Stellen Sie sich eine 100-Millionen-Tonnen-Masse aus Gestein, Erde, Schlamm und Bäumen vor, die 30 Meilen von einer Großstadt entfernt von einem Berg herunterrutscht, und niemand weiß, dass dies erst Tage später geschah.
Dies war der Fall, nachdem der Taifun Morakot im Jahr 2009 Taiwan getroffen hatte und in den südlichen Regionen der Insel innerhalb von 24 Stunden etwa 30 cm Niederschlag abgab. Bekannt als der Xiaolin-Erdrutsch, der nach dem Dorf benannt ist, das er getroffen und vernichtet hat, hat der dicke Teppich von Trümmern, den er zurückgelassen hat, 400 Menschen erstickt und einen nahe gelegenen Fluss verstopft. Obwohl nur eine Autostunde außerhalb der überfüllten Stadt Tainan gelegen, wussten die Beamten zwei Tage lang nichts über den Erdrutsch.
"So nah dran zu sein und nicht zu wissen, dass etwas Katastrophales passiert ist, ist einfach unglaublich", bemerkt Colin Stark, Geomorphologe am Lamont-Doherty Earth Observatory (LDEO). Aber jetzt können wir mithilfe der Seismologie in Echtzeit über solche Ereignisse berichten. Die letzte Woche in Science veröffentlichten Forschungsergebnisse von Stark und Hauptautor Göran Ekström, einem LDEO-Seismologen, zeigen, dass Wissenschaftler, die mit Daten des Global Seismographic Network ausgestattet sind, nicht nur punktgenaue Daten liefern können wo ein großer Erdrutsch aufgetreten ist, kann aber auch aufzeigen, wie schnell sich die aufgewühlte Masse bewegte, wie lange sie auslief, ihre Ausrichtung in der Landschaft und wie viel Material sich bewegte.
All dies kann aus der Ferne erfolgen, ohne den Erdrutsch zu besuchen. Darüber hinaus kann dies im Gegensatz zu den langwierigeren Methoden, die normalerweise zur Schätzung der Eigenschaften eines Erdrutschs verwendet werden, schnell durchgeführt werden. In der Vergangenheit mussten Wissenschaftler darauf warten, dass Berichte über einen Erdrutsch zurückgefiltert wurden. Einmal alarmiert, suchten sie nach Fotos und Satellitenbildern der Folie. Wenn sie konnten, koordinierten sie - lange nach dem Ereignis - Ausflüge zur Erdrutschzunge, um die Masse des gestörten Gesteins abzuschätzen.
Mit der neuen Methode lassen sich Erdrutscherkennungen und -charakterisierungen in Einklang bringen mit der Art und Weise, wie Wissenschaftler Erdbeben derzeit aus der Ferne verfolgen. Genauso wie Seismometer zittern, wenn Energie von einem starken Beben auf ihre Standorte trifft, können Seismologen den genauen Ort, die Tiefe und die Richtung des Brechens sowie die während des Bebens freigesetzte Energiemenge und die Art der entlang gleitenden Fehlertektonikplatten bestimmen Seismometer bewegen sich während eines Erdrutsches. Das Zittern ist nicht das frenetische Zucken, das normalerweise in Seismographen von Erdbeben oder Explosionen zu sehen ist - die Signaturen sind lang und gewunden.
Ekström und seine Kollegen haben viele Jahre damit verbracht, Unmengen von seismischen Daten nach ungewöhnlichen Signaturen zu durchsuchen, die nicht auf typische Erdbeben zurückzuführen sind. Bisher wurde bei ihren Arbeiten zu seismischen Signaturen in tektonisch toten Grönland eine neue Art von Erschütterungen klassifiziert, die als „Gletschererdbeben“ bezeichnet wurden. Die Entstehung der jüngsten Untersuchungen zu Erdrutschen lässt sich jedoch auf den Taifun Morakot zurückführen.
Nach dem Sturm auf Taiwan bemerkte Ekström etwas Seltsames auf den globalen seismischen Karten - ihre Wackelbewegungen zeigten an, dass sich irgendwo auf der Insel eine Ansammlung von Ereignissen ereignet hatte, von denen jedes ein Erdbeben der Stärke 5 überschritt. „Anfangs hatte keine andere Agentur die vier Ereignisse, die wir gefunden hatten, entdeckt oder lokalisiert, sodass es sehr wahrscheinlich war, dass wir etwas Besonderes entdeckt hatten“, erklärte Ekström. Einige Tage später begannen Nachrichtenberichte über Erdrutsche - einschließlich des Monsters, das durch Xiaolin fegte - einzudringen und bestätigten, was die Wissenschaftler über die Quelle der Ereignisse vermuteten.
Ein Blick in die Trümmer von Taiwans Xiaolin-Erdrutsch. (Foto von David Petley) Ausgestattet mit seismischen Daten des Xiaolin-Erdrutschs entwickelten die Autoren einen Computeralgorithmus, um nach verräterischen seismischen Signaturen großer Erdrutsche in früheren Aufzeichnungen zu suchen. Nachdem Ekström und Stark Informationen von den 29 größten Erdrutschen der Welt zwischen 1980 und 2012 gesammelt hatten, begannen sie, seismische Wellenenergien und -amplituden zu dekonstruieren, um mehr darüber zu erfahren.
Die Leitprinzipien hinter ihrer Methode lassen sich auf Newtons drittes Bewegungsgesetz zurückführen: Für jede Handlung gibt es eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion. „Wenn zum Beispiel Stein von einem Berghang fällt, ist der Gipfel plötzlich heller“, erklärt Sid Perkins von ScienceNOW . Der Berg „springt aufwärts und vom fallenden Felsen weg und erzeugt anfängliche Bodenbewegungen, die sowohl die Größe des Erdrutschs als auch seine Fahrtrichtung anzeigen.“
Wenn Ekström und Stark alle Analysen durchgehen, stellen sie fest, dass unabhängig davon, ob der Erdrutsch von einem ausbrechenden Vulkan oder einem mit Regenwasser gesättigten Steilhang ausgelöst wurde, die Erdrutscheigenschaften von der Länge des Berges abhängen, der abgebrochen ist, um den Erdrutsch auszulösen. Diese Konsistenz deutet auf bisher schwer fassbare Grundprinzipien hin, die das Verhalten von Erdrutschen bestimmen und Wissenschaftlern helfen, zukünftige Gefahren und Risiken von Pistenausfällen besser einzuschätzen.
Für diejenigen, die Erdrutsche studieren, ist das Papier aus einem anderen Grund wegweisend. David Petley, Professor an der britischen Durham University, schreibt in seinem Blog: „Wir haben jetzt eine Technik, mit der große Erdrutsche automatisch erkannt werden können. Da diese häufig in sehr abgelegenen Gebieten vorkommen, werden sie häufig nicht gemeldet. “
Petley, der sich mit Erdrutschdynamik befasst, hat eine Begleitarbeit zu Ekströms und Starks Arbeit geschrieben, die ebenfalls in Science veröffentlicht wurde und ein wenig Perspektive auf die neuen Ergebnisse bietet. Er merkt an, dass „die Technik derzeit große, schnelle Erdrutsche um eine Größenordnung überzeichnet, was erhebliche Arbeit erfordert, zum Beispiel mit Satellitenbildern, um die falsch-positiven Ereignisse herauszufiltern. Dennoch öffnet es den Weg zu einem echten globalen Katalog von Gesteinslawinen, der das Verständnis der Dynamik von Hochgebirgsregionen verbessern wird. Es kann auch die Echtzeit-Erkennung von großen, Tal blockierenden Erdrutschen ermöglichen und ein Warnsystem für gefährdete Gemeinden stromabwärts darstellen. “
Vor- und Nachansichten von Erdrutschen, die 2010 am Siachen-Gletscher im Norden Pakistans abrutschten. (Bild über Science / Ekström und Stark) Die Erkenntnisse, die durch die Methode von Ekström und Stark gewonnen wurden, sind an einem bemerkenswerten Beispiel für einen Erdrutsch zu sehen, der 2010 in Nordpakistan stattfand. Satellitenbilder des Trümmerstroms, der sich auf den Flanken des Siachengletschers ausbreitet, lassen darauf schließen, dass das Ereignis durch ausgelöst wurde eine, vielleicht zwei Episoden von Pistenversagen. Ekström und Stark zeigen jedoch, dass die Trümmer innerhalb weniger Tage von sieben großen Erdrutschen abrutschten.
„Menschen sehen selten große Erdrutsche. Sie sehen in der Regel nur die Nachwirkungen “, bemerkt Ekström. Doch dank ihm und seinem Mitautor können Wissenschaftler auf der ganzen Welt jetzt schnell einen ersten Blick werfen.
