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Allgemeine Geophysik
Geophysik 99
(7) Erdbeben und Tsunamis
Historische Erdbeben
Holzschnitt aus der „Weltchronik“ von Hartmann Schedel, 1493. Die Erforschung historischer Erdbeben ist nicht allein von geschichtlichem Interesse. Die Kenntnis des Epizentrums des Erdbebens und die dort aufgetretenen Schäden lassen auf die Stärke des Erdbebens schließen – und in der Folge auf die dort vorhandene Erdbebengefährdung.
Geophysik 100
Historische Erdbeben
Das „Villacher Beben“ von 1348 war das stärkste Erdbeben in Österreich. Das Fresko aus dem Jahr 1361 zeigt die Zerstörung der Burg von Arnoldstein (http://nisee.berkeley.edu/elibrary/browse/kozak). Im Zuge dieses Bebens kam es zu einem gewaltigen Felssturz – Resultat ist die Dobratsch Südwand in ihrer heutigen Formt (Bildquelle und ©: Roland Schiegl).
Geophysik 101
Erdbeben in Österreich
Geophysik 102
Erdbebengefahr in Österreich
Die stärksten österreichischen Erdbeben – auch solche ohne Schadenswirkungen – treten durchwegs in den zumeist gut bekannten Erdbebengebieten auf; am häufigsten in Nordtirol (Unterinntal, Lechtaler Alpen) und in der Zone Murtal, Mürztal – Semmering – südliches Wiener Becken (dort nahe der Thermenlinie). Die Karte (Quelle: ZAMG) zeigt die Verteilung der Zonen mit den energiereichsten Starkbeben Österreichs (rot). Schwächere Erdbeben können in unserem Bundesgebiet auch außerhalb der umgrenzten Zonen (gelb) beobachtet werden. In der ÖNORM B 4015 ist übrigens geregelt, wie Häuser in Bebenzonen zu bauen sind.
Geophysik 103
Erdbeben in San Francisco, 1906
Am 18. April 1906 riss die San Andreas Verwerfung auf einer Länge von 430 km (mit einem Versatz von ~2 m, rechts). Noch verheerender als das Beben selbst (mit einer Magnitude von Mw = 7.8) waren aber die Brände, die in San Fransisco durch das Beben ausgelöst worden waren (durch gebrochene Gasrohre, rechts unten ein aktuelles Beispiel). Da auch die Wasserleitungen zerstört waren, ...
Geophysik 104
Erdbeben in Valdivia, Chile, 1960
Zum 50. Geburtstag – das Erdbeben von Valdivia in Chile war mit einer Momentmagnitude von 9.5 das stärkste, das (bis jetzt) registriert wurde. Es war auch das erste Ereignis, bei dem Eigenschwingungen des Erdkörpers nachgewiesen werden konnten – sie dauerten wochenlang an. Durch den beim Beben ausgelösten Tsunami starben noch in Japan 138 Menschen (Quelle: USGS).
Geophysik 105
Erdbeben in Kobe, 1995
Das Beben vom 15. 1. 1995 in Kobe, Japan erreichte einen Wert von 6.9 „auf der Richterskala“. Obwohl die Trasse der Stadtautobahn als erdbebensicher galt, stürzte sie gleich zu Beginn des Erd-stoßes wie Kinderspielzeug in sich zusammen.
Geophysik 106
Erdbeben in Bam, 2003
Die berühmte Zitadelle von Bam, Iran, vor und nach dem Erdeben vom 26. 12. 2003. Das Erdbeben mit einer Magnitude von 6.6 forderte mindestens 30 000 Todesopfer.
Geophysik 107
Indischer Ozean, 26. 12. 2004
M = 9.1
Quelle: USGS
Geophysik 108
Indischer Ozean, 26. 12. 2004
Das Beben vom 26. 12. 2004 auf einem Seismogramm aus Zypern.
Die Erdkruste brach dabei auf einer Länge von mehr als 1000 km.
Das Beben – und der stärkste Tsunami der Geschichte – verur-sachten über 227 000 Todesopfer.
Geophysik 109
Indischer Ozean, 26. 12. 2004
Vertikale Bodenbewegung als Funktion der Herdentfernung im globalen Seismometernetz. Es dominieren Rayleigh Wellen (Oberflächen-wellen). R1 entspricht Wellen, die den „direkten Weg“ genommen haben, R2 Wellen, die in die andere Richtung um die Erde gelaufen sind. R3 und R4 entspricht Wellen, die ein zweites Mal um die Erde gelaufen sind. Am genau gegenüber liegenden Punkt kommt es zu einer leichten Verstärkung der zusammen laufenden Wellen.Bei den unteren Seismogrammen sieht man auch deutlich das starke Nachbeben mit M = 7.1 (Quelle: Park et al., EOS, 2005).
Geophysik 110
Japan, 11. 3. 2011
Am 11.3.2011 ereignete sich vor der Küste von Honshu, 130 km von Sendai entfernt, ein Beben mit Moment-magnitude Mw = 9.0 – weltweit das viertstärkste seit Beginn der Messungen – und sehr wahrscheinlich das stärkste in der japanischen Geschichte (Quelle: USGS bzw. Spiegel)
Geophysik 111
Die stärksten Beben seit 1900
Rang Ort Datum Magnitude (Mw) 1 Valdivia, Chile 22.05.1960 9.5 2 Prince William Sound, Alaska27.03.1964 9.2 3 Sumatra–Andamanen 26.12.2004 9.1 4 Honshu, Japan 11.03.2011 9.0 5 Kamtschatka, Russland 04.11.1952 9.0 6 Maule, Chile (Concepcion) 27.02.2010 8.8 7 Ecuador–Kolumbien 31.01.1906 8.8 8 Rat Islands, Aleuten, Alaska 04.02.1965 8.7 9 Nord-Sumatra, Indonesien 28.03.2005 8.610 Assam–Tibet 15.08.1950 8.611 Vor Nord-Sumatra, Indonesien 11.04.2012 8.6 12 Adreanof Inseln, Aleuten 09.03.1957 8.613 Süd-Sumatra, Indonesien 12.09.2007 8.514 Banda-See, Indonesien 01.02.1938 8.515 Kamtschatka 03.02.1923 8.516 Chile–Argentinien 11.11.1922 8.5Eine Momentmagnitude von 9.0 hatten wahrscheinlich auch die Beben in Arica, Chile (13.08.1868) und an der Cascadia-Subduktionszone (26.01.1700). Mw = 8.7 erreichten die Beben in Lissabon (01.11.1755) und Valparaiso, Chile (08.07.1730) (Quelle: USGS, Stand: März 2011.)
Geophysik 112
Erdbeben und Lawine, Peru, 1970
Die tödlichste Lawine des 20. Jahrhunderts wurde durch ein Erdbeben ausgelöst. Am Huascaran, dem höchsten Berg Perus (oben, Bild: A.W. Brettschneider), kam zu einem Felssturz im Gipfelbereich. Die Felsen stürzten auf den darunter liegenden Gletscher, es kam zu einer Kettenreaktion. Die Stadt Yungay mit mehr als 20 000 Einwohnern wurde vollständig verschüttet (rechts, Quelle: USGS). Das Gebiet wurde zum Friedhof erklärt, die Stadt an einer anderen Stelle neu aufgebaut.
Geophysik 113
Tsunamis
Tsunami bedeutet auf japanisch „Welle im Hafen“ (oben ein japan. Holzschnitt – man beachte den Fuji San). Ganz rechts: Simulation des Tsunamis, der 1960 von einem Erd-beben in Chile ausgelöst wurde, und schwere Verwüstungen auf Hawaii (darüber und daneben) und in Japan verursachte (Quelle: USGS).
Geophysik 114
Tsunamis
Auslösung eines Tsunamis durch ein Seebeben (schematisch). Im Gegensatz zu Windwellen ist die gesamte Wassersäule von der Wellenbewegung betroffen. Rechts: Thunfische, die 1992 von einem Tsunami in Maumere auf Flores (Indonesien) zurück gelassen wurden (Quelle: P&S, 1994).
Geophysik 115
Lissabon, 1755
Das Große Beben von Lissabon war eine der größten historischen Naturkatastrophen. Am 1. November 1755 wurde die Westküste von Portugal, Spanien und Marokko von einer Flutwelle getroffen. In der fünf bis zehn Meter hohen Welle starben allein in Lissabon 60 000 Menschen. Es war – bis Dezember 2004 – das größte Tsunami-Ereignis der Geschichte. Bilder: http://nisee.berkeley.edu/ elibrary/browse/kozak.
Geophysik 116
Krakatau, 1883
Nach 200 Jahren Ruhe brach der Krakatau mehrmals aus (links, G. Symmons). Die (unerwartete) Explosion war über 4000 km weit zu hören, und löste einen Tsunami aus, der den Großteil der 36 000 Todesopfer forderte, und u. A. den Dampfer Berouw kilometerweit ins Landesinnere beförderte. Das „Kind des Krakatau“ (oben, NASA) wächst beständig.
Geophysik 117
Lituya Bay, 1958
Die Lituya Bay ist eine fjordartige Bucht in Alaska (http://www.usc.edu/dept/tsunamis).
Geophysik 118
Lituya Bay, 1958
Am 9.7. 1958 wurde die Lituya Bay von der höchsten je gemessenen Impulswelle über-rollte. Auslöser war ein Erdbeben (M=7.9), das die instabilen Felsen der Steilküste erschütterte und schließlich abbrechen ließ. 30 Millionen m3 Felsen und Geröll stürzten ins Meer und lösten eine bis zu 520 m hohe Flutwelle aus. Auf der anderen Seite der Bucht rasierte diese Welle die gesamte Küste bis in eine Höhe von etwa 400 m ab – kein Baum blieb stehen.
Quelle: UoSC
Geophysik 119
Eine latente Gefahr
Ablagerungen am Meeresboden zeigen, dass es in der Vergangenheit um die Hawaii Inseln mehrfach zu gewaltigen Erdrutschen gekommen ist (links). In diesen Fällen wurden Tsunamis mit Wellenhöhen von weit über 100 m aus-gelöst. Auf der Insel Lanai entdeckten Geologen 325 m über dem Meeres-spiegel Haufen zertrümmerter Korallen. Quelle: Spektrum der Wissenschaft 6/04.
Geophysik 120
Indischer Ozean, 26. 12. 2004
Nur der Satellit Quickbird „sah“ den Zeitpunkt des Zurückflutens der ersten Welle bei der Stadt Kalutara an der WestküsteSri Lankas um 10:20 Uhr Ortszeit (ganz links). In dem folgenden Wellental wich die Wasserlinie kurzzeitig mehr als 300 Meter vom Strand zurück (links). Alle Bilder: Spektrum der Wissenschaft 2/2005.
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Geophysik 121
Indischer Ozean, 26. 12. 2004
Messung der Wellenhöhe von Satelliten aus (Quelle: NOAA).
Geophysik 122
Indischer Ozean, 26. 12. 2004
Aceh, Sumatra (Quelle: DLR)
Geophysik 123
Indischer Ozean, 26. 12. 2004
Aceh, Sumatra (Quelle: DLR)
Geophysik 124
Indischer Ozean, 26. 12. 2004
Quelle: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Japan
Geophysik 125
Japan, 11. 3. 2011
Noch wesentlich verheerender als die Auswirkungen des Bebens selbst waren die Auswirkungen des Tsunami, der schon nach wenigen Minuten weite Teile der Ostküste mit Wellenhöhen über 20 m traf (Quelle: Kyodo)
Geophysik 126
Japan, 11. 3. 2011
Container (oben, Quelle: Itsuo Inouye) und Schiffe (links oben: NHK, links unten: Kyodo) wurden wie Spielzeug durcheinander geworfen.
Geophysik 127
Japan, 11. 3. 2011
Quelle: Kyodo
Geophysik 128
Japan, 11. 3. 2011
Die Welle drang 5 km und mehr ins Landesinnere vor. Vergleiche mit Satellitenbildern, die vor dem Tsunami aufgenommen wurden (links) zeigen das Ausmaß, wie hier nahe der Stadt Natori (Quelle: GeoEye)
Geophysik 129
Japan, 11. 3. 2011
Hier blieben nur wenige Gebäude stehen (Quelle: Digital Globe)
Geophysik 130
Japan, 11. 3. 2011
Die Küste bei Kashima (Quelle: Digital Globe)
Geophysik 131
Japan, 11. 3. 2011
Ganze Städte, wie Riku Zentakata wurden praktisch ausgelöscht (Quelle: Kyodo)
Geophysik 132
Tsunami und Schwerewellen
Von den Tsunami-Wellen wurden in der Atmosphäre Schwerewellen ausgelöst, die sogar (durch die dadurch in der Thermosphäre ausgelösten Dichte-Schwankungen) die Bahn des Satelliten GOCE deutlich messbar beeinflussten (Quelle: ESA)
Geophysik 133
Tsunami, Schwerewellen und TIDs
Die vom Tsunami ausgelösten Schwerewellen machten sich sogar noch in der Ionosphäre bemerkbar, wo sie „Travelling Ionospheric Disturbances“ (TIDs) verursachten (Quelle: NASA)
Geophysik 134
Schutz-Dämme
Auch die Abschätzungen über die höchsten zu erwartenden Tsunami-Wellen im Süden Japans haben sich dramatisch verändert. (Quelle: Nature)
Geophysik 135
Tsunamis in Europa
Große violette Kreise: Erdbeben mit M > 7,5. Das Kreta-Beben von 365 verursacht einen Tsunami, dem in Alexandria etwa 50 000 Menschen zum Opfer fielen. Bei dem Messina-Beben 1908 starben über 70 000 Menschen. Der dabei ausgelöste Tsunami forderte über 1000 weitere Opfer (Quelle: Spektrum der Wissenschaft).
Geophysik 136
Tsunamis in Europa
Vor etwa 8000 Jahren ereignete sich am Ätna ein gewaltiger Berg-sturz. Ungefähr 25 km3 Gestein stürzten ins Ionische Meer, und lösten einen Tsunami aus, der bis ins heutige Israel zu spüren war. Man beachte die Inter-ferenzerscheinungen bei der am Computer simul-ierten Wellenausbreit-ung. (Quelle: Pareschi et al., GRL, 2006).
Geophysik 137
