Gesundheit: Alarmieren ohne Vorspiel? Eine Vorhersage von Erdbeben ist noch immer nicht möglich

Nur zwei Wochen ist es her, da reiste Birger Lühr in das türkische Dorf Mudurnu, rund 100 Kilometer östlich von Izmit. Für den Geophysiker galt es diesmal, ein Experiment wieder in Gang zu setzen, mit Hilfe dessen die Laufzeit von Erdbebenwellen aufgezeichnet werden kann. Tief in der Erdkruste, zehn, 20 oder 30 Kilometern unter der Oberfläche, knistert das Gestein im Mudurnu-Tal und in der gesamten Region immer wieder bedrohlich und lässt die Messgeräte der Seismologen kräftig ausschlagen. Denn durch das Gebiet erstreckt sich von Osten nach Westen die "Nordanatolische Verwerfungszone", die sich quer durch die Türkei, über Izmit, an Istanbul vorbei, ins Marmarameer fortsetzt.

Rund um Mudurnu, auf einem 60 Kilometer langen Abschnitt dieses Erdbebengebietes, haben Wissenschaftler des Geoforschungszentrums Potsdam gemeinsam mit türkischen Experten mehr als ein Dutzend seismische Stationen aufgebaut. Von einem schwimmenden Ponton auf einem kleinen See aus tauchen sie zum Beispiel eine Luftkanone sechs Meter tief ins Wasser ein. Bei ihrer Zündung rumst es so heftig, "dass die Druckwelle durch die Erde läuft und noch in sechzehn Kilometern Entfernung gemessen werden kann", erzählt Lühr, der die Apparatur gerade erst wieder repariert hat.

Anhand der Laufzeit der Welle sollen minimale Veränderungen der elastischen Eigenschaften des Erdgesteins ermittelt werden. Grundlagenforschung, die dereinst die Vorhersage von Erdbeben erleichtern soll.

Noch steckt die Erdbebenprognostik allerdings in den Kinderschuhen, und niemand weiß, ob sie ihnen in absehbarer Zeit entwachsen wird. Auch diesmal hat niemand Ort, Zeitpunkt und Ausmaß des Bebens ankündigen können, das nicht weit von Mudurnu entfernt in der Umgebung der Küstenstadt Izmit losbrach. 45 Minuten lang erzitterte der Boden und riss die Erde in langen Gräben auf. Gebäude stürzten ein und begruben unter sich mehrere tausend Menschen.

Bisher gibt es keine Möglichkeit, solch verheerende Katastrophen dadurch zu verhindern, dass man Erdbeben zuverlässig vorhersagt. Denn Erdbeben kämen immer überraschend, sagt Andreas Vogel, Leiter des Internationalen Zentrums für Erdbebenprognostik und Professor an der Freien Universität Berlin. "Sie wiederholen sich zwar in großen Zeiträumen. Aber es gibt kein untrügliches Muster, das dem Herannahen eines Erdbebens vorausgeht." Zwar könnten Wissenschaftler Vorläuferphänomene wie kleinere Beben beobachten. "Doch manchmal folgt ihnen etwas Größeres, manchmal auch nicht."

Starke Erdbeben wie in Izmit oder an der San-Andreas-Verwerfung in Kalifornien bauen sich über lange Zeiträume auf. Es sind riesige Erdplatten, die sich in diesen Regionen ständig aneinander reiben, im Falle der Türkei die arabische und die eurasische Scholle. "Die arabische Platte wandert nach Norden und drückt in den Iran und nach Anatolien", sagt Lühr. Das führe dazu, dass sich die Platten um rund zwei Zentimeter pro Jahr gegeneinander verschieben und sich dabei ineinander verhaken.

Das Gestein in der Erdkruste wird entlang der mehr als 1000 Kilometer langen Bruchlinie stark belastet. Es muss die entstehende Spannung aufnehmen. Übersteigt diese Scherspannung die Festigkeit des Materials, dann kommt es an der Nahtstelle zu einem ruckartigen Scherbruch.

Auch wenn der Erdbebenzyklus typischerweise hundert Jahre dauert - letztlich reicht eine winzige Verschiebung, um den Stein ins Grollen zu bringen. Ähnlich wie bei der Entladung eines Blitzes oder bei einem Vulkanausbruch wird das System auch beim Erdbeben mit einem Male instabil. Die Natur holt dann innerhalb von Sekunden nach, was ein Jahrzehnte andauerndes, langsam grummelndes Vorbeigleiten der Erdplatten wäre, bliebe das Gestein nicht bis zum letzten Moment miteinander verhaftet. Und dieser dann plötzlich einsetzende Bruch ist es auch, der eine Vorhersage so schwierig macht.

Messstationen können den Bruch erstmals anhand auslaufender Kompressionswellen registrieren, wenn er bereits ein bestimmtes Ausmaß erreicht. Von nun an bleibt nur noch wenig Zeit, bis die gefährliche zweite Welle, die Scherwelle, Orte rings um das Epizentrum des Bebens, erreicht.

Auch Ballungszentren wie Istanbul liegen an der Nordanatolischen Verwerfungszone. Wissenschaftler hoffen daher, in solchen Regionen Frühwarnsysteme installieren zu können. Damit könnten möglicherweise zahlreiche Menschenleben gerettet werden, meint Jochen Zschau vom Potsdamer Geoforschungszentrum. Denn über ein solches System könnten binnen kürzester Zeit Brücken gesperrt, Gasleitungen verriegelt oder auch U-Bahnen gestoppt werden. Doch das Hauptproblem ist die Zeit, sagt Zschau. "Die verheerenden Bebenwellen brauchen hier nur wenige Sekunden, um die Ballungsgebiete zu erreichen."

Kein Wissenschaftler kann sich heute sicher sein, ob man mit Früh- oder Akutwarnsystemen, wie sie bereits in Japan, in den USA oder in Mexiko (auch in Deutschland zur Überwachung der Kernkraftwerke) im Einsatz sind, wird verhindern können, dass etwa eine Raffinerie in Flammen aufgeht oder eine Brücke zusammenstürzt. Jedenfalls sollte man keine übertriebenden Hoffnungen wecken, meint Andreas Vogel. In Japan habe das uneingeschränkte Vertrauen in die Erdbebenvorhersage noch zur Vergrößerung des Ausmaßes von Katastrophen beigetragen.

Das Internationale Zentrum für Erdbebenprognostik in Berlin richtet denn auch ein Hauptaugenmerk auf die Erdebebensicherheit von Großstädten. "Eine Konferenz zu diesem Thema im September vergangenen Jahres in Istanbul war Ausgangspunkt für einen Generalplan zum Schutz der Stadt", sagt Vogel.

Dabei gehe es darum, neben der bereits erdbebensicher gebauten modernen Bosporus-Brücke auch bei Krankenhäusern, Hochhäusern oder Fabriken die nötigen Vorkehrungen zu treffen, sprich: die tragenden und nicht tragenden Bauteile zu verstärken. Auch Rohrleitungen könnten durch Verwendung geeigneter Materialien geschützt werden. "Wir hoffen, dass sich die Politiker nun der Gefahr bewusst werden und die Maßnahmen unterstützen."