Über 20 000 Menschen starben im Januar nach schweren Erdstößen in Indien. Es gab keine Warnung. Wo die Geophysik scheitert, ist Raum für Pseudo-Wissenschaft, Esoterik und Aberglaube. bild der wissenschaft sortiert Sicheres und Phantastisches rund um die Erdbebenforschung.
Dan Ross, 10 Jahre alt, setzte alles daran, bei „Science Fair” mitzumachen, dem kalifornischen „Jugend forscht”. Endlich hatte er ein heißes Thema gefunden. Dan untersuchte, „ob es stimmt, was viele Leute sagen”: Entlaufen vor einem Erdbeben tatsächlich mehr Tiere als sonst? Zusammen mit dem Geophysiker Dr. Andrew Michael vom USGS, dem geologischen Dienst der USA, wertete er die Anzeigen in der Tageszeitung „San Jose Mercury News” statistisch aus. Ergebnis: Einen Zusammenhang zwischen den in San Jose registrierten Erdbeben und der Zahl der entlaufenen Tiere gibt es nicht. Der Schüler hat damit ein lange gehegtes Gerücht widerlegt. Doch es bleiben noch viele Fragen zum Phänomen Erdbeben – auf der Suche nach Antworten begeben sich selbst Fachleute auf schwankenden Boden.
Wächst die Zahl der Erdbeben? Am 26. Januar bebte die Erde im indischen Gujarat. Über 20000 Menschen starben, und rund 600000 wurden obdachlos. Kurz zuvor, am 13. Januar, hatten schwere Stöße in El Salvador rund 800 Menschen das Leben gekostet, gefolgt von einem Nachbeben am 13. Februar mit wiederum Hunderten von Toten. Der Beginn einer neuen Bebenserie? Schon 1999 hatten mehrere kurz aufeinanderfolgende schwere Erdbeben die Welt in Atem gehalten. Im August 1999 starben in der Türkei 17000 Menschen unter den Trümmern, 34 Tage danach tötete ein Beben 2400 Taiwanesen, und kaum zwei Monate später wurde die Türkei erneut von einem Stoß der Magnitude 7,1 auf der Richterskala erschüttert. Zeichen dafür, daß es in unserem Planeten immer stärker rumort?
Nein, lautet die klare Antwort. Durchschnittlich werden seit 1900 jedes Jahr 18 Hauptbeben mit einer Magnitude zwischen 7,0 und 7,9 registriert – hinzu kommt eines, das noch gewaltiger ist. Die Magnitude ist ein logarithmisches Maß für die Stärke eines Erdbebens. 1999 wurde das langjährige Mittel nur geringfügig übertroffen: 20mal zeichneten die Meßstationen ein Hauptbeben auf, dafür keines mit einer Magnitude über 8,0. Auch die Statistik der letzten 15 Jahre weist nicht auf eine steigende Häufigkeit hin. Im Gegenteil: 1998 gab es zehn Hauptbeben, 1989 nur sechs und 1988 sogar lediglich fünf. Jahre, in denen der hundertjährige Durchschnittswert überschritten wurde, waren dagegen rar. Tatsächlich war 1999 nicht die Zahl der Erdbeben, sondern die der Opfer bei einem Beben ungewöhnlich hoch (siehe Tabelle auf Seite 58 „Die schwersten Schläge”). „Die vie- len Toten gehen auf die dichte Besied-lung und die schlechte Bausubstanz entlang der Erschütterungszentren zurück”, sagt Waverly Person vom amerikanischen USGS. Mit der wachsenden Weltbevölkerung steigt das Risiko, daß Menschen von einem Beben überrascht werden. Boomende Ballungsräume liegen oft in Küstennähe und damit in Zonen, wo tektonische Erdplatten knirschend aneinander vorbeischrappen oder untereinander tauchen – spürbar durch Erschütterungen. Medien und Öffentlichkeit nehmen Beben meist nur wahr, wenn es viele Opfer gibt – Beben in weitgehend unbewohnten Gebieten halten sie dagegen für kaum der Rede wert. „Wenn etwas an den Beben der letzten Zeit ungewöhnlich ist, dann daß sie allesamt stark bevölkerte Regionen der Welt trafen”, sagt USGS-Wissenschaftlerin Susan Hough.
Noch ein Grund für den Eindruck, daß die Erde immer häufiger rumort: Die Zahl der registrierten kleineren Beben ist gestiegen, weil immer mehr Meßstationen in Betrieb gehen. Während es 1931 weltweit 350 Meßstationen gab, sind es heute um die 4000. Sie erfassen einen immer höheren Anteil der Millionen von schwachen Beben, die jährlich unseren Planeten schütteln.
Wie Haben Wissenschaftler bislang versucht, Erdbeben vorherzusagen? 10000 Tote auf Grund von Erdbeben fast jedes Jahr, dazu ein Mehrfaches an Verletzten und an Menschen, die obdachlos werden – eine schreckliche Bilanz. Eine Warnung mehrere Minuten bis Stunden vor einem Beben würde das Schlimmste verhindern: Die Menschen könnten die Gebäude rechtzeitig verlassen. Bei einem noch früheren Alarm ließe sich die gefährdete Region sogar evakuieren. Bebengefährdete Metropolen wie Tokio und Mexiko-City haben bereits ausgeklügelte Erdbebenwarnsysteme – sie geben allerdings erst dann Alarm, wenn das Beben bereits losschlägt. Die Funksignale verbreiten sich schneller als die Schreckenswelle, die nur etwa vier Kilometer pro Sekunde vorankommt. Je nach Entfernung zwischen dem Bebenzentrum und den dicht besiedelten Städten beträgt die Vorwarnzeit wenige Sekunden, manchmal kann aber auch mehr als eine Minute vergehen. Das reicht immerhin aus, um Kernkraftwerke abzuschalten, Züge zu stoppen, Gasleitungen zu schließen und Ampeln auf Rot zu schalten.
Schon seit Jahrzehnten suchen Wissenschaftler nach Vorzeichen von Erdbeben. Dabei haben sie eine ganze Reihe von Phänomenen entdeckt: etwa eine ungewöhnliche chemische Zusammensetzung des Grundwassers, den plötzlichen Austritt des Edelgases Radon aus dem Gestein oder einen veränderten Grundwasserspiegel. Doch bisher scheiterten alle Versuche, solche Beobachtungen zur Grundlage von systematischen Vorhersagen zu machen. Ein Beispiel ist das Beben im chinesischen Kohle- und Stahlrevier um Tangschan von 1976, das mindestens 240000 Menschen das Leben kostete. Wegen der vielen Bergwerke hatten die Chinesen ständig die Höhe des Grundwassers in verschiedenen Bohrlöchern registriert und aufgezeichnet, wieviel Wasser sie aus den unterirdischen Schächten der Zechen herauspumpen mußten.
Die spätere Analyse dieser Daten zeigte: Der Grundwasserspiegel hatte einige Jahre vor dem Beben begonnen, lang-sam abzusinken – was sich ein paar Monate vor der Katastrophe deutlich beschleunigte. Zwei Tage vor dem Erdstoß schoß der Wasserstand dann plötzlich in die Höhe. Doch das erwies sich als Einzelfall. 1995 rüttelte eine Meldung der Universität Athen die Öffentlichkeit auf. Einem Wissenschaftlerteam war es durch die Messung von elektrischen Strömen angeblich gelungen, mehrere Erdbeben vorherzusagen. „Auch wenn diese sogenannte VAN-Methode jahrelang im Gespräch war – inzwischen steht fest, daß sie das Vorhersageproblem nicht gelöst hat”, urteilt Prof. Jochen Zschau, Leiter der Desasterforschung vom Geoforschungszentrum Potsdam. Er hatte selbst einmal gehofft, den Durchbruch bei der Vorhersage erzielt zu haben (bild der wissenschaft 12/1993, „Wann kommt das nächste Beben?”). Grundlage seines Rechenverfahrens war die Beobachtung, daß vor großen Beben die sprichwörtliche Ruhe vor dem Sturm herrscht. Die sonst üblichen von Menschen nicht spürbaren „Mikrobeben” bleiben aus. Seit Zschau die Methode 1993 der Öffentlichkeit vorstellte, hat er sie in den verschiedensten Regionen der Erde getestet – mit dem Ergebnis, daß einige Monate vor starken Erdstößen die Mikrobeben tatsächlich meist verstummen. Aber: „Der Effekt kann auch zu beobachten sein, wenn später kein Erdbeben auftritt”, sagt Zschau. Zwar erforscht der Potsdamer Seismologe auch weiter die „seismische Ruhe” – doch bislang hat auch er kein Mittel zur Hand, um rechtzeitig und sicher Alarm zu schlagen.
Gibt es eine Methode, die für eine Exakte Vorher- sage Taugt? Trotz aller Fehlschläge ist eine Reihe von Menschen überzeugt, Bebenprognosen stellen zu können. „Geologen untersuchen das Erdinnere, wenn sie Erdbeben vorhersagen wollen. Ich dagegen schaue in den Himmel”, sagt Michael Lee, Religionslehrer an der Damien Memorial High School in Honolulu, Hawaii. Er ist überzeugt, daß Sonnenfinsternisse vor Beben warnen: „476 bis 477 Tage nachdem der Schatten des Mondes auf eine Verwerfungszone, eine Störung oder auf eine Plattengrenze gefallen ist, bebt dort die Erde.” Seinen Vorhersageerfolg beziffert Lee auf 100 Prozent. Er räumt allerdings ein, wegen der Seltenheit von Sonnenfinsternissen nur sehr wenige Vorhersagen machen zu können.
Häufiger sind Mondfinsternisse, bei denen der Mond wegen der Streuung des Sonnenlichts an der Erdatmosphäre rötlich erscheint. Schon lange vor ihm, so Lee, hätten hawaiianische Priester diese Rotfärbung als Warnung vor einem Erdbeben oder einem Vulkanausbruch interpretiert. Darauf weise der heilige Name von Madame Pele, der hawaiianischen Vulkangottheit hin: „Hina-i-ke ahi”, was so viel bedeute wie „Mond-in-Flammen”. Lee gibt allerdings zu, daß seine eigenen Vorhersagen auf Grund von Mondfinsternissen nicht immer zutreffend sind. Der Hawaiianer hat aus dem Wirken kosmischer Kräfte, Naturreligion und dem verlorengegangenen Wissen der Altvorderen einen schillernden Esoterik-Cocktail gemixt. Eine weitere Zutat ist der Vorwurf an die renommierten Forschungsinstitute, sich von vorneherein nicht mit der Methode eines Außenseiters beschäftigen zu wollen. Doch Lees Vorhersagen sind so vage, daß sie wegen der Häufigkeit schwacher Beben oft zutreffen. „Die Erdbebenvorhersage ist ein beliebter Zeitvertreib von Parapsychologen und Pseudowissenschaftlern. Übertriebene Schilderungen von Erfolgen sind üblich”, meint die Seismologin Ruth Ludwin von der University of Washington.
Manchmal verlassen auch ausgewiesene Fachleute die Wege der Wissenschaft – so der US-Amerikaner Jim Berkland, der über 30 Jahre lang als Geologe arbeitete. Lange Zeit stand er dabei in engem Kontakt mit dem USGS und veröffentlichte über 50 untadelige wissenschaftliche Artikel. Heute verbreitet er via Internet Bebenvorhersagen, die wie die von Lee auf kosmischen Konstellationen beruhen. Die Schwerkraft von Sonne und Mond soll in bestimmten Stellungen zur Erde so an der Erdkruste zerren, daß Beben ausgelöst werden. Wissenschaftler der renommierten Forschungszentren sind sich jedoch einig, daß Lees und Berklands Methoden nicht funktionieren. Mehr noch: „Zur Zeit gibt es überhaupt keine Methode, mit der sich voraussagen läßt, daß es an einem bestimmten Ort und zu einer bestimmten Uhrzeit mit einer bestimmten Stärke beben wird”, sagt Erdbebenexperte Zschau.
Ziemlich gut seien Wissenschaftler dagegen in der probabilistischen Vorhersage. Darunter versteht man Aussagen wie „ In dieser Region wird es mit 90 Prozent Wahrscheinlichkeit innerhalb von 30 Jahren ein Erdbeben mindestens der Magnitude 7 geben.” Damit läßt sich die Welt in Gebiete unterschiedlicher Gefährdung einteilen. Je größer das Risiko, um so dringlicher ist es, Geld in vorsorgliche Baumaßnahmen zu investieren. Denn Häuser, Verkehrswege und Versorgungsleitungen können so konstruiert werden, daß sie bei Erdbeben möglichst wenig Schaden nehmen – nur fehlt das Geld, um überall auf der Welt erdbebensicher zu bauen. Seit kurzem gibt es eine Weltkarte (siehe vorige Seite), auf der detailliert die Bebenrisiken verglichen werden.
Besteht Hoffnung auf eine Rechtzeitige Warnung – irgendwann? „ Erdbeben sind nicht vorhersagbar” lautete 1997 der Titel eines Artikels in der Zeitschrift Science. Experte Robert Geller von der Universität Tokio hatte ihn zusammen mit drei Kollegen geschrieben. Darin ging es nicht nur um Prognose-Fehlschläge, sondern auch um die Erkenntnis, daß „jedes kleine Beben mit einer nicht abschätzbaren Wahrscheinlichkeit zu einem großen Beben werden kann”. Der Grund sind die äußerst komplizierten und miteinander verquickten physikalischen und chemischen Vorgänge in der Erdkruste. „Während wir Bebenforscher uns in den achtziger Jahren mehrheitlich mit der Frage beschäftigt haben, wie man Erdbeben vorhersagen kann, untersuchen wir heute vor allem, ob sich Erdbeben überhaupt vorhersagen lassen”, berichtet Zschau.
Viele Fachleute sind inzwischen überzeugt, daß sich die Erdkruste chaotisch verhält. Dann wäre es fast zufällig, wann es an einer Plattengrenze oder Störung zur großen Katastrophe kommt. Außerdem gehen manche Geowissenschaftler davon aus, daß die Erdkruste sich ständig selbst in eine kritische Situation manövriert. Ein Erdbeben bringt demnach immer nur für kurze Zeit Entspannung. Kaum ein Seismologe meint noch, daß es eine einfache Formel gibt, mit der sich Erdbeben prognostizieren lassen. Viele hoffen jedoch darauf, daß durch das Sammeln von Daten mit Hilfe von High-Tech-Meßgeräten der Durchbruch gelingt. Einer davon ist Paul Silver, Geophysiker an der Carnegie Institution of Washington: „Wir müssen die Verformungen in der Erdkruste an den Plattengrenzen weit besser als bisher beobachten.” Er fordert die Installation von 2000 GPS- Receivern in einem lediglich 200 mal 1000 Kilometer großen Gebiet entlang der Grenze zwischen pazifischer und nordamerikanischer Erdplatte. Diese Geräte empfangen Signale von Satelliten: Verschieben sich die Erdplatten, so werden die Signale verzerrt. Solche Verschiebungen erlauben Rückschlüsse auf die Energie, die sich in der Erde aufstaut und die durch ein Erdbeben freigesetzt werden kann. Silver wünscht sich zu jedem GPS-Empfänger noch ein Bohrloch mit modernsten Seismometern und Spannungsmessern. Ein solches Meßnetz sei viel zu teuer, wenden Kritiker ein. Und der Geologe Stuart Crampin von der schottischen Universität Edinburgh ist skeptisch: „Es gibt keinerlei Beweis dafür, daß die Messungen helfen, die von Beben ausgehenden Gefahren zu mildern. Wir wüßten ja gar nicht, wonach wir überhaupt im Datenstrom suchen sollten.”
Crampin sorgte vor zwei Jahren für gewaltigen Wirbel in den Medien. Er hatte berichtet, daß es ihm gelungen sei, die isländischen Behörden vor einem Erdbeben zu warnen. Seine Methode erlaube es, Zeitpunkt und Stärke eines Bebens vorauszusagen, wenn auch nicht die Lage des Erdbebenherds. Allerdings könnten Experten, die mit den lokalen geologischen Verhältnissen vertraut sind, abschätzen, von welchen Störungen in der Erdkruste das Beben ausgeht. Crampin nennt sein Verfahren „Stress-Vorhersage”. Doch Crampins Ergebnisse überzeugen Zschau und andere Seismologen nicht. In Island, das geologisch sehr gut erforscht ist, mag Crampins Methode funktioniert haben – in anderen Gegenden der Welt steht ein Erfolg noch aus. In einer solchen Situation rückt sich mancher selbsternannte Prophet geschickt ins Rampenlicht. Wie die US-Amerikanerin Charlotte King, die als „menschlicher Seismograph” in den achtziger Jahren von einer Fernsehshow zur nächsten tingelte. Sie brauchte keine Methoden oder Geräte, um Beben vorauszusagen – sie konnte die bevorstehende Katastrophe angeblich hören.
Kompakt Statistische Untersuchungen belegen: Auf unserem Planeten rumort es in den letzten Jahren nicht stärker als früher. Bislang hat kein Wissenschaftler eine Methode gefunden, um Erdbeben sicher vorherzusagen. Doch es gibt ausgeklügelte Warnsysteme in großen Städten, die schon Sekunden nach dem ersten Stoß Alarm schlagen – das kann viele Menschenleben retten.
Bdw community LESEN Frank Press, Raymond Siever ALLGEMEINE GEOLOGIE Spektrum Akademischer Verlag DM 98,– (kartoniert); DM 138,– (gebunden) Verständlich geschriebenes Lehrbuch mit vielen Grafiken; Kapitel 18: Erdbeben.
Rolf Schick ERDBEBEN UND VULKANE Beck’sche Reihe, DM 14,80 Allgemeinverständlicher Überblick
Hans-Peter Harjes, Roland Walter (Hrsg.) DIE ERDE IM VISIER Springer, DM 59,– Der aktuelle Stand der Geoforschung; Kapitel 9: Erdbeben
INTERNET www.fujita.com/archive-rep/Earthquakes.html Methoden zur Erdbebenvorhersage
neic.usgs.gov Statistiken, eine Liste historischer Beben und aktuelle Informationen
Frank Frick
