Benutzerspezifische Werkzeuge
Sie sind hier: Startseite Wissen Flirrende Anzeichen

Flirrende Anzeichen

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 29.04.2011 09:20

Dass Erdbeben oder auch Vulkanausbrüche elektromagnetische Wellen freisetzen, ist seit langem bekannt - auch wenn man nicht weiß, warum und wie. Einige Tage vor dem großen Alaska-Erdbeben 1964 beispielsweise sind Störungen in der Ionosphäre beobachtet worden. Seitdem träumen Atmosphärenforscher von Vorhersagen. Japanische Forscher erklären, dass das verheerende Tohoku-Beben sich durch eine Störung in der Ionosphäre angekündigt hat. Auf der EGU-Tagung in Wien wurde ein ganzer Tag über das Thema diskutiert.

Erdbeben-Frühwarnung (Schema)"Ein Erdbeben setzt die Energie von vielen Hundert Atombomben innerhalb kurzer Zeit frei. Da ist es völlig unmöglich, dass wir vorher davon nichts merken, es ist absurd vom physikalischen Standpunkt." Sergej Pulinets vom Moskauer Zentrum für Ionosphären-Beobachtung hat keine Angst vor starken Worten, wenn es um sein Lieblingsthema, die Vorhersage von Erdbeben, geht. Der russische Physiker ist fest davon überzeugt, den Spannungsaufbau in der Erdkruste an verschiedenen Begleitphänomenen erkennen und damit frühzeitig vor dem Beben warnen zu können. Unter den Seismologen, die sich mit Erdbeben befassen, stoßen diese Forschungen auf Skepsis."Solche Beobachtungen hat man eigentlich schon immer gemacht", erklärt etwa Rainer Kind, Professor am Deutschen Geoforschungszentrum in Potsdam, "das hat man über Jahrzehnte in allen Ländern der Erde betrieben, völlig ohne Erfolg."

Beobachtet wurden etwa verstärkt austretende Gase, eine veränderte Leitfähigkeit des Erdbodens oder der  Laufgeschwindigkeit von seismischen Wellen und vieles mehr. "Man hat den Zusammenhang zwischen den Beobachtungen und dem Ursprung der Erdbeben einfach nicht verstanden und ist damit gescheitert", so Kind. Doch möglicherweise könnte sich jetzt etwas ändern. "Wir leben im goldenen Zeitalter der Satellitenbeobachtung", meint Dimitar Ouzounov, Professor am Institut für Erd- und Umweltwissenschaften der Chapman-Universität in Orange County, Südkalifornien, "wir können ein umfassendes Bild aus dem All gewinnen." Für ihn lag bislang das Problem darin, dass immer nur einzelne Vorläuferphänomene betrachtet wurden. "Wir brauchen einen Ansatz, der viele Parameter betrachtet, weil manche funktionieren werden, manche nicht. Wenn ich mehrere habe, kann ich wählen." Die Satelliten, die die Erde täglich umrunden und praktisch pausenlos beobachten, sollen die Datenbasis liefern, die Ouzounov und seine Mitstreiter für eine Erdbebenvorhersage als nötig betrachten.

Durch ein Erdbeben zerrissener BetonpfeilerDerzeit gelten Erdbeben als nicht vorhersagbar. Das beste, was Wissenschaft und Technik derzeit bieten können, sind Frühwarnungen, die je nach Entfernung vom Bebenherd ein paar Minuten oder auch nur wenige Sekunden vor den Wellen eintreffen. Diese Frühwarnungen beruhen auf den seismischen Wellen selbst und können daher nicht früher kommen. Eine Vorhersage sollte sich auch auf andere Phänomene stützen können, hoffen die Befürworter. "Das Erdbeben ist nur die letzte Erscheinung des seismischen Prozesses", erklärt Dimitar Ouzounov, "wenn wir die früher auftretenden Prozesse studieren, haben wir einen Zeitvorteil." Derzeit besonders vielversprechend und daher von etlichen Forschern untersucht sind die atmosphärischen Begleiterscheinungen der sich anbahnenden Erdbeben.

Das können thermische Anomalien in der Troposphäre sein, wie sie Dimitar Ouzounov untersucht, aber auch elektromagnetische Auffälligkeiten sein, die Sergej Pulinets beispielsweise in der Ionosphäre sucht, das ist das in rund 80 Kilometer Höhe beginnende Atmosphärenstockwerk, in dem vor allem geladene Teilchen, Ionen und Elektronen, das Geschehen bestimmen. "Wir nehmen an, dass wir vor einem Beben in der Ionosphäre schwere Störungen beobachten können", sagt etwa Yasuhide Hobara von der Universität für Telekommunikation in Tokio, "vor dem Tohoku-Beben vom 11. März haben wir auch recht klare Störungen beobachtet."

Hobara ist Fachmann für Längstwellen. Diese extrem langwelligen Signale laufen über große Strecken und werden zur Kommunikation unter anderem mit U-Booten verwendet. Im nördlichen Pazifik stehen eine Handvoll Sendestationen, mit denen die USA, Russland und Japan operieren. In der Nacht zum 6. März beeinflussten Störungen in der Ionosphäre den Weg der Längstwellen, die eine Station in Seattle aussandte: "Das Signal aus Seattle lief genau über das spätere Epizentrum des Tohoku-Bebens. Wir waren erstaunt, weil wir solche Anomalien über dem Meer nicht erwartet hatten. Wir beobachten normalerweise nur das Festland, aber es funktioniert anscheinend auch für Tiefseebeben", so Hobara.

Dass gerade Japaner sich für die Erdbebenvorhersage interessieren, ist kein Wunder, schließlich gehört ihr Land zu den am stärksten von den Erschütterungen bedrohten Staaten dieser Erde. Schon seit Jahrzehnten steckt die japanische Regierung große Summen in die Erforschung von Vorhersagemöglichkeiten, bislang mit eher mäßigem Erfolg. Die Beobachtung der Funkwellen könnte den Versuchen neuen Auftrieb geben. Allerdings brachten Hobara und seine Kollegen die elektromagnetischen Anomalien mit einem Vorbeben am 9. März in Verbindung. Das erreichte zwar immerhin die Magnitude 7.2 auf der Momentmagnituden-Skala, doch das ist natürlich kein Vergleich mit dem 9.0-Beben zwei Tage später.

Für die Seismologen gehören solche Probleme bei der Ursache-Wirkungs-Beziehung zu den Hauptkritikpunkten. Und tatsächlich können die Befürworter der Erdbeben-Vorhersage derzeit keine befriedigende Theorie über den Zusammenhang zwischen Erdbeben und Atmosphäre anbieten. Michel Parrot vom Labor für Physik und Chemie der Umwelt und des Weltraums in Orleans: "Wir haben dazu nur Hypothesen. Es könnte unter anderem an Veränderungen an der Erdoberfläche liegen, dass sich also im Vorfeld des Bebens der Strom verändert, der ständig zwischen der Erde und der unteren Ionosphäre fließt. Oder es liegt an den sehr langfrequenten Wellen, die von der Bebenregion ausgehen, weil Gase freigesetzt werden."

Michel Parrot war leitender Wissenschaftler für den französischen Demeter-Satelliten, der sechs Jahre lang die Ionosphäre auf der Suche nach Erdbebenvorläufern im Blick hatte. Ende vergangenen Jahres wurde der Flugkörper abgeschaltet. Das war für das Tohoku-Beben zu früh, allerdings hat Demeter die schweren Beben des vergangenen Jahres aufmerksam verfolgt. Parrot: "Wir haben einige Störungen durch das Chile-Beben 2010 gesehen, das sechststärkste Beben, das bislang aufgezeichnet worden ist. Einige Tage vor diesem Beben gab es starke Störungen in der Ionosphäre und nach der statistischen Auswertungen aller Daten sieht es so aus, als ob wir im Durchschnitt fünf Tage vor einem Beben Störungen in der Ionosphäre beobachten." Und zwar steigt über der betroffenen Region die Dichte der Elektronen. Dieses Phänomen lässt sich in den Demeter-Daten für viele Beben der vergangenen Jahre herausfiltern, auch für die Erdbeben von Haiti oder L‘Aquila.

Doch gerade diese Verbindungen in die Ionosphäre sind besonders anfällig, denn das elektrisch leitfähige Atmosphärenstockwerk reagiert empfindlich auf jegliche Art von Störung. Dazu gehören nicht nur die Sonnenwinde, die eine Erdbebenwarnung, die ausschließlich auf Ionosphären-Vorläufer setzte, über lange Zeiten blockieren würden. Dazu zählen auch Gewitter oder Raketenstarts. "Es gibt jede Menge Einflüsse auf die Ionosphäre, die Signale erzeugen, die wir messen können und da die Einflüsse von Erdbeben herauszufinden, ist natürlich sehr schwierig", sagt etwa Rainer Kind, "man kann dann andere Signale falsch interpretieren, als von den Erdbeben verursacht. Das ist ein sehr schwieriges Problem und bisher eigentlich noch nicht gelöst." Deshalb trauen auch die Anhänger der Vorhersage der Zuverlässigkeit ihrer Methoden noch nicht genug, um ein Warnsystem damit zu füttern. "Wir machen derzeit nur eine nachträgliche Analyse", erklärt Dimitar Ouzounov.

Die Kombination mit anderen Parametern soll die Vorhersage jetzt ein gehöriges Stück voranbringen. "Vor dem schweren Sichuan-Beben in China 2008 hatten amerikanische Wettersatelliten eine Temperaturanomalie gemessen", sagt Jan Blecki von der Polnischen Akademie der Wissenschaften, "Demeter flog zwei Stunden später vorbei und wir entdeckten zur gleichen Zeit eine starke Anomalie in der Ionosphäre.  Anomalien in der Ionosphäre lassen sich auch mit Hilfe des GPS messen, weil sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit dieser Wellen verändert. Wenn man alle diese verschiedenen Quellen zusammennimmt, lässt sich vielleicht einmal im Vorhinein erkennen, dass ein Beben bevorsteht." Bis es soweit ist, wird aber selbst den Vorhersage-Anhängern zufolge noch viel Zeit vergehen. "Es gibt schon hoffnungsvolle Ansätze", konzediert auch der kritische Seismologe Rainer Kind, "aber man muss sicher noch sehr lange warten und sehr viel arbeiten, um da wirklich an wirklich vernünftige, physikalisch begründete Vorläufer von Erdbeben erkennen zu können." Das stimmt umso mehr, als es derzeit keinen Nachfolger für den abgeschalteten Demeter-Satelliten gibt. Erst ab 2014 soll es wieder einen Flugkörper geben, der die Ionosphäre nach Bebenvorläufern absucht - es wird ein chinesischer Satellit sein.

Verweise
Bild(er)