitig aus dem Winterschlaf, um vor dem Erdbeben zu flüchten, das die Stadt wenige Tage späte in Trümmer legte. Damals wurden Seismologen auf das Verhalten der Tiere aufmerksam, nahmen daraufhin entsprechende Messungen vor und ließen die Stadt rechtzeitig räumen.

Beim Seebeben, welches an Weihnachten 2004 in 40 Kilometern Tiefe vor der Küste Indonesiens einen verheerenden Tsunami auslöste, flüchteten Elefanten und andere Tiere in Sri Lanka ins Landesinnere, lange vor dem Eintreffen der ersten Flutwellen. Von Elefanten weiß man, dass sie imstande sind über ihre empfindlichen Fußsohlen Infraschall über große Distanzen wahrzunehmen. Es wird vermutet, dass sie auf diese Weise die Erschütterungen des Seebebens gespürt haben, da sich Infraschall im Gestein rascher ausbreitet als im Wasser.

Derartige Berichte von Tieren, die sich Stunden oder Tage vor einem Beben seltsam verhalten und Fluchtreaktionen zeigen, wurden bereits seit der Antike dokumentiert. Eine eindeutige Erklärung dafür hat die Wissenschaft bislang nicht gefunden. Eine These geht zum Beispiel davon aus, dass durch die Reibung im Gestein und den starken Druck elektrische Ströme entstehen, welche wiederum das Wasser in feinen Gesteinsrissen zersetzen. Dabei entstehen positiv geladene Teilchen, welche von den Tieren als Aerosole über die Atemluft aufgenommen werden und bei ihnen die Ausschüttung von Serotonin bewirken. Zwar ist Serotonin gemeinhin als das “Glückshormon” bekannt, doch zu große Mengen davon können Unruhe auslösen.

Die Fähigkeit herannahende Erdbeben zu erspüren, scheint nicht nur auf bestimmte Tierspezies begrenzt zu sein. So kann auffälliges Verhalten von Mäusen, Kröten, Ratten, Schlangen oder Fledermäusen genauso als eine Art Frühwarnsystem genutzt werden, wie auch das von Vögeln, Hunden, Katzen, Pferden, Kühen, Schweinen, Ziegen, Elefanten oder Fischen.

Exakte Vorhersage mithilfe von Instrumenten nicht möglich

An dieser Stelle muss erwähnt werden, dass sowohl messbare als auch statistisch feststellbare Vorläuferphänomene in ihrem zeitlichen Verlauf sowie ihrer Größenordnung stark variieren können. In vielen Fällen bleiben auch einzelne oder mehrere Vorläuferphänomene ganz aus. Da der instrumentelle Aufwand, der für die lückenlose Erfassung dieser Effekte nötig wäre, nicht realisierbar ist, ist die Möglichkeit einer exakten Vorhersage von Erdbeben auch für die nächste Zukunft nicht zu erwarten.

Doch auch wenn den Seismologen bestimmte Daten vorliegen, die auf ein Erdbeben hindeuten, wird von einer Frühwarnung der Bevölkerung vor jedem einzelnen Erdbeben abgesehen. Aufgrund des volkswirtschaftlichen Schadens sowie eventueller Massenpanik oder Massenhysterie werden Frühwarnungen nur dann ausgesprochen, wenn die Zahl der zu erwartenden Erdbebenopfer als sehr groß eingeschätzt wird und das Beben zudem präzise in Raum und Zeit vorausgesagt werden kann.

Erdbeben-Rekorde – die stärksten Erdbeben

Größte Erdbeben-Magnitude

Bislang gab es zwei Beben, die eine Stärke von 9,5 auf der Richterskala erreichten. Das Erdbeben von Valdivia ereignete sich 1960 im Pazifik vor der Küste Chiles, welches nicht nur die Kleinstadt zerstörte, sondern auch einen 25 Meter hohen Tsunami auslöste. Aufgrund der starken Vorbeben brachte sich allerdings ein Großteil der Bevölkerung in Sicherheit, sodass die Zahl der Opfer mit 1655 vergleichsweise niedrig war. Dieselbe Stärke wurde bei einem Erdbeben bei Alaska 1964 gemessen.

Höchste Tsunami-Welle

Der bislang gewaltigste Tsunami wurde von einem Seebeben im Pazifik ausgelöst und war etwa 85 Meter hoch. Er traf die Yaeyama-Inseln, die heute zu Japan gehören und forderte mehr als 13.000 Menschenleben.

Richtiges Verhalten bei (schweren) Erdbeben

Vor einem Erdbeben

Wer in einem erdbebengefährdeten Gebiet lebt, sollte sich mit seiner Umgebung gut vertraut machen: Welche seismischen Quellen gibt es in der Umgebung? Wie stark waren frühere Erdbeben in dieser Region? Ist das Haus sicher gebaut? Besteht die Gefahr von Bodenverflüssigung, Hangrutschen oder Tsunamis? Dies gilt ebenfalls im Hinblick auf Notunterkünfte und potentielle Evakuierungsrouten, sowie für Wege zu Versorgungsstätten, Krankenhäusern, Arbeitsplätzen, Familienmitgliedern und Freunden.

Zur Gefahrenvermeidung sollten im Gebäude sämtliche Möbel fest an der Wand verankert sein und zerbrechliche oder schwere Gegenstände ausschließlich in Bodennähe platziert werden. Dies gilt vor allem für Orte, an denen man sich häufig aufhält, wie etwa das Bett, Schreibtisch etc.

Wer in einem erdbebengefährdeten Gebiet Urlaub machen möchte, hat ebenso die Möglichkeit sich über potentielle Gefahren wie auch den Umgang mit ihnen sowohl beim Reiseveranstalter wie auch im Hotel zu informieren. Insbesondere in Tsunami-Gebieten ist es wichtig vorab Evakuierungsrouten zu kennen und zu wissen, wo sich im Notfall Sammelpunkte für Touristen befinden.

Während des Erdbebens

In vielen Regionen, in denen häufig Erdbeben vorkommen, werden bereits in Schulen Erdbebenübungen abgehalten, bei welchen Schüler das richtige Verhalten lernen. Sofern man sich in einem Gebäude befindet, lauten die Grundregeln wie folgt:

  • Ducken: Um Stürze zu vermeiden, geht man in die Hocke und schützt den Kopf mit den Armen vor herabstürzenden Objekten
  • Schutz suchen: Zum Beispiel neben einer stabilen Innenwand oder unter einem stabilen Tisch
  • Verharren: Sobald die Erschütterungen nachgelassen haben, das Gebäude verlassen

Wer sich zur Zeit des Erdbebens in einem älteren Gebäude ohne ausreichenden Schutz befindet, sollte dieses binnen Sekunden verlassen, sofern eine Chance dazu besteht. Fahrstühle sind dabei unbedingt zu vermeiden!

Im Freien sind die sichersten Orte diejenigen abseits von Strommasten, Gebäuden, Brücken, Bäumen und Hängen. Diese sollten bei einem Beben schnellstmöglich aufgesucht werden. Fahrzeuge sollten am Straßenrand gehalten werden.

Nach einem Erdbeben

Prinzipiell ist den Anweisungen der Behörden zu folgen. Zu beachten ist ebenfalls die Gefahr von Nachbeben.

Wurde das eigene Haus beim Erdbeben stark beschädigt, sollte dieses unter keinen Umständen betreten werden. Wenn möglich, empfiehlt es sich Versorgungsleitungen abzuschalten und mit der vorbereiteten Notfallausrüstung ein Evakuierungszentrum aufzusuchen.

Tsunami-Gebiete sind zumeist mit Alarmsystemen ausgestattet. Sollte eine Gefahr bestehen oder auch kein derartiges Alarmsystem vorhanden sein, sind Küstenabschnitte raschestmöglich über existierende Evakuierungsrouten zu verlassen. Sind diese nicht erreichbar oder nicht vorhanden, sollten Anhöhen aufgesucht werden. Auch Hochhäuser, die vom Erdbeben verschont wurden, stellen eine sichere Alternative dar.

Wer sich im außereuropäischen Ausland aufhält, sollte nach einer Katastrophe die eigene europäische Botschaft kontaktieren, die einem im weiteren Verlauf zur Seite steht und gegebenenfalls eine Rückreise organisieren kann.

Zu beachten ist ebenso, dass nach einem Erdbeben die Rettung und Versorgung von Verletzten oberste Priorität hat.

Spezialfall: Erdbebenschwarm

Auch wenn die meisten Erdbebenschwärme keine gefährlichen bzw. großen Beben hervorbringen, so ist die Verunsicherung und Angst meist groß. Vor allem nachts werden diese besonders deutlich empfunden und können den Schlaf stören. Macht man gerade in einem solchen Gebiet Urlaub, sollte, auch wenn keine unmittelbare Gefahr besteht, eine Rückreise in Erwägung gezogen werden. Ein Gespräch mit dem Reiseveranstalter ist im Vorfeld auf jeden Fall sinnvoll, um sicherzustellen, dass man Umbuchungen oder Erstattungen erhält.

Ansonsten gilt: Ruhe bewahren. Sollte das Gebäude, in dem man sich währenddessen aufhält, Anzeichen von strukturellen Schäden wie kleinen Rissen in der Mauer usw. aufweisen, ist die Überprüfung durch einen Experten ratsam. Im Zweifelsfall bzw. bei größeren Schäden ist eine Evakuierung empfehlenswert.