Teilweise eingestürztes Haus, umgeben von Schutt.
Ein zerstörtes Wohnhaus nach dem Erdbeben in der Türkei und Syrien im Februar 2023.
IMAGO/NurPhoto

Erdbeben gehören zu den verheerendsten Naturkatastrophen, die der Mensch kennt. Doch obwohl es seit den 1970er-Jahren Bestrebungen zu ihrer Vorhersage gibt, erweist sich die Aufgabe nach wie vor als schwierig. Als 2021 etwa eine halbe Million Menschen in Kalifornien eine Erdbebenwarnung auf ihr Android-Handy geschickt bekam, wenige Sekunden vor den ersten Erschütterungen, wurde das als großer Erfolg gefeiert.

Die Benachrichtigung stammte vom Erdbebenfrühwarnsystem Shake Alert, einem Kooperationsprojekt des United States Geological Survey mit Partnern wie der University of California in Berkeley. Zur Prognose wurden die sogenannten Primärwellen eines Bebens herangezogen. Sie sind schneller als die zerstörerischen eigentlichen Erdstöße und für Menschen nicht spürbar. 800 seismische Sensoren in Kalifornien registrierten diese geologische Warnung und erlaubten die Benachrichtigung der Bevölkerung.

Sekunden können einen großen Unterschied machen, wenn Menschen sich in Sicherheit bringen müssen. Doch für größere Sicherheitsmaßnahmen reicht das nicht aus. Und je näher man sich am Epizentrum befindet, desto kürzer ist die Vorwarnzeit.

Längere Vorwarnung durch GPS

Eine neue Studie im Fachjournal "Science" legt nun nahe, dass es schon deutlich früher Vorzeichen gibt. Die beiden Forscher Quentin Bletery and Jean-Mathieu Nocquet analysierten dazu große Mengen von GPS-Positionsdaten. Die zeitliche Veränderung der GPS-Koordinaten von über 3.026 seismischen Messstationen vor großen Erdbeben ergab Auffälligkeiten, die sich als Vorläufer von Erdbeben interpretieren lassen.

Konkret betrachteten die Forscher fast hundert verschiedene Erdbeben mit einer Stärke von mindestens sieben auf der Richterskala. Bei 90 von ihnen ermittelte das automatisierte Beobachtungsprogramm sich langsam beschleunigende Bewegungen im Vorfeld. Diese fanden entlang geologischer Verwerfungen wie dem Japangraben statt. Dort war bereits vor dem Tohoku-oki-Erdbeben von 2011 ein Gleiten der Kontinentalplatten beobachtet worden.

Eine Nadel zeichnet Erschütterungen auf ein Blatt Papier.
Die Aufzeichnungen eines Seismografen an einem Forschungsinstitut in Magurele, Rumänien. Zu sehen sind die Nachwirkungen eines Bebens vom 14. Februar 2023 einen Tag später.
Inquam Photos/Octav Ganea via REUTERS

Vorzeichen schlecht verstanden

Dass es bei großen Erdbeben vorab langsame Bewegungen der Landschaft gibt, legten also bereits frühere Ergebnisse nahe. Doch die genauen Zusammenhänge sind unklar, manchmal zeigten sich diese Rutschungen einige Zeit früher, manchmal fehlten sie ganz. Bislang schien es nicht so, als ließe sich diese Information für ein Frühwarnsystem nutzen.

Die neue Studie nährt nun solche Hoffnungen. Bei einzelnen Erdbeben war der beobachtete Effekt zwar äußerst schwach, doch die Häufung ist deutlich. Das Team wandte seine Methode auch bei 10.000 willkürlich gewählten Zeiträumen an, die nicht im Zusammenhang mit Erdbeben stehen. Dort zeigten sich nur in 0,3 Prozent der Fälle eine vergleichbare Bodenbewegung.

Der Nachteil der Methode ist, dass sie bislang nur im Nachhinein anwendbar ist, wenn der Ort und die Geometrie der Erdbebenwellen bekannt ist. Das spricht eher gegen eine Verwendung als Frühwarnsystem. Dennoch könnte der neue Zugang bereits bestehende Warnsysteme verbessern. Um wirklich eine verlässliche Vorwarnung zu erlauben, braucht es mehr Messstationen mit größerer Genauigkeit. (Reinhard Kleindl, 20.7.2023)