Was passiert, wenn "The Big One", das Große Beben, Kalifornien trifft? Die US- Katastrophenschutzbehörde rechnet dann mit mehreren tausend Toten und Hunderttausenden von Verletzten. Sicher ist, dass dieses Beben kommt, nur wann, das ist ungewiss.
"Mit unseren Simulationen wollen wir die Wahrscheinlichkeit eines großen Erdbebens für San Francisco berechnen. Vorbild ist die Wettervorhersage, die mit ihren mathematischen Modellen aus dem aktuellen Status der Atmosphäre routinemäßig das Wetter vorhersagt. Genau wie die Atmosphäre ist das Erdinnere ein chaotisches System - und trotzdem kann man das Wetter für die nächsten Tage vorhersagen - und hoffentlich können wir ähnliches auch für die Erdbeben erreichen."
Donald Turcotte von der University of California in Davis. Allerdings füttern die Geophysiker andere Parameter in die Computer als ihre Kollegen: Sie nehmen vielmehr etwa die Länge und Bewegungsraten an den zahllosen Verwerfungen im Untergrund, die zum großen System der San-Andreas-Störung gehören. Turcotte:
"Zwischen diesen Ästen gibt es ein komplexes Zusammenspiel. Frühere Erdbeben an anderen Stellen der Verwerfung beeinflussen also, was in der Zukunft passieren wird. Diese Wechselbeziehungen sind für das chaotische Verhalten der Beben verantwortlich, da sie keinem periodischen Muster folgen, etwa nach dem Motto: Alle 100 Jahre hat sich die Spannung so weit aufgebaut, dass die Erde bebt. Unser Modell berücksichtigt deshalb das Geschehen anderenorts und bezieht alle größeren, historischen Beben mit ein."
Desweiteren fließen die im Labor ermittelten Brucheigenschaften der Steine ein, wie weit sich der Untergrund bei früheren Beben verschoben hat, wie er sich zwischen zwei Beben verformt und, und, und. Turcotte:
"Dann berechnen wir die Spannungen, die sich aufgebaut haben, berechnen also einen ‚Ist-Zustand' für Kalifornien, der dann zum Ausgangspunkt wird für die dreidimensionalen Prognose-Simulationen. Der Computer berechnet die unterschiedlichsten Erdbeben, und wir analysieren die Statistik und schätzen damit das künftige Risiko für Kalifornien ab."
Im Computer entsteht das "Virtuelle Kalifornien", wie es die Forscher nennen - zur Bebenvorhersage. Turcotte:
"Langfristig ist unser Ziel eine spezifische Vorhersage für eine bestimmte Region. Zwar nicht auf den Tag genau, wohl aber auf einen Monat. Noch fehlen uns allerdings hochgenaue Messungen der Verformungen im Untergrund, die wir uns von der nächsten Generation der Radarsatelliten erhoffen. Dank der heutigen GPS-Satelliten haben wir aber auch jetzt schon sehr genaue Messungen der Oberflächenbewegungen. Deshalb konnten wir überhaupt erst beginnen, Modelle für echte Vorhersagen auf Wochen- oder Monatssicht zu entwickeln."
Mit dem heute vorhandenen Material läßt sich bereits bestätigen, dass die Beben in der Umgebung von San Francisco tatsächlich nicht regelmäßig auftreten, sondern dass es eine zufällige Komponente dabei gibt. Dass in den kommenden zehn Jahren "The Big One" San Francisco treffe, sei nicht sehr wahrscheinlich, erklärt Donald Turcotte:
"Die Leute in San Francisco können sich also relativ sicher fühlen. Die Wahrscheinlichkeit im Raum Los Angeles ist größer, denn dort ist das letzte große Beben sehr viel länger her als in San Francisco. Aber auch da ist das Risiko nicht sehr groß - jedenfalls für das nächste Jahrzehnt."
Auf lange Sicht steigt jedoch bei dieser Simulation nach Vorbild der Wettervorhersage das Bebenrisiko immer stärker an. Dass in den nächsten 25 Jahren ein ganz großes Beben Kalifornien erschüttert, dafür liegt die Wahrscheinlichkeit bei 1:4, auf 80 Jahre gesehen ist es sogar 3:1. Für den Katastrophenschutz gibt es also viel zu tun.
"Mit unseren Simulationen wollen wir die Wahrscheinlichkeit eines großen Erdbebens für San Francisco berechnen. Vorbild ist die Wettervorhersage, die mit ihren mathematischen Modellen aus dem aktuellen Status der Atmosphäre routinemäßig das Wetter vorhersagt. Genau wie die Atmosphäre ist das Erdinnere ein chaotisches System - und trotzdem kann man das Wetter für die nächsten Tage vorhersagen - und hoffentlich können wir ähnliches auch für die Erdbeben erreichen."
Donald Turcotte von der University of California in Davis. Allerdings füttern die Geophysiker andere Parameter in die Computer als ihre Kollegen: Sie nehmen vielmehr etwa die Länge und Bewegungsraten an den zahllosen Verwerfungen im Untergrund, die zum großen System der San-Andreas-Störung gehören. Turcotte:
"Zwischen diesen Ästen gibt es ein komplexes Zusammenspiel. Frühere Erdbeben an anderen Stellen der Verwerfung beeinflussen also, was in der Zukunft passieren wird. Diese Wechselbeziehungen sind für das chaotische Verhalten der Beben verantwortlich, da sie keinem periodischen Muster folgen, etwa nach dem Motto: Alle 100 Jahre hat sich die Spannung so weit aufgebaut, dass die Erde bebt. Unser Modell berücksichtigt deshalb das Geschehen anderenorts und bezieht alle größeren, historischen Beben mit ein."
Desweiteren fließen die im Labor ermittelten Brucheigenschaften der Steine ein, wie weit sich der Untergrund bei früheren Beben verschoben hat, wie er sich zwischen zwei Beben verformt und, und, und. Turcotte:
"Dann berechnen wir die Spannungen, die sich aufgebaut haben, berechnen also einen ‚Ist-Zustand' für Kalifornien, der dann zum Ausgangspunkt wird für die dreidimensionalen Prognose-Simulationen. Der Computer berechnet die unterschiedlichsten Erdbeben, und wir analysieren die Statistik und schätzen damit das künftige Risiko für Kalifornien ab."
Im Computer entsteht das "Virtuelle Kalifornien", wie es die Forscher nennen - zur Bebenvorhersage. Turcotte:
"Langfristig ist unser Ziel eine spezifische Vorhersage für eine bestimmte Region. Zwar nicht auf den Tag genau, wohl aber auf einen Monat. Noch fehlen uns allerdings hochgenaue Messungen der Verformungen im Untergrund, die wir uns von der nächsten Generation der Radarsatelliten erhoffen. Dank der heutigen GPS-Satelliten haben wir aber auch jetzt schon sehr genaue Messungen der Oberflächenbewegungen. Deshalb konnten wir überhaupt erst beginnen, Modelle für echte Vorhersagen auf Wochen- oder Monatssicht zu entwickeln."
Mit dem heute vorhandenen Material läßt sich bereits bestätigen, dass die Beben in der Umgebung von San Francisco tatsächlich nicht regelmäßig auftreten, sondern dass es eine zufällige Komponente dabei gibt. Dass in den kommenden zehn Jahren "The Big One" San Francisco treffe, sei nicht sehr wahrscheinlich, erklärt Donald Turcotte:
"Die Leute in San Francisco können sich also relativ sicher fühlen. Die Wahrscheinlichkeit im Raum Los Angeles ist größer, denn dort ist das letzte große Beben sehr viel länger her als in San Francisco. Aber auch da ist das Risiko nicht sehr groß - jedenfalls für das nächste Jahrzehnt."
Auf lange Sicht steigt jedoch bei dieser Simulation nach Vorbild der Wettervorhersage das Bebenrisiko immer stärker an. Dass in den nächsten 25 Jahren ein ganz großes Beben Kalifornien erschüttert, dafür liegt die Wahrscheinlichkeit bei 1:4, auf 80 Jahre gesehen ist es sogar 3:1. Für den Katastrophenschutz gibt es also viel zu tun.