Die diesmalige Tagung der International Association for Seismology and Physics of the Earth’s Interior (IASPEI) wurde von 30. 7. bis 4. 8. 2017 gemeinsam mit der International Association of Geodesy (IAG) abgehalten. Entsprechend fand eine Vielzahl von gemeinsamen Vortragsveranstaltungen statt.

Hauptthemen der IASPEI-Tagung waren diesmal:

  1. Strong-Motions, Lithosphärenverformung und Krustendynamik
  2. Bruchzonendeformation und Herdmechanismen
  3. Early Warning Systems
  4. Induzierte und ausgelöste Beben
  5. Historische Erdbeben und Archivierung von Seismogrammen
  6. Planetare Seismologie
  7. Globales Geodätisches System (GGOS)
  8. Schwerefeld und Erdrotation
  9. Satellitengeodäsie

An der Tagung (IASPEI, IAG) nahmen 1075 Personen (723 IASPEI, 352 IAG) aus 60 Ländern teil.

Das Hauptthema befasste sich naturgemäß mit dem Erdbeben in Kobe am 17.1.1995, also vor 22 Jahren. Es ereignete sich um 5:47 Ortszeit, zu einem Zeitpunkt also, an dem die meisten Einwohner noch zu Hause waren. Das mag ein Glück gewesen sein, aber das Beben führte dennoch zu mehr als 6.000 Todesopfern, Züge entgleisten, der Hafen wurde überspült und die Hochstraße durch Kobe kippte um.

Konservierte Nojima-Bruchzone vom Erdbeben im Jahr 1995 im Freilichtmuseum auf Awaji Island.

Wie sich in den Beiträgen zeigte, waren viele Beobachtungen mit sehr langen Zeiträumen gekoppelt. Das soll heißen, dass Erdbeben mit vergleichbarem Ausmaß (M > 8) alle paar 100 Jahre in der Nähe des letzten Epizentrums auftreten. Damit entzieht sich solch ein Ereignis der Wissensweitergabe, - vergleichbar mit Österreich, wenn auch hier die Auswirkungen aufgrund der geringeren Magnituden geringer, aber nicht vernachlässigbar, sind. Aber selbst solch ein „kleineres“ Erdbeben hätte in Österreich finanziell wesentliche Einbußen zur Folge.

Ein weiteres Indiz für eine erhöhte Erdbebengefährdung dürfte die erhöhte Deformationsrate darstellen, was eigentlich selbstverständlich ist, kann aber nicht deutlich genug immer wieder betont werden. Je höher also die Deformationsrate ist, desto geringer ist die durchschnittliche Wiederkehrperiode vergleichbarer Erdbeben. Damit ist eine deutliche Verbindung zur Geodäsie gegeben, die zuletzt bei der IASPEI-Tagung zu einer neuen Sub-Commission „Seismo-Geodesy“ führte.

Konservierte Nojima-Bruchzone 2

Induzierte Erdbeben waren auch ein wesentlicher Bestandteil der Vorträge und Poster. Hier stellte sich wieder die Frage, ob diese in Erdbebengefährdungskarten berücksichtigt werden sollen, wie dies oft angedacht wird. Lenhardt meint, dass dies nicht der Fall sein sollte, da sonst die Industrie ihre Produktionspläne über Jahrzehnte hinaus bekannt geben müsste, wozu sie selber nicht im Stande ist, da dies auch vom jeweiligen (und sich ständigen ändernden) Marktpreis des geförderten Rohstoffs abhängig ist. Bekannterweise korreliert ja die Seismizität mit der Produktion.

Mehrere Vorträge widmeten sich dem Thema des seismischen Ereignisses am 5.8.2014 in Klerksdorp in Südafrika, das auch stark genug war in Österreich registriert werden zu können (die ZAMG registriert ab Magnitude 4,5 weltweit alle Ereignisse und analysiert diese, denn es könnte sich ja um einen Atomtest handeln). Interessant ist, dass damals das Erdbeben in 8 - 10 km Tiefe angesiedelt wurde, während der tiefste Abbau sich in „nur“ in 3.600 m Teufe befindet, also nicht weit weg vom aktiven Bergbau. Nun liegt die Herdtiefe bei 3.900 m (so ergibt dies ein Vorbeben der Magnitude 3,6), also nur mehr wenige 100 m vom aktiven Bergbau entfernt. Damit liegt ein Zusammenhang mit dem aktiven Bergbau nicht mehr fern, wie dies ursächlich vermutet wurde, aber von den Betreibern bestritten wurde. Nun wird bis Ende des Jahres in die Bruchzone gebohrt, um weitere Informationen über das Beben zu erlangen.

Der Vortragende von Brasilien berichtete über die dortigen mit Talsperren assoziierbaren Beben, die sich nicht mit der Geologie in Einklang bringen ließen. Bernard Dost aus den Niederlanden zeigte auf, dass aus den Registrierungen der Vielzahl der dort eingesetzten Messgeräte deutliche Änderungen in den Abnahmegesetzen (< 10 km r-2, > 10 km mit r-1) beobachtet werden konnten, was der Theorie bei Herdtiefen bis 4 km entspricht. Michelle Grobbelaar aus Südafrika berichtete über die Korrelation von Ladungsmengen militärischer Kampfstoffe mit registrierten Schwinggeschwindigkeiten, die interessanterweise sehr schlecht waren. Ähnliche Beobachtungen wurden auch im Bergbau und bei Felssturzereignissen in Österreich gemacht. Hierbei dürfte der lokale Untergrund bzw. Gesteinsaufbau eine dominante Rolle spielen.

Erdbeben-Stoßdämpfer für den Port Liner

Die Subduktion der Lithosphäre war ebenfalls ein extrem wichtiges Thema. „Slow Slip“ war diesmal das Thema, das sich mit „langsamen Beben“ befasste, die so an und für sich keine sind. Wir bezeichnen diese ja als „Kriechen“, also Deformation die über viele Jahre eintritt und nicht plötzlich, denn das wäre dann ein Erdbeben. Slow Slip lässt sich hauptsächlich durch geodätische Beobachtungen von Satelliten beobachten. Dies wird sich zu den interessantesten Forschungsgebieten in der Erdbebenforschung entwickeln, da ein Großteil der Verformung der Erdkruste duktil, also ohne Erdbeben erfolgt. Defizite in der Gesamtrechnung der Verformung („geodätisch“ minus „seismisch“) können also auf potenzielle „seismische“ Bereich hinweisen, wenn auch die Eingrenzung des konkreten Zeitraums nie praktische Relevanz im Sinne des Zivilschutzes und Evakuierungen erreichen wird. Dafür können diese Informationen langfristigen Planungen und der Errichtung von Bauwerken dienen.

Thorne Lay präsentierte Nachweise, dass es zu „Intraplate Plate“ (also Brüchen senkrecht zu erwartenden Verschiebungen kommen kann) - Erdbeben kommen kann, die letztlich zu Mega-Earthquakes Anlass geben können. Diese Intra-Plate Quakes (M > 7 – 8) können Anzeichen für massive Erdbeben sein, die sich dann in den folgenden Monaten oder Jahren ereignen können. Den letzten beiden starken Erdbeben in Mexiko kommt somit eine besondere Bedeutung zu.  
Ein weiterer Mechanismus für starke Beben wurde wieder präsentiert: Die Ursache wird nun „HOF“ (high oceanic feature) genannt. Damit ist eine Rauhigkeit („Seamount“) am Ozeanboden gemeint. Diese Erkenntnis hilft jedoch nichts, da sich bei einer Plattenbewegung von 4 cm/a ein Zeitraum von weit über 10.000 Jahren für das Eintreten eines solchen Bebens ergibt.

Ein weiteres Thema „die Dehydrierung“ des Erdmantels fand auch erstaunliches Interesse. Damit ist die Subduktion der ozeanischen Platten gemeint, die an ihrer Oberfläche natürlich mit Wasser saturiert sind. Im Laufe der Subduktion ermöglicht diese Saturierung an der Oberkante der ozeanischen Platte eine Verringerung der Reibung, und die Platte gleitet unter die andere („creep“). Dann wird eine Zone erreicht, die diese Bedingung nicht mehr erfüllt, und der Plattenkontakt beginnt zu blockieren. Dies stellt den Anfang des Druckaufbaues eines großen Bebens, welches aber nun noch Jahrzehnte auf sich warten lassen kann.

Dazu kommt, dass die „Prozessgeschwindigkeiten“ der Erdplatten (cm/Jahr) um viele Größenordnungen geringer sind als bei der Bewegung der Wetterfronten (km/h), und somit bleibt eine Größenordnung der Ungenauigkeit, welches eine Vorhersage im erwarteten Sinn (Tage – Monate) im Rahmen der physikalischen Möglichkeiten nicht möglich macht.

Mit der Auslösung von Registrierungen befasste sich ebenfalls ein Beitrag, der die PGA/PGV (Verhältnis der Beschleunigungen zu den Schwinggeschwindigkeiten) nutzte. Dies ist für Frühwarnsysteme (Earthquake Early Warning System, EEWS) notwendig. Wichtig ist dabei, auf das Datenformat zu achten, denn SEED-Daten sind aufgrund des großen „Headers“ der Datensätze für ein EEWS nicht geeignet.

Einige Vorträge befassten sich auch mit dem Thema der Auslösung von Erdbeben durch die Gezeiten. Diese Idee wurde bereits 1855 von Alexis Perrey geäußert. Sie konnte wieder nicht bestätigt werden, obwohl heute viel mehr und viel bessere Daten zur Verfügung stehen. Man kann sie also als „gesichert“ ablehnen.

Christa Hammerl hielt in der Session „Historical and macroseismological studies of earthquakes“ den eingeladenen Vortrag „The Innsbruck earthquake of 22nd December 1689“. Überhaupt war diese Session sehr gut besucht, behandelte sie doch auch die Art und Weise, wie in China und Japan Historische Erdbebenforschung durchgeführt wird.

Kobe Earthquake Memorial Musuem

Diese Session wurde von „Preservation and usage of analog seismogram archives“ gefolgt. Hieraus resultierte auch eine IASPEI-Resolution, die auf die Wichtigkeit der Sicherung historischer Seismogramme und Stationsbücher hinweist. Diese Daten stellen einen wertvollen Schatz an Information aus dem Vor-digitalen Zeitalter dar, der immerhin 80 – 90 Jahre abdeckt. Die Hebung dieses Schatzes bedarf eines relativen großen Aufwands, erweitert aber den Horizont der Erdbebeninformation wesentlich. Aus diesem Grund wird an der digitalen Sicherstellung der alten Seismogramme an der ZAMG gearbeitet. Lenhardt bot dem IASPEI-Generalsekretär an, als Verbindungsstelle zu dienen, um weltweit die Archive zu erfassen, um Synergien in der Auswertungserfahrung gewinnen zu können. Weltweit dürfen zig-Millionen historischer Seismogramme mehr oder weniger fachgerecht gesammelt worden sein. Jetzt geht es um das Einscannen (die Werte variieren hier von 400 bis 1200 dpi, Formate sind TIFF und JPG, Hintergrundbeleuchtung ist ein Vorteil) und im nächsten Schritt können diese erst digitalisiert werden, um digitale Wellenformen zu erhalten, welche letztlich unter Berücksichtigung der Gerätecharakteristiken analysiert werden können. Als software wird Teseo2 (INGV) und SeisDig verwendet.

Klima: Ice Sheet Modelling (ISSM) mit Satellitenaufnahmen (INSAR) zeigte dass das Schmelzen der Gletscher rund um Grönland zu einem „uplift“ (wegen der Isostasie = Schwereausgleich; weniger Auflast durch Eis führt zu einer Aufwölbung der Erdkruste) führt, was wiederum zu einer Senkung des Meeresspiegels im angrenzenden Bereich führt. Weltweit führt dies aber dennoch zu einer Erhöhung des Meeresspiegels im mm/a-Bereich. Während der Nordpol (Grönland) 265 Gt pro Jahr verliert (das aber nun laufend), beschleunigt sich das Abschmelzen der Eismassen in der Antarktis (dzt. 147 Gt/a).

Da sich Wetterkapriolen häufen werden, wird auch die Satellitenerfassung von ständigen Bodenveränderungen schwieriger, da die Korrekturen durch die veränderlichen Wetterbedingungen unterhalb der Ionosphäre ständig berücksichtigt werden müssen.

Die nächste Tagung der IASPEI findet anlässlich der Generalversammlung der International Union for Geodesy and Geophysics (IUGG) in Montreal 2019 statt.

Vorher treffen sich die Delegierten der IASPEI anlässlich der Generalversammlung der Europäischen Seismologischen Kommission in Malta 2018, die die wichtigste Kommission der IASPEI darstellt.

Wolfgang Lenhardt
(IASPEI-Vertreter Österreich)