Erdbeben

Zu den gefürchtetsten Katastrophen gehören Erdbeben und deren Begleiterscheinungen. Manchmal entstehen sie durch Vulkanausbrüche, Bergstürze oder einstürzende Hohlräume. Die weitaus häufigere Ursache ist jedoch die Verschiebung der Kontinentalplatten.

Arbeitsmittel

Verschiebung der Kontinentalplatten

Die Erdkruste (Lithosphäre) ist in unterschiedlich große Platten zerbrochen, die im Wesentlichen unsere Kontinente bilden. Durch Strömungen in ihrem zähflüssigen Untergrund verändern sie, wie ein Floß, ständig ihre Lage. Wenn sich Platten aufeinander zu, voneinander weg oder aneinander vorbei bewegen, werden enormer Druck, Zug und Spannung aufgebaut - vor allem wenn sie sich ineinander verhaken. Wenn die Spannung zu groß wird, brechen die verhakten Teile ab und die Platten bewegen sich plötzlich ruckartig weiter - ein Erdbeben entsteht.

1
2
3
4
5
6
7
8
Der heiße Erdkern erwärmt das zähflüssige Gestein des Erdmantels, welches dadurch leichter wird und aufsteigt.

Messung der Erdbebenstärke

Die meisten Beben sind glücklicherweise nicht besonders stark und für Menschen kaum spürbar. Einige wenige treten aber mit gewaltiger Kraft auf und verursachen enorme Schäden. Sie werden als Großbeben eingestuft und können ganze Dörfer oder große Teile von Städten vernichten.

Foto einer Häuserruine nach einem Erdbeben, nur noch eine gelbe Hausfassade steht, alles andere liegt in Form von großen Steinbrocken auf dem Weg verteilt, im Hintergrund ein blauer Himmel.
Häuserruine nach einem Erdbeben

Die Wissenschaft, die sich mit Erdbeben beschäftigt, heißt Seismologie (griechisch seismos = Erschütterung). Mit einem sehr empfindlichen Gerät, dem Seismografen, lassen sich Zeit und Stärke eines Erdbebens aufzeichnen.

Ein Seismograf der ausschlägt - ersichtlich an den durch eine Nadel auf eine weiße Papierrolle aufgezeichneten Wellen.
Der Seismograph

Über viele, auf der ganzen Welt verteilte Seismografen, kann anhand der Zeitunterschiede sogar ziemlich genau der Ursprung bestimmt werden. Der Punkt auf der Erdoberfläche direkt über dem Ursprung des Erdbebens (Hypozentrum) wird Epizentrum genannt - meistens ist dort das Beben am stärksten.

Grafische Darstellung des Hypozentrum eines Bebens mit eingezeichnetem Epizentrum an der Erdoberfläche
Hypozentrum und Epizentrum eines Erdbebens

Richterskala

Die Stärke eines Erdbebens wurde meistens mit Hilfe der Richterskala angegeben. Dabei wird die Größe des Ausschlages eines Seismographen bewertet. Umso größer die Schwingungen sind, umso höher ist der Wert und somit die Stärke des Bebens. Das zu erwartende Zerstörungsausmaß kann anhand der Richterskala abgeschätzt werden.

Eine Grafik der Richterskala mit Werten von 1 bis 9 und dem dazugehörigen Zerstörungsausmaß beschrieben durch Text und Illustrationen.
Die Richterskala

Da die Richterskala bei höheren Werten allerdings ungenau ist, wird heute meistens die dafür besser geeignete Momenten-Magnituden-Skala verwendet.

Gefahren

Erdbeben sind deshalb so gefürchtet, weil sie meistens ohne Vorankündigung auftreten und daher kaum Zeit zum Reagieren lassen - nur manchmal gibt es kleinere Vorbeben.

Bild direkt aus einem Trümmerfeld nach einem Erdbeben, rundherum zerstörte Gebäude, graue Steinsbrocken.
Schäden eines Erdbebens

Das gefährliche an Erdbeben ist nicht immer nur das Beben selbst sondern seine direkten Folgen:

  • In Städten können Gasleitungen zerstört und das ausströmende Gas durch defekte Stromleitungen entzündet werden - Explosionen und Großbrände sind die Folge.
  • Durch ein Beben kann lebensnotwendige Infrastruktur wie die Wasserversorgung oder die Stromzufuhr beschädigt werden.
  • Schlimm kann es werden, wenn Atomkraftwerke betroffen sind und Radioaktivität austritt. Dies ist z. B. 2011 in Fukushima (Japan) bei einem extrem starken Beben geschehen.
  • Einstürzende Brücken und Gebäude machen es den Hilfskräften schwer zu den Opfern vorzudringen.

    Bild einer  Betonbrücke über einem Fluss, wo ein Abschnitt zwischen zwei Pfahlen eingestürzt ist und ein nicht zuordenbares Fahrzeug mit in den Trümmern liegt.
    Eine eingestürzte Brücke
  • Gibt es viele Todesfälle, ist die Gefahr der Entstehung von Seuchen sehr groß.
  • Erdbeben, deren Ausgangspunkt (Ursprung/Hypozentrum) unter dem Meeresboden liegt, haben oft riesige Wellen zur Folge. Diese sogenannten Tsunamis (siehe Abb.8) können ganze Küstengebiete verwüsten.

    Flugzeugaufnahme der Stadt Meulaboh, auf der Insel Sumatra in Indonesia, nach einer Flutwelle. Die Küste ist zerstört, mit wenigen Palmen die noch stehen, umgeben von Schlamm und Gebäudetrümmern.
    Zerstörung nach einer Flutwelle

Es gibt noch viele weitere Gefahren und vor allem bleibt es oft nicht nur bei einem Beben. Meistens kommt es nach dem Hauptbeben noch zu mehreren Nachbeben. Diese sind zwar schwächer, können aber vorgeschädigte Gebäude endgültig zum Einsturz bringen.

Tsunami

Erdbeben, deren Ausgangspunkt unter dem Meeresboden liegt, werden auch Seebeben genannt. Sie unterscheiden sich nicht in ihrer Entstehung, wohl aber in ihrer Auswirkung.

Durch die Erschütterungen der Erdkruste werden Meereswellen verstärkt. Sie türmen sich in der Folge zu einer gigantischen Flutwelle auf, die Tsunami genannt wird. Ein Tsunami kann weit über die Uferlinie hinweg in das Landesinnere eindringen.

Ein Bild einer kommenden Flutwelle zwischen Palmen an der Küste Thailands bei Ao Nang - Menschen flüchten
Ein Tsunami

Beim Vordringen aber auch beim Zurückweichen richtet er meist große Zerstörung an. Wenn der Tsunami eine ahnungslose Bevölkerung trifft, kann es vorkommen, dass die Menschen durch die ungewöhnliche Veränderung des Meeres sogar angelockt werden. Vor dem Eintreffen der Welle an der Küste, zieht sich das Wasser nämlich oft weit zurück. Die Menschen sind fasziniert von dem Schauspiel und ahnen nicht die drohende Gefahr. Sie versäumen es daraufhin, die verbleibenden Minuten bis zur Ankunft der Welle zu nutzen, um sich auf höher gelegenes Gelände zu retten.

Dronenbild von ins Inland angespühlten Booten und einer gelben Fähre, welche zwischen zerstörten Häusertrümmern liegen, nach einem Tsunami in Japan.
Zerstörungen nach einer Tsunami Welle

Ratschläge zum Verhalten

  • Erdbebenwarnung bedeutet gleichzeitig Tsunami-Gefahr an der Küste.
  • Wenn sich das Wasser völlig unerwartet rasch zurückzieht - höchste Gefahr!
  • Sofortige Flucht in das Landesinnere in ein möglichst höher gelegenes Gebiet (Hügel).
  • Letzte Rettung kann vielleicht das Dach eines höheren und stabilen Gebäudes sein.
  • Bungalows, normale Häuser, Bäume etc. sind keine geeigneten Zufluchtsorte.
  • Beachtung der Tiere, da diese die Gefahr oft instinktiv erkennen und flüchten.
  • Keinesfalls mit Schiffen die Küste/den Hafen aufsuchen, sondern das offene Meer ansteuern - dort läuft der Tsunami unter den Schiffen durch.
Ein Comic worin ein Mann und eine Frau aus dem Fenster ihres Strandbungalows schauen und einen annähernden Tsunami beobachten, die Frau schlägt vor, dass sie das Fenster zumachen.
Tsunamis werden oft unterschätzt!

Sicherer Schutz vor Tsunamis in flachen Küstengebieten ist kaum erreichbar - die Besiedlung dieser Regionen birgt immer ein Risiko.

Besonders erdbebengefährdete Gebiete

Die Häufigkeit und Örtlichkeit von Beben sind auf der Erde unterschiedlich. Besonders gefährdet sind die Küsten rund um den Pazifik (zirkumpazifische Zone). Dieses Gebiet wird oft als Feuerring bezeichnet. Erdbeben und Vulkane treten hier gehäuft auf.

Geografische Karte des pazifischen Raums, mit Einzeichnung des Feuerrings anhand von roten Markierungen.
Der Feuerring

Auch im Mittelmeer gibt es eine sogenannte Bruchzone (mediterrane Bruchzone). Die längste Bruchzone befindet sich am Meeresboden des Atlantik. Hier driften unter anderem die nordamerikanische und eurasische Platte auseinander. Magma dringt nach oben und bildet den mittelozeanischen Rücken.

Bathymetrische Karte des Atlantik mit schematischer Darstellung des Mittelozeanischen Rückens
Mittelozeanischer Rücken

Kalifornien

Der amerikanische Bundesstaat Kalifornien ist immer wieder Erschütterungen ausgesetzt. In dieser Region schieben sich die Pazifische Platte und die Nordamerikanischen Platte aneinander vorbei. Eine zur Gänze an Land verlaufende Bruchzone, die San-Andreas-Verwerfung, ist die Folge.

Eine Luftaufnahme eines Teils des San Andreas Graben
Der San Andreas Graben

Sie zieht sich über 1 300 Kilometer von der mexikanischen Grenze bis nach San Francisco. In diesem Gebiet leben die Menschen mit der Gewissheit, dass ein großes Beben kommen wird - allerdings kennt niemand den Zeitpunkt.

Japan

Im Bereich von Japan verschieben sich gleich vier Platten gegeneinander und daher ist der Inselstaat besonders oft Erschütterungen der Erde ausgesetzt. Eines der folgenschwersten Beben ereignete sich 2011 mit dem Epizentrum an der nördlichen Ostküste der Insel Honshu (größte Insel Japans). Es ist in die Geschichte als Dreifachkatastrophe eingegangen:

  1. Mit der Magnitude 9,1 ist es das schwerste, je in Japan gemessene Erdbeben.
  2. Der durch das Erdbeben ausgelöste Tsunami hatte Auswirkungen auf den ganzen Pazifikraum.
  3. Das Beben und der Tsunami lösten eine nukleare Katastrophe im Atomkraftwerk Fukushima aus.
Ein Haus, mitten in Trümmern, das auf dem Dachliegt, nach einem Erdbeben in Ofunato, Japan.
Schwere Erdbebenschäden

Schutzmaßnahmen

Besonders die japanische Bevölkerung hat aus den Katastrophen gelernt. Die Menschen versuchen sich mit diversen Maßnahmen für die Zukunft so gut wie möglich zu schützen. Richtiges Verhalten im Falle eines Bebens wird besonders in Schulen, Fabriken und Büros immer wieder geübt.

Neue Bauweisen entstanden:

  • Häuser mit beweglichen Wänden (für kleinere Wohnungen).
  • Hochhäuser mit computergesteuerten Schwingungstilgern und Gelenken zwischen den Etagen.
  • Basisisolierte Bauwerke, die beinahe unabhängig von Schwingungen des Untergrundes sind.
  • Bewegliche Verbindungselemente an Brücken, die Schwankungen ohne zu brechen überstehen.
  • Leicht zugängliche Gas- und Stromanschlüsse und deren Schutz durch feuersichere Räume.

Für wichtige Objekte wie Krankenhäuser, Staudämme und Kraftwerke gelten besonders strenge Bau- und Betriebsvorschriften.

Ein Verbauter Schwingungstilger in schwarz und gelb.
Ein Schwingungstilger
Ein Bild von einer Fahrbahnkonstruktion, um Brücken bei Erdbeben zu schützen
Eine Fahrbahnschutzkonstruktion

Von großer Bedeutung für alle gefährdeten Gebiete, ist die Einführung eines Frühwarnsystems. Es beruht auf vielfachen Messungen der Bewegungen der Erdoberfläche mittels Sonden.

Überschreiten die gemessenen Werte eine bestimmte Stärke, können Sofortmaßnahmen eingeleitet werden:

  • Warnung der Bevölkerung.
  • Großräumige Abschaltung der Gas- und Stromzufuhr innerhalb weniger Sekunden.
  • Abschaltung von Atomreaktoren.
  • Alarmierung/Aktivierung der Feuerwehr- und Rettungseinrichtungen.
  • Bereitschaftsstellung der Ärzte und Einsatzgeräte in den Krankenhäusern.
  • Einsatz des Militärs zum Aufbau von Zelten, Verpflegungseinrichtungen, Absperrungen und Hilfe bei der Flucht aus dem gefährdeten Gebiet.
  • Bereitstellung von Hubschraubern und tauglichen Fahrzeugen zur Evakuierung der betroffenen Menschen.
Grafische Darstellung wie ein Frühwarnsystem funktoniert, mit zwei Siedlungsgebieten, Messtationen, dem Hypozentrum und dem Epizentrum als auch der Ausbreitung der Wellen in zwei Farbstufen.
Frühwarnsystem
3. Erdbeben
Inhalt
Daten werden geladen...
Digitalisierung
Illustration
Mithilfe
1.1.5.a
Meine Lösung prüfen
Tipp 1
Tipp 2
Lösung
Ok
erledigt
Juhu!
Du hast alle Übungen abgeschlossen.
Deine Ergebnis:
Genug für heute
leider falsch
Oje!
Das ist leider nicht ganz richtig.
Nochmal versuchen
richtig
Bravo!
Du hast die Übung gemeistert.
Nächste Übung