Erdbeben : Schwappende Fjorde in Norwegen und sinkende Vulkane in Japan

Geowissenschaftler klären Fernwirkungen des Megabebens vom März 2011 in Japan auf. Die seismischen Wellen wühlten das Wasser in Skandinavien auf und ließen Vulkane nach unten rutschen.

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Etwas geschrumpft. Mehrere Vulkane (hier der Zao) sanken bis zu 15 Zentimeter stärker ab als das Umland.
Etwas geschrumpft. Mehrere Vulkane (hier der Zao) sanken bis zu 15 Zentimeter stärker ab als das Umland.Foto: picture alliance / Bildagentur-o

Rumpelt ein Lkw am Haus vorbei, dann kann schon mal die Kaffeetasse überschwappen, und niemand wundert sich. Doch was die Anwohner norwegischer Fjorde am 11. März 2011 erlebten, überstieg ihre Vorstellungskraft. Das Wasser in den Fjorden war an dem Morgen zunächst ganz still. Plötzlich begann es hin- und herzuschwappen, ohne dass eine Ursache zu erkennen gewesen wäre – kein Wind, kein Meergetier. Zeitungsredaktionen und Radiostationen nahmen etliche beunruhigte Anrufe entgegen. „Der Wasserstand wechselte ständig zwischen Flut und Ebbe“, sagte ein Augenzeuge am Framfjord. Wie „kochend“ habe das Wasser ausgesehen, berichtete ein anderer am Sognefjord.

Erst spekulierten Wissenschaftler über einen Hangrutsch im Wasser. Doch schon am Nachmittag fanden sie die richtige, verblüffende Erklärung. Die Ursache der Pegelschwankungen war ungefähr 8500 Kilometer entfernt: Am selben Tag hatte sich östlich von Japan ein katastrophales Beben mit einer Magnitude von 9,0 ereignet. Der Meeresboden vor der Küste hatte sich mit einem gewaltigen Ruck um mehrere Meter verschoben. Das rief nicht nur einen tödlichen Tsunami hervor, die Bebenwellen pflanzten sich auch in der Erdkruste fort und brachten noch im fernen Norwegen das Wasser in den Fjorden zum Schwappen.

Das seltene Resonanzphänomen ist als „seismische Seiche“ (Aussprache: „Sääsch“) bekannt. Fjorde sind wegen ihrer Tiefe dafür sehr empfänglich. Viel häufiger werden Seiches vom Wind ausgelöst, etwa im Bodensee.

Drei norwegische Forscher haben die Ereignisse vom März 2011 nun im Detail aufgeklärt. Dazu werteten sie Videos von Überwachungskameras und Handys sowie Augenzeugenberichte aus. Demnach schwankte der Wasserstand um bis zu 1,5 Meter, bei einer Periodendauer zwischen 67 und 100 Sekunden, berichten sie in den „Geophysical Research Letters“. Insgesamt hielten die Schwingungen in den Fjorden bis zu drei Stunden lang an. Sie richteten keinen Sachschaden an, sondern wühlten nur das Wasser am Ufer auf und ließen Boote tanzen. 

Die Ursache der Seiches ermittelten Stein, Bondevik und Kollegen mithilfe von Computersimulationen. Das entscheidende Indiz: Die ersten Pegelschwankungen setzten eine halbe Stunde nach dem Beben in Japan ein. Das passt perfekt zur berechneten Ankunft der „Sekundärwellen“. So heißen die zweitschnellsten durch die Erdkruste übertragenen Bebenwellen. Sie sind durch Bewegungen der Erdkruste quer zur Ausbreitungsrichtung charakterisiert.

Seismische Seiches sind in Norwegen nichts Neues, aber sehr selten. Das letzte Mal traten sie dort 1950 nach einem schweren Erdbeben in Indien auf. Die ersten schriftlichen Berichte von seismischen Seiches in Europa stammen von 1755, als in Lissabon die Erde bebte. Damals schwappte das Wasser auch in mehreren schottischen Seen hin und her, unter anderem im Loch Ness. Dort blieb es im März 2011 aber ruhig.

Das Megabeben vor Japan führte noch zu weiteren verblüffenden Veränderungen. Die Erdplatte, auf der die Insel Honshu liegt, rückte bei dem Beben etwas nach Osten und wurde dabei leicht gestreckt, wodurch das Festland um einige Dezimeter gesenkt wurde. Diese Verformung der Erdkruste ist typisch bei dieser Art von Erdbeben. Allerdings wurden mehrere Vulkangebiete, die bis zu 200 Kilometer von der Plattengrenze entfernt sind, fünf bis fünfzehn Zentimeter weiter abgesenkt als erwartet. Und zwar während des Bebens oder zumindest am ersten Tag danach. Das zeigen Daten eines Radarsatelliten, die Youichiro Takada und Yo Fukushima jetzt im Fachblatt „Nature Geoscience“ vorstellen.

Sie vermuten, dass das heiße und damit weiche Gestein unter den Vulkanen anders auf die Verformung reagierte als der relativ harte Rest des Festlandes. Demnach „flutschten“ die Magmenkammern und das umgebende heiße Gestein während der Dehnung regelrecht nach unten.

Ähnliche Senkungen von Vulkanen gab es bei dem 8,8er-Beben vor Chile im Jahr 2010, berichten Matthew Pritchard und Kollegen ebenfalls in „Nature Geoscience“. Sie erklären das mit heißen Flüssigkeiten, die durch die Erschütterungen plötzlich das Gestein verließen und so ein stärkeres Absinken der Oberfläche ermöglichten. Diesen Mechanismus schließen die Japaner für „ihre“ Vulkane aber aus. Wer von beiden recht hat, lässt sich jetzt noch nicht sagen.

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