Auf der Suche nach verlässlichen Erdbeben-Warnsystemen

Der Tod tausender Menschen nach dem Erdbeben im chinesischen Sichuan am Montag hat einmal mehr gezeigt, wie bedeutsam Technologien sein könnten, mit denen die Menschen bei solchen Naturkatastrophen verlässlich frühzeitig gewarnt werden. China fehlt ein solches System noch, doch steht es damit kaum alleine da. Die meisten derartigen Ansätze befinden sich noch im Aufbau: Japan, Mexiko und Taiwan arbeiten derzeit intensiv daran, während die meisten anderen Nationen wie die Vereinigten Staaten noch im Forschungsstadium vor sich hin dümpeln, sagt der bekannte Seismologe Haroo Kanamori. Viele Warnsysteme alarmieren die Bevölkerung zwar nur wenige Sekunden vor dem Hauptbeben, doch schon diese kurze Zeitspanne kann genügen, um erste Schutzmaßnahmen zu treffen. Investitionen in die Weiterentwicklung solcher Systeme könnte die Vorhersagegeschwindigkeit noch beschleunigen und die Alarmmeldungen effizienter verteilen, glaubt Kanamori.

Das Grundprinzip der Frühwarnsysteme ist einfach: Schwere Erschütterungen beginnen normalerweise mit kleineren Vorbeben, den so genannten P-Wellen kürzerer Wellenlänge, die weniger zerstörerisch sind und von Menschen manchmal gar nicht wahrgenommen werden. Sekunden später (die genaue Zeit hängt von der Entfernung zum Epizentrum ab) erfolgen dann Beben längerer Wellenlänge – die S-Wellen sorgen für Chaos, erschüttern Gebäude und ganze Landmassen. Frühwarnsysteme bestehen dementsprechend zumeist aus Seismographen, die P-Wellen erkennen können und sofort eine elektronische Alarmmeldung absetzen. Netzwerke solcher Sensoren verbessern dabei die Genauigkeit.

Noch steckten solche Technologien in den Kinderschuhen, sagt Kanamori, emeritierter Professor für Geophysik am California Institute of Technology (Caltech) und ehemaliger Direktor des seismologischen Labors der Hochschule. "Wir befinden uns noch im Erkundungsstadium, doch das ist die einzige Methode, die wir haben, um vorherzusagen, was kurzfristig geschehen wird".

Japan besitzt das derzeit fortschrittlichste Erdbeben-Frühwarnsystem der Welt. Im vergangenen Oktober wurde zudem eine Technologie vorgestellt, die Alarmmeldungen schnell und effizient über Massenmedien wie Fernsehen oder Internet übertragen kann. Schon seit Langem setzt das Land ein System ein, mit dem die Hochgeschwindigkeitszüge Nippons im Erdbebenfall alarmiert und sofort abgebremst werden, das neue System spricht nun die gesamte Öffentlichkeit an. Aufzüge sollen nach dem Alarm so schnell genug geräumt werden und die Menschen die Chance erhalten, unter Tischen Schutz zu suchen oder sich von wackelnden Wänden zu entfernen. Auf Baustellen würden diese Sekunden wahrscheinlich ausreichen, um Leben zu retten – etwa, indem sich Arbeiter an Stahlträgern festhalten oder Kräne in eine sichere Position gebracht werden. Ähnliche Technologien entwickeln Taiwan und Mexiko, bis zu acht weitere Länder forschen an anderen Systemen, so Kanamori.

Ein Problem der Frühwarnsysteme bleibt, nämlich dass sie zahlreiche Sensoren benötigen, die über ein großes geografisches Gebiet verteilt werden müssen. Je größer ihre Anzahl, desto genauer lassen sich tatsächliches Epizentrum und Stärke des Bebens berechnen. Auch die Vorwarnzeiten werden so größer. Um Lücken zu schließen, die herkömmliche seismische Instrumente offenlassen, schlugen Forscher bereits vor, Beschleunigungsmesser in Laptops zu nutzen, um sie als verteilte P-Wellen-Sensoren einzusetzen. Die sind zwar nicht besonders genau, doch ihre nutzbare große Anzahl sei durchaus interessant, meint Kanamori. "Es ist eine Frage der Technologie, wie man diese Laptops zusammenstellt. Mit vielen Geräten würde das sicher hilfreich sein."

Wäre ein Warnsystem vor dem Erdbeben in China am Montag aktiv gewesen, hätte das aber womöglich gar nicht viel genützt. Der Grund ist die schlechte Bauqualität und fehlende Erdbebensicherheit vieler Gebäude in dem Land. "Es gibt kein Frühwarnsystem, aber selbst wenn es eines gäbe, weiß ich nicht, wie schlagkräftig es gewesen wäre, wenn so viele Menschen in schlechten Gebäuden leben", warnt Kanamori.

Selbst hochentwickelte Systeme wie das in Japan sind durch die kurze Warnzeit beschränkt. 2004 gab es beispielsweise ein Erdbeben der Stärke 6,5 bis 6,8 in der zentralen Region des Landes. Ein Hochgeschwindigkeitszug fuhr in diesem Bereich, und dank des Zugwarnsystems stoppte er sofort den Motor und bremste ab. Doch das Erdbeben schlug bereits drei Sekunden später unter den Schienen zu, als der Zug noch nicht genügend Geschwindigkeit verloren hatte. Der Shinkansen sprang aus den Schienen – das erste Mal in der 40-jährigen Geschichte der Bahn. (Ernsthaft verletzt wurde wie durch ein Wunder zum Glück niemand.)

Derzeit untersuchen verschiedene EU-Länder und die Vereinigten Staaten neuartige Erdbeben-Frühwarnsysteme. Obwohl es an kalifornischen Universitäten bereits Erfolge gibt, fehlt es jedoch in den USA noch an einem Kanal, mit dem die Öffentlichkeit schnell informiert werden könnte. "Es gab schon lange kein riesiges Beben mehr, da hatten wir viel Glück. Doch ohne ein solches Symbol scheint es an Anreizen zu fehlen, ein solches System zu schaffen", meint Kanamori. (bsc)