Tsunami Erdbeben Subduktionszone tektonisch

Dossier Tsunami

Zusammengestellte Informationen nach dem 15. Januar 2005

Früher als
15. Januar 2005

Am 26. Dezember 2004 um 0:58 Uhr (Weltzeit), also 1:58 Uhr in Paris und 7:58 Uhr auf Sumatra, fand eines der stärksten jemals registrierten Erdbeben statt, mit einer derzeit geschätzten Magnitude von Mw=9,0. In Abbildung 1 ist die vertikale Bodenbewegung während des Durchgangs der seismischen Wellen des Erdbebens vom 26.12.2004 in Europa dargestellt. Die vertikale Bodenbewegung erreichte eine Amplitude von 2 cm. Ein solcher Verschiebungswert, obwohl außergewöhnlich, ist für den Menschen dennoch nicht wahrnehmbar, da die Wellenlänge des Phänomens etwa hundert Kilometer beträgt. Eine kurze Bemerkung hierzu: Der tägliche Durchgang des Mondes verursacht eine „Erdbewegung“ von etwa 50 cm, sofern meine Erinnerung stimmt, und wir spüren sie nicht.

Im Folgenden die Aufzeichnung des indonesischen Erdbebens in Europa:

Signal am Seismographen in Europa. Maximale vertikale Verschiebung: 2 cm.

Im Anschluss die Lage der Erdbeben, des Hauptbebens und seiner Nachbeben:

Karte des seismischen Phänomens vom 26. Dezember 2004 (Hauptbeben plus Nachbeben)

Seismotektonischer Kontext

Die Region der Insel Sumatra ist eine Grenzzone zwischen zwei tektonischen Platten. Die Indisch-Australische Platte dringt unter die Insel Sumatra mit einer Geschwindigkeit von etwa 5 cm/Jahr (Subduktionszone) ein. Die Deformation der Küstenregion der Insel, verursacht durch diese schnelle Konvergenz, wird begleitet von der Entstehung sehr starker Erdbeben. Ereignisse von 1833 (Magnitude ~9) und 1861 (Magnitude ~8,5) haben die Subduktionsgrenze über eine Länge von etwa 500 bzw. 250 km im Zentrum der Insel gebrochen und dabei mehrere Jahrzehnte gespeicherter Spannung durch Verschiebungen von mehreren Metern gelöst.

In jüngerer Zeit führten die starken Erdbeben von 1935 und 1984, die weniger stark waren, zu Brüchen in kleineren angrenzenden Bereichen dieser großen Bruchzonen. Im Gegensatz dazu war in der Region nordlich dieser Zonen bis hin zu den Nicobar- und Andaman-Inseln kein bedeutendes seismisches Ereignis bekannt, wo die Brüche von 1881 und 1941 (M~8) Tsunamis ausgelöst hatten.

Regionale Plattentektonik.

Es scheint, dass der tektonische Vorgang an einem Punkt nordwestlich von Sumatra begann und sich dann schnell entlang einer Gleitfläche von 600 bis 1200 km ausbreitete (diese Länge entspricht den Schätzungen verschiedener Fachlabore). Unabhängig von der genauen Länge erklärt dies die außergewöhnlich zerstörerische Wirkung des Tsunamis. Normalerweise liegt die Wasserstandsschwankung in der Nähe des Epizentrums. Die Welle oder Wellenfront breitet sich dann in konzentrischen Kreisen aus. Die übertragenen Energie in Joule pro Meter entlang des Umfangs nimmt umgekehrt proportional zur Entfernung ab. Hier handelte es sich jedoch nicht um eine punktförmige oder nahezu punktförmige Quelle, sondern um ein Phänomen, das einer Gleitfläche entlang einer ganzen Linie entspricht. Wie die Simulationen sehr deutlich zeigen, breitete sich die Welle quasi linear in östlicher bis westlicher Richtung aus. Dadurch blieb die Energie grob erhalten. Dies erklärt die erhebliche Kraft des Phänomens bis hin nach Sri Lanka und noch weiter westlich bis nach Somalia.

Die Menge an festem Material, die durch die Plattenverschiebung betroffen war, verursachte eine leichte, aber dauerhafte Verschiebung der Erdachse. Die Amplitude der Verschiebung hängt von den Schätzungen ab und liegt zwischen 16 und 35 Metern.

Diese Achse ist nicht fest. Laut Souriau verursachen saisonale meteorologische Phänomene Bewegungen von flüssigen Massen an der Erdoberfläche, sowohl flüssig (Ozeane) als auch gasförmig (Luft und darin enthaltener Wasserdampf). Diese Bewegungen wirken sich auf die Lage der Erdachse aus, die sich dann um einen Gleichgewichtspunkt in submetrischen, aber messbaren Schwankungen bewegt.

Das Erdbeben auf Sumatra war mit einer irreversiblen Verschiebung fester Massen verbunden. Dadurch kam es zu einer dauerhaften Veränderung der Lage der Erdachse. Um wie viel? Das müssen die Geophysiker uns sagen. Da der Erdradius 6400 km beträgt, entspricht eine Verschiebung von einem Meter einem Zehntel Mikroradian. Die Hobby-Astronomen können beruhigt sein: Der Norden wird weiterhin durch den Polarstern angezeigt.

Anfangsbedingungen für die Simulation des Phänomens. Beachten Sie die Tiefen der Täler und die Wasserhöhen in Metern.

Gemäß den bereitgestellten Daten (http://www-dase.cea.fr/actu/dossiers_scientifiques/2004-12-26/index.html) betrug das Moment 3,7 × 10²² Newtonmeter. Auf Basis dieser Daten wurde eine numerische Simulation durchgeführt, die die wesentlichen Merkmale des Phänomens wiedergibt. Der Leser kann sich diese unter der oben genannten Adresse ansehen. Sie unterscheidet sich nicht von der Darstellung in der vorherigen Seite.

Auf dieser Karte sind einige Höhenlinien eingezeichnet, die die Meeresböden anzeigen. Ich habe den Bereich östlich von Diego Garcia extrahiert, der berühmten Tiefsee-Grube, die die amerikanische Luftwaffenbasis geschützt hat. Vielleicht kann jemand mehr Details über die Bodentiefen an dieser Stelle der Erde liefern.

Das folgende Bild (Quelle: CEA) zeigt die maximale Wellenamplitude in den betroffenen Regionen.

• Dunkelbraun: 3 Meter: auf den Inseln unmittelbar an der Ausgangslinie des Tsunamis (Adriatisches Meer, Region nördlich von Sumatra).

• Ockerfarben: zwischen 1 und 3 Metern. Im Golf von Bengalen: zwischen 10 und 50 cm.

• In der Nähe der Malediven und der Chagos-Inseln (Diego Garcia): Hellgrün: 60–70 cm.

• Somalia: Dunkelblau: 30 cm.

Diese Karte zeigt lediglich die Anisotropie des Phänomens: die Ausbreitung in östlicher bis westlicher Richtung. Danach hängt alles davon ab, wie der Meeresboden ansteigt. Wenn der Anstieg steil ist, ist die Küste geschützt. Wenn er sanft verläuft, treten maximale Schäden auf. Damit kommen wir wieder zurück zur Karte der Meeresböden.

Karte der Meeresböden

Beispielsweise scheint die Region von Phuket in dieser Hinsicht besonders ungünstig zu sein, da der Meeresboden über einen großen Kontinentalplattform mit vielen Inseln sehr sanft ansteigt.

Man weiß, dass die Gezeiten je nach Region sehr unterschiedliche Amplituden aufweisen. Dennoch wirkt der Mond überall gleich auf die Erde. Die Form des Meeresbodens in Küstennähe spielt dabei eine Rolle. Das Mittelmeer „atmet“ im Rhythmus der Gezeiten. Doch der Effekt ist an den Küsten nur wenig spürbar, insbesondere, weil die Küsten relativ steil sind und der Meeresboden schnell abfällt. Die Küstenform eignet sich daher schlecht zur Verstärkung der „Gezeitenwelle“.

Umgekehrt ist es in der Manche und besonders in der Bucht von Mont-Saint-Michel der Fall, wo man Unterschiede von sechs Metern in der Wasserstandshöhe beobachten kann – einfach deshalb, weil dort der Meeresboden sehr langsam ansteigt und diese extrem flache Neigung die Verstärkung der „Gezeitenwelle“ begünstigt.

15. Januar 2005: Kurze Bemerkung. Das CNES hat ein Projekt DEMETER zur Untersuchung der möglichen Beeinflussung...