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Erdbeben

Erdbebenereignisse zählen zu den Naturkatastrophen und sind auch nach dem heutigen Stand der Technik nicht vorhersagbar. Dabei handelt es sich um eine großräumige Erschütterung des Erdbodens. Diese Erschütterungen werden überwiegende durch die gegenseitigen Verschiebungen der Kontinentalplatten oder in Folge von Vulkanausbrüchen ausgelöst, in manchen Fällen sind kleinere Erdbeben aber auch auf menschliche Einflüsse zurückzuführen, z.B. dann, wenn aufgegebene Bergwerke zusammenstürzen, aber auch Atombombenversuche bewirken erdbebenähnliche Wellen. Weitere Erdbebenauslöser sind auf die Erde niederstürzende Meteore und der Bau von großen Stau- und Speicherwerken, die zu tektonischen Spannungen in der Erdkruste führen.

Der in der jüngeren Erdgeschichte wohl absolut größte Meteoritenaufprall vor etwa 65 Mio. Jahren hat beispielsweise zum Aussterben der Dinosaurier geführt. Dabei schlug ein gigantischer Meteorit mit einem Durchmesser von mindestens 10 km und einer Masse von mehr als 500 Milliarden Tonnen auf der mexikanischen Halbinsel Yucatán auf. Durch die Erdatmosphäre wurde die Geschwindigkeit des galaktischen Geschosses von 20 Kilometer pro Sekunde kaum gebremst. Durch den Aufprall entstand ein halbkreisförmiger Einschlagkrater mit einem Durchmesser von 300 km. Die Energie, die beim Aufprall freigesetzt wurde, entspricht der Sprengkraft von über 60 Millionen Megatonnen TNT, was einer Sprengkraft von 5 Mrd. Hiroshima-Atombomben gleichkommt. Dieser Aufprall löst ein apokalyptisches Inferno aus. Das Gestein in unmittelbarer Umgebung wird auf über 1000°C erhitzt und schmilzt, gigantische Feuersbrünste auf dem Festland vernichten praktisch die Pflanzenwelt, die Lebensgrundlage insbesondere der größeren Tiere wird vollständig zerstört. Solche Apokalypsen kommen zum Glück nur sehr selten vor.

Das Erdbeben geht von einem Ursprungsort aus, dieser Ort wird als Erdbebenzentrum oder auch als Hypozentrum bezeichnet. Durch moderne Messtechnik kann heute nahezu jedes auch kleinere Erdbeben an fast jedem Ort der Welt festgestellt werden. Nachweisbar sind damit über eine Million Erdbeben jährlich, vom Menschen werden davon etwa 150000 fühlbar wahrgenommen. Auslöser der meisten natürlichen Erdbeben sind ruckartige Ausgleichsbewegungen der Erdkruste. Die Kontinentalplatten schwimmen quasi auf einem flüssigen Erdkern und driften voneinander ab bzw. aufeinander zu. An den Berührungsstellen gleiten diese Platten übereinander, wobei sie sich wegen der großen Reibung meist verhaken und die Relativbewegungen zueinander damit verhindern. Werden die dabei entstehenden Kräfte jedoch zu groß, werden die wirkenden Reibungskräfte schlagartig überschritten, die Platten bewegen und verschieben sich ruckartig. Dieser Vorgang ist der Auslöser eines Erdbebens. Erdbeben sind häufig mit der Bildung von Erdspalten verbunden, auch Schlamm- und Wasserausbrüche werden dabei verursacht, es kommt je nach geologischen Verhältnissen auch zu Hangrutschungen oder Senkungen.

Es werden verschiedene Erdbebenarten unterschieden, wobei diese nach dem Auslöser des Bebens differenziert werden:

Einsturz von unterirdischen Hohlräumen (z.B. Bergwerke oder Stollen, aber auch natürlich entstandener Hohlensysteme). Diese Einstürze können auch durch die Wassermassen in neu errichteten Stauwerken ausgelöst werden. Die Auswirkungen dieser Erdbeben, die man auch als Einsturzbeben bezeichnet, sind meist nur lokal begrenzt.

• Vulkanausbrüche führen zu Ausbruchsbeben, wobei diese wie die Einsturzbeben meist lokal begrenzt bleiben.

Erdbeben, die durch die tektonischen Erdplattenverschiebungen oder durch Gebirgsfaltungen (Faltungsbeben) ausgelöst werden, wobei man diese Beben auch als Dislokationsbeben bezeichnet. Diese Erdbeben sind die am häufigsten vorkommende Bebenart und führen in der Regel auch zu den größten Schäden.

Je weiter man sich vom Erdbebenherd weg befindet, desto geringer sind die wahrnehmbaren Erschütterungen. Unterschieden werden daher Orts-, Nah- und Fernbeben. Ein Erdbeben wird in der Erdkruste, dem so genannten Hypozentrum, ausgelöst. Die Stelle an der Erdoberfläche, die genau über diesem Hypozentrum liegt, bezeichnet man als Epizentrum. Bewegt sich die Erdkruste unter der Meersoberfläche, liegt das Hypozentrum unter dem Meeresboden. Die Folge von solchen Seebeben sind mehr oder weniger große Tsunamis, die zu Überschwemmungen auch an weit entfernten Küsten führen können.

Erdbeben treten besonders häufig an den Rändern der Kontinentalplatten auf und an den großen Bruch- und Faltungszonen der Erdkruste. Besonders stark betroffen sind die Ränder des Stillen Ozeans, wozu beispielsweise die Westküste von Nord- und Südamerika und der an den Pazifik angrenzende Bereich der asiatischen Platte (Japan, China, Philippinen) gehört. Im Süden Europas (Italien, Griechenland), Asiens (z.B. Indien in der Himalajaregion) und in Ostafrika befinden sich jüngere Faltengebirge, die ebenfalls häufiger von Erdbeben heimgesucht werden.

Es gibt viele Bestrebungen, Erdbebenereignisse eines Tages voraussagen zu können, bis dato sind jedoch noch keine zuverlässigen Vorhersagen möglich. In vielen Ländern der Erde sind in der Vergangenheit so genannte Erdbebenwarten eingerichtet worden, die die vom Hypozentrum ausgehenden elastischen seismischen Wellen aufzeichnen. Ausgehend von diesen Messungen und weiteren Begleitumständen, die einem Erdbeben vorausgehen, versucht man, Vorhersagemodelle zu entwickeln. Die schnellsten Wellen bei einem Erdbeben sind die Kompressionswellen (auch als „longitudinale P-Wellen“ bezeichnet), die sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 13 Kilometer pro Sekunde ausbreiten. Diesen Wellen folgen die etwas langsameren Scherwellen (auch als „transversale S-Wellen“ bezeichnet), die sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 7,5 km/s bewegen. Die letzte Wellenart, die so genannten Oberflächenwellen (auch als „L-Wellen“ bezeichnet) breiten sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 3,8 km/s aus. Verbindet man auf einer Karte die Orte untereinander, die die gleiche Erdbebenstärke aufweisen, erhält man eine Linie, die man als Isoseisten bezeichnet.

Um die Stärke von Erdbeben festzulegen, wurde international die so genannte (nach oben offene) Richterskala eingeführt, die man auch als Magnitudenskala bezeichnet. Damit erhält man ein Maß und eine Aussage zur beim Erdbeben freigesetzten Energie. Im Gegensatz dazu weist die international nicht mehr gebräuchliche Mercalli-Skala nur 12 Stufen auf, die eine Einstufung eines Erdbebens nach fühl- und sichtbaren Wirkungen vorsieht.

Bereits seit einigen Jahrzehnten sind insbesondere in Deutschland Vorschriften über erdbebensicheres Bauen in Kraft, die bewirken sollen, dass bei einem Erdbebenereignis zumindest wichtige Gebäude wie Krankenhäuser, Schulen, Hochhäuser usw. einen größtmöglichen Schutz vor Einsturz bieten. Hierzu zählen insbesondere konstruktive Maßnahmen zur Ableitung der vorwiegend in horizontaler Richtung wirkenden Erdbebenbeschleunigungskräfte, die Anordnung von Sollbruchstellen in vertikalen Fugen und federnde Auflager oder pendelnde Ausgleichsgewichte in den obersten Geschossen von Hochhäusern. Die Berechnungs- und Bemessungsgrundlagen sind in der Erdbebennorm DIN 4149 niedergelegt. In stark erdbebengefährdeten Gebieten wie Japan oder an der Westküste der USA sind ähnliche Maßnahmen vorgesehen, wobei die Forschungen zu immer neuen und verbesserten Lösungen für erdbebensichere Gebäude und Bauwerke (hierzu zählen auch die Brücken) führen.

siehe auch:
- Beaufortskala
- Elementarschutzversicherung
- EMS
- Extremwetter
- Hochwasser
- Hurrikan
- Mercalli-Skala
- Naturkatastrophe
- Richterskala
- Ring aus Feuer
- Schaden
- Tornado
- Treibhauseffekt
- Tsunami