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Astronomie|Physik Erde|Umwelt

Die Suche nach dem Erdbebenmuster

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Foto: iStock/Lightguard
Eine Art Mustersuche hat sich bei einem Experiment in Kalifornien als erfolgreichste Methode erwiesen, um erdbebengefährdete Regionen im Voraus zu identifizieren. Neun Forscherteams hatten 2005 mit ganz unterschiedlichen Verfahren Erdbebenwahrscheinlichkeiten für die nächsten fünf Jahre bestimmt. Dazu hatten sie Kalifornien in 7600 Regionen mit einer Größe von etwa zehn mal zehn Quadratkilometern eingeteilt. Die besten Verfahren waren dabei zehnmal besser als eine Zufallsverteilung.

Schon lange suchen Seismologen nach einer Methode, um den genauen Ort und Zeitpunkt von Erdbeben vorherzusagen – bislang vergeblich. Mittlerweile glauben viele Forscher, dass die Erdkruste ein chaotisches System ist, dessen Verhalten sich prinzipiell nicht vorhersagen lässt. Die neue Strategie der Seismologen besteht daher darin, die Erdbebenwahrscheinlichkeit für gefährdete Regionen zu bestimmen, damit die Bewohner auf die Gefahr vorbereitet sind.

Dabei gibt es unterschiedliche Ideen: Manche Forscher beobachten die Verformung der Erdkruste mit GPS-Stationen, um herauszufinden, wo sich Spannung aufbaut. Andere untersuchen, wie viele Erdbeben es in der Vergangenheit an einer bestimmten Störungszone gegeben hat und ermitteln mit statistischen Methoden eine Wahrscheinlichkeit für die Zukunft. Ein weiterer Ansatz besteht darin, nach verdächtigen Mustern beim Auftreten kleiner Erdbeben zu suchen. Ein Abflauen oder Ansteigen der seismischen Aktivität könnte zeigen, dass sich ein Erdbeben zusammenbraut, so die Theorie dahinter.

Bei einem Test in Kalifornien wurden nun die unterschiedlichen Vorhersagemethoden verglichen. Neun Teams ermittelten die Erdbebenwahrscheinlichkeit für jede der 7600 Regionen in Kalifornien zwischen dem 1. Januar 2006 und dem 31. Dezember 2010. Dabei waren zwei Methoden am erfolgreichsten, die ungewöhnliche Muster in der vorangegangenen Erdbebenaktivität als Grundlage für die Prognose nahmen, berichten Donald Turcotte und Kollegen in der Zeitschrift PNAS.

Ein Forscherteam um James Holliday stufte Regionen als besonders gefährdet ein, in denen die Seismizität während eines vorgegebenen Zeitraums entweder besonders stark zugenommen oder abgenommen hatte. Ihrer Prognose zufolge war in diesen ?Hotspots? die Wahrscheinlichkeit für ein großes Erdbeben mit einer Magnitude von mehr als 5 erhöht.

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Tatsächlich ereigneten sich während des Testzeitraums 31 Erdbeben von Magnitude 5 bis 7,2 in 22 der 7600 Zellen. 17 dieser 22 Zellen waren unter den Hotspots, die Holliday und seine Kollegen zuvor identifiziert hatten. Insgesamt hatten sie etwa acht Prozent der Fläche Kaliforniens zu Hotspots erklärt. Die Forscher um Turcotte weisen allerdings darauf hin, dass es schwierig sei, den Erfolg der unterschiedlichen Verfahren zu vergleichen, da man unterschiedliche Erfolgskriterien ansetzen kann. Der Test habe aber gezeigt, dass es möglich sei, die Vorhersagemethoden zu evaluieren.

Ya-Ting Lee (University of California in Davis) et al.: PNAS Online Vorab-Ausgabe, doi: 10.1073/pnas.1113481108
© wissenschaft.de – Ute Kehse
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