Vor fast 20 Jahren, am 10. Juli 1996, verursachte ein massiver Steinschlag, dass 80.000 Tonnen Granit auf einen beliebten Pfad in der Nähe der Happy Isles im Yosemite-Nationalpark stürzten. Der Steinschlag erzeugte einen Luftstoß, der mit einer Geschwindigkeit von mehr als 400 Kilometern pro Stunde ausbrach und 1000 Bäume umstürzte, die ein Naturzentrum beschädigten, eine Brücke und einen Imbiss zerstörten - und einen Wanderer tötete und mehrere andere verletzte.
Steinschläge passieren in Yosemite etwa 60 bis 70 Mal im Jahr, haben aber normalerweise eine offensichtliche Ursache. Ein Wintersturm ist durchgeblasen oder es gab ein Erdbeben. Aber manche, wie der Zwischenfall mit den Happy Isles, passieren an schönen, klaren Sommertagen ohne ersichtlichen Grund. Jetzt sagen zwei Wissenschaftler, dass sie wissen, was hinter diesen Steinschlägen steckt - es ist das warme, sonnige Wetter.
„In Yosemite gibt es viele Steinschläge, weil die Klippen so groß und steil sind“, sagt Greg Stock, Parkgeologe von Yosemite. Und mit mehr als 4 Millionen Besuchern pro Jahr stellen diese Steinschläge eine klare Gefahr dar. „Wir haben Glück gehabt“, sagt er, denn in 150 Jahren sind nur etwa 15 Menschen an den Folgen von Steinschlägen gestorben.
Stock hat sich bemüht, die Steinschlaggefahr im Park zu verringern und Gebäude und Orte zu verlegen, an denen sich Wanderer oder Besucher möglicherweise abseits von Klippen versammeln, die zu unerwartetem Steinschlag führen können. Aber er hat auch daran gearbeitet zu erklären, warum die Steine überhaupt fallen.
Die Steine in Yosemite können sich in riesigen Platten ablösen. Während des Kletterns im Park bemerkte Stock eine dieser großen Platten mit einer Dicke von 4 bis 6 Zoll und einer Breite von 13 Fuß. Es war immer noch am höchsten und tiefsten Punkt des Felsens befestigt, aber in der Mitte war es etwa zehn Zentimeter voneinander entfernt. "Ich dachte, das wäre eine gute Instrumentierung." Um den Prozess besser zu verstehen, überwachten Stock und Brian Collins vom US Geological Survey im kalifornischen Menlo Park diese Platte dreieinhalb Mal Jahre mit einem Instrument, das sie entworfen haben und das sie Crackmeter nennen.
Das Gerät sieht ein wenig aus wie ein Scherenheber und zeichnet die Größe des Risses auf, der sich von Stunde zu Stunde und von Tag zu Tag geändert hat, manchmal sogar um 0, 4 Zoll pro Tag. Als die Sonne am Morgen aufging und die Lufttemperatur anstieg, erhitzte sich der Fels und dehnte sich von der Klippe aus, stellten Stock und Collins fest. In der Nacht, wenn die Temperatur abkühlte, kühlte sich der Fels ab und zog sich in Richtung der darunter liegenden Klippe zurück. "Jeden Tag fanden wir diese Bewegung", sagt Stock.
"Darüber hinaus gibt es ein saisonales Signal", sagt er. Die Platte würde sich im Sommer schrittweise nach außen und im Winter nach innen bewegen. Und von Jahr zu Jahr "öffnete sich der Riss nach und nach", sagt er.
Diese ständige Hin- und Herbewegung destabilisiert die Platte. "Irgendwann wird der Stein nicht mehr unterstützt und bricht in einem Steinschlag ab", sagt Stock.
Ein Foto von einem Steinschlag im Oktober 2010 im Yosemite-Nationalpark. (Tom Evans) Normalerweise ist der Auslöser dafür etwas Erkennbares, wie ein massiver Niederschlag. Aber die Hitze des Tages kann ausreichen, um eine Platte endgültig zum Bruch zu bringen, sagen Stock und Collins. Als das Team das Muster vergangener Steinschläge im Park durchsuchte, stellte es fest, dass etwa 15 Prozent in den heißesten Monaten des Jahres und zu den heißesten Tageszeiten auftraten. Das ist mehr als das Doppelte, was zufällig zu erwarten wäre, berichtet das Team in Nature Geoscience .
„Wir glauben, dass dieser Prozess… wahrscheinlich fast überall im Yosemite-Tal stattfindet und dieser Prozess kann für diese ansonsten mysteriösen Steinschläge verantwortlich sein, die an diesen warmen, klaren Tagen auftreten, an denen man keinen Steinschlag erwarten würde“, sagt Stock.
Die Gesteinsarten, die in Yosemite vorkommen, sind auf der ganzen Welt sehr verbreitet, und die dortigen Granitbrüche treten auch bei anderen Gesteinsarten auf, stellt der Geologe Stephen Martel von der Universität von Hawaii in Honolulu fest. Diese Art von Studie sei „sehr wichtig, um die Steinschläge besser verstehen zu können“, sagt er.
Natürlich fehlen in diesem geologischen Puzzle noch Teile. Martel untersucht derzeit, wie Regenwasser zum Beispiel zum Wachstum von Rissen im Gestein beitragen kann. Aber diese Gesteinsarten zu studieren, kann schwierig sein, bemerkt er. Eine der klassischen Methoden, um zu verstehen, was mit einem Riss passiert, besteht darin, einen Stein zu treten oder ihn mit einem Hammer zu schlagen. Das resultierende Geräusch kann einem Geologen Hinweise darauf geben, was im Inneren vor sich geht. Aber eine solche Aktion gegen Platten wie Stocks Klettergelände "könnte das Ganze zum Scheitern bringen", sagt Martel, "und schon kann es losgehen."
Temperaturbedingte Steinschläge wie in Yosemite könnten in Zukunft noch gefährlicher werden, merkt Valentin Gischig vom Schweizerischen Kompetenzzentrum für Energieforschung im Begleitkommentar an. Er schreibt: "Mit der Erwärmung des Klimas in den kommenden Jahrzehnten könnten thermisch bedingte Steinschläge für die Gefährdungsbeurteilung und die Klippenerosion noch wichtiger werden."
