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Der Erdmantel ist seit zehn Jahren in kritischem Zustand

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Die Kurve zeigt das prozentuale Verhältnis der Anzahl der tiefen (500-700 km) zur Anzahl der oberflächennahen (0-100 km) Erdbeben ab einer Stärke von 6,5. Die Anteile verschiedener Erdregionen sind farbig dargestellt: hellblau = Südamerika; beige = Nordwestpazifik; braun = Südostasien; dunkelblau = Südwestpazifik. (Quelle: V. Kossobokov, L. Romashkova, Internationales Institut für Erdbebenvorhersage und Mathematische Geophysik, Moskau)
Mega-Erdbeben, wie das katastrophale Sumatra-Andamanen-Beben vom 26. Dezember 2004, werden vom gesamten Erdmantel vorbereitet. Zu diesem Schluss kommen Vladimir Kossobokov und Leontina Romashkova vom Internationalen Institut für Erdbebenvorhersage und Mathematische Geophysik in Moskau. Die beiden Forscher haben eine detaillierte statistische Analyse der Erdbeben der vergangenen vierzig Jahre durchgeführt. Sie schließen aus ihrem Ergebnis, dass sich der Erdmantel seit etwa zehn Jahren in einem kritischen Zustand befindet, der mit hoher Wahrscheinlichkeit weitere Mega-Erdbeben hervorbringen wird.

„Es gibt viele Hinweise darauf, dass seismische Ereignisse nicht statistisch gleichverteilt, sondern gehäuft auftreten. Das gilt auch für Mega-Erdbeben“, sagt Kossobokov. „So traten beispielsweise sieben der zehn größten Erdbeben des vergangenen Jahrhunderts innerhalb eines Zeitraums von nur 15 Jahren auf, nämlich von 1950 bis 1965.“ Kossobokov und Romashkova glauben, dass das Sumatra-Andamanen-Beben den Beginn einer neuen Mega-Erdbeben-Periode eingeläutet hat: „Das Beben vom 28. März 2005 bei der Insel Nias westlich von Sumatra scheint bereits eine erste Bestätigung für unsere Vermutung zu sein.“ Dieses Beben hatte eine Magnitude von 8,7 und gehört damit zu den zehn stärksten Beben der vergangenen hundert Jahre. Die Angaben zur Magnitude des Sumatra-Andamanen-Bebens variieren zwischen 9,1 und 9,4. Demnach wäre es das dritt- beziehungsweise zweitstärkste Beben der letzten hundert Jahre.

Die Analyse von Kossobokov und Romashkova ist die konsequente Fortsetzung der Forschungsaktivitäten an ihrem Moskauer Institut. Dort arbeitet eine Gruppe um Vladimir Keilis-Borok an der Entwicklung mathematischer Algorithmen zur Erdbebenvorhersage. Derzeit erstellt die Gruppe halbjährlich aktualisierte „Vorhersagen“, die von den bekannten erdbebengefährdeten Gebieten diejenigen benennt, für die derzeit die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines Bebens erhöht ist. Das Grundprinzip dieser Vorhersagemethode erklärt Kossobokov: „Es gibt zunehmend Hinweise dafür, dass an der Entstehung eines Erdbebens nicht nur das Gebiet um den zukünftigen Erdbebenherd beteiligt ist, sondern ein viel größeres Gebiet, das den direkten Erdbebenbereich in seiner Größe um mindestens das zehnfache übertrifft.“ Folglich werden für die Vorhersage zukünftiger Erdbeben die Beben ausgewertet, die in der Vergangenheit in einem entsprechend großen Gebiet auftraten.

Bisher wurde diese Vorhersagemethode für die Eintrittswahrscheinlichkeit von Erdbeben nur auf Beben bis zur Magnitude 8 angewandt. Kossobokov und Romashkova dachten nun einen Schritt weiter: Die Bruchzone des Sumatra-Andamanen-Bebens hatte eine Länge von etwa 1.500 Kilometer. Konsequent zu Ende gedacht heißt das: An der Entstehung dieses Bebens war ein Gebiet mit einem Durchmesser von mindestens 15.000 Kilometern beteiligt. Da diese Größe den Durchmesser der Erde übertrifft, gingen die beiden Forscher nun der Vermutung nach, dass sich der gesamte Erdmantel derzeit in einem kritischen Zustand befindet.

Dazu führten Kossobokov und Romashkova eine statistische Analyse aller Erdbeben seit 1969 durch. Die Einbeziehung früherer Zeiträume war nicht möglich, weil insbesondere die Daten kleinerer Erdbeben für diese Zeiten nicht vollständig vorhanden sind. Die Forscher analysierten die Beben getrennt nach Stärken und nach verschiedenen Tiefen des Erdbebenherdes.

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Dabei fiel ihnen auf, dass das ansonsten sehr gleichförmige Verhalten für verschiedene Erdbebenstärken und -tiefen ab 1995 einige Besonderheiten aufweist: Bei den Erdbeben mit Herden zwischen der Oberfläche und hundert Kilometern Tiefe ist die Anzahl schwächerer Beben seit 1995 erhöht, während die Anzahl mittlerer und starker Beben von 1995 an abnimmt und dann ab 1998 wieder ansteigt. Noch deutlichere Veränderungen zeigen sich bei den Erdbeben aus Tiefen zwischen 500 und 700 Kilometern. Hier steigt ebenfalls die Anzahl schwacher Beben ab 1995, aber gleichzeitig auch die Anzahl starker Beben, während die mittelstarken Beben weniger werden. Kossobokov und Romashkova interpretieren dies als eine drastische Umverteilung der als Spannungszustände gespeicherten seismischen Energien.

Besonders deutlich wird diese Umverteilung, wenn man das prozentuale Verhältnis der Anzahl der tiefen zur Anzahl der oberflächennahen Erdbeben zueinander darstellt – jeweils für Magnituden ab 6,5 – und nach den Anteilen aus verschiedenen Erdregionen farblich unterscheidet (siehe Grafik). Die Kurve zeigt zum einen ab dem Jahr 1994 einen deutlichen Anstieg, zum anderen liefern ab dem gleichen Jahr drei der vier Erdbebenregionen mit tiefen Erdbebenzentren Anteile zu diesem Verhältnis, während es im Zeitraum davor höchstens zwei waren. Ab dem Jahr 2003 sind dann alle vier Regionen an dieser Umverteilung beteiligt.

Kossobokov und Romashkova hoffen, dass ihre statistische Methode dabei helfen wird, konkretere Modelle zur Erdbebenvorhersage zu entwickeln und die Vorgänge im Erdinnern besser zu verstehen. „Ich hoffe, dass dies möglich sein wird“, sagt Kossobokov. „Aber derzeit bin ich noch weit davon entfernt, konkrete geophysikalische Erklärungsmodelle für unser Ergebnis vorzuschlagen.“

Leontina Romashkova, Vladimir Kossobokov: „Does the Earth show up an impending mega-earthquake?“, arXiv.org physics/0703241 Axel Tillemans Der Autor Dr. Axel Tillemans wird im Herbstsemester 2007 an einigen Volkshochschulen einen Vortrag zum Thema Erdbebenvorhersage halten. Titel: „Zeichen am Himmel“. Daten: 20.09. (Eschweiler), 11.10. (Frechen), 08.11. (Grevenbroich), 09.11. (Mönchengladbach), 20.11. (Düren), 21.11. (Inden), 28.11. (Köln)
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