Benutzerspezifische Werkzeuge
Sie sind hier: Startseite Wissen Atlantiksturm erhellt Erdmantelstruktur

Atlantiksturm erhellt Erdmantelstruktur

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 05.09.2016 16:47

Geowissenschaftler haben das große Problem, dass sie den Gegenstand ihrer Wissenschaft nur in seinen obersten Schichten erreichen können. Für Informationen über die tiefere Kruste oder gar den Erdmantel sind sie auf seismische Wellen angewiesen, die die Erde durchlaufen und dabei so etwas wie ein Tomogramm abliefern. Japanische Forscher haben jetzt in "Science" starke Stürme als Quelle solcher seismischer Wellen identifiziert, die wertvolle Einblicke in die Struktur der Erde liefern können.


Forscher messen per Seismogramm die Kraft aufgepeitschter Wellen bei Winterstürmen (hier: Nordatlantik). (Bild: Buonasera/CC BY-SA 3.0)

Die Kraft derart starker Wellen messen Forscher. (Bild: Buonasera/CC BY-SA 3.0)

Verglichen mit den Taifunen Ostasiens sind unsere Winterstürme in der Regel laue Lüftchen. In der zweiten Dezemberwoche des Jahres 2014 war das jedoch etwas anders. Ein mächtiges Sturmtief mit Namen "Alexandra" marschierte von der US-Ostküste kommend über den Atlantik und wurde in der Höhe von Grönland durch einbrechende Kaltluft aus der Stratosphäre massiv verstärkt. Der Druck im Zentrum des Wirbels fiel auf rekordverdächtige 940 Hektopascal, Wetterdienste wie das britische Met Office nannten den Sturm daraufhin eine "Wetterbombe".

Zwar waren die Folgen bei weitem nicht so dramatisch wie die Berichterstattung im Vorfeld, als die Bombe schließlich in Europa "explodierte", doch wurde "Alexandra" selbst im fernen Japan registriert. Ein engmaschiges Netzwerk von 202 Seismometern im Westen von Honshu fing Cluster von schwachen Erdbebenwellen auf, die der Wintersturm im Atlantikboden ausgelöst hatte. Er peitschte die Wellen auf dem Ozean so stark auf, dass sich ihre Bewegungsenergie durch Hunderte Meter Wassersäule bis in den Meeresboden fortpflanzte.

Mikrobeben wanderten durch den Erdmantel

Von dort ging es durch das Erdinnere auf die Gegenseite des Planeten, wo die Instrumente von Kiwamu Nishida und Ryota Takagi die Wellen auffingen. „Sie haben sowohl die P- als auch die S-Wellen erfasst, und diese Beobachtung der S-Wellen ist einzigartig“, sagt Peter Gerstoft von der Scripps Institution of Oceanography im kalifornischen La Jolla voller Anerkennung über seine japanischen Kollegen. Erdbebenstöße senden ihre Energien in zweierlei Wellenform. Bei den P-Wellen läuft die Schwingung vertikal, bei den S-Wellen horizontal. Die meisten Seismometer fangen nur die P-Wellen auf. Das macht Sinn, denn diese breiten sich schneller aus und warnen so vor den späteren S-Wellen, deren horizontale Bewegung für Gebäude zerstörerischer ist.

Nishida und Takagi wollen mit ihren Seismogrammen vor allem die Struktur der Erde besser erkennen. "Wenn wir beide Wellentypen analysieren, können wir einiges über die Struktur des Erdinneren unter dem Sturm erfahren", sagt Nishida, Professor an der Sektion für theoretische Geowissenschaften des japanischen Erdbebenforschungsinstituts. Für die Einblicke in die Strukturen von Erdmantel und tieferer Kruste ist es dabei wichtig, sowohl die P- als auch die S-Wellen zu erfassen.

Hochauflösendes Tomogramm

S-Wellen geben kleinräumigere Variationen im Gestein wider als P-Wellen und reagieren empfindlich auf Flüssigkeiten: Treffen sie beispielsweise auf teilweise geschmolzenes Gestein, werden sie langsamer oder verschwinden ganz, denn sie können sich in Schmelzen nicht ausbreiten. P- und S-Wellen gemeinsam könnten deshalb ein hochauflösendes Bild der Erdstruktur unter der Wetterbombe liefern und die seismische Tomographie verbessern, hoffen die Forscher. So könnte sich vielleicht die Frage angehen lassen, ob - und wenn ja - welche Rolle Wasser in der Übergangszone zwischen oberem und unterem Erdmantel spielt.

Die Stürme können so eine Lücke schließen, die die Geowissenschaftler rund um den Erdball heftig schmerzt. Informationen über den Aufbau des Erdinneren fließen nur dann, wenn irgendwo auf der Welt ein starkes Erdbeben stattfindet. Seismisch aktive Zonen aber sind nicht gleichmäßig über die Erdoberfläche verteilt, sondern konzentrieren sich in bestimmten Sektoren des Planeten. Und daher sind die Informationen über das Erdinnere ebenfalls ungleichmäßig verteilt. Der Atlantik beispielsweise ist tektonisch vergleichsweise ruhig und erdtomographisch daher ein vergleichsweise unbeschriebenes Blatt. Wetterbomben könnten hier für Abhilfe sorgen.