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Hintergrund: Das japanische Erdbeben-Frühwarnsystem

Shô ga nai

  • Gafik, Epizentrum vom Beben 2011 (Quelle: SWR - Screenshot aus der Sendung) Erdbeben gefährden ganz Japan

(... da kann man nichts machen) gilt als geflügeltes Wort, gerade wenn es in Japan um Erdbeben geht. Seit Jahrhunderten leben die Japaner mit der Gefahr, dass Erdbeben jederzeit und überall ihr gesamtes Hab und Gut, das Leben ihrer Lieben einfach verschlingen.

In dem Roman Nihon Shinbotsu (Japan sinkt) von Sakyo Komatsu (1973) wird das Land nach einem Riesenbeben vom Meer verschlungen. 2006 wurde dieses Szenario in einem vielbeachteten Katastrophendrama neu verfilmt.

Japan wurde zwar bisher von Katastrophen nicht verschlungen, doch die Bilder vom 11. März 2011 gingen um die Welt: Meter hohe Tsunami–Wellen reißen ganze Hafenstädte weg, die Hochhäuser in Tokio schwanken und mehrere Blöcke des Kernkraftwerks Fukushima lösen sich in Kernschmelzen auf.

Tohoku-Oki Erdbeben 2011

  • Flutwelle (Quelle: SWR - Screenshot aus der Sendung) Die Tsunami-Welle im März 2011



Ort: 38.322 °N und 142.369 °E, 130 km östlich von Sendai und 370 km nordöstlich von Tokio

Tiefe: 24, 4 km, Megathrust Erdbeben (großes Beben im Überschiebungsbereich von Platten)

Stärke: 9.0 Magnitude (Richter Skala)

Offiziell heißt es das „große Beben vor der Ostküstes des Tohoku Gebietes in Jahr 2011“ und ist seitdem eines der am besten beobachteten und dokumentierten Erdbeben überhaupt. Tohoku (Nordosten) ist die Bezeichnung für den nordöstlichen Teil der Hauptinsel Honshu.

Am 11. März 2011 um 14:46 Uhr Ortszeit ereignete sich dort das schwerste, je in Japan gemessene Erdbeben. Es gibt gerade einmal vier Erdbeben in den letzten 100 Jahren, die mit dem Japan–Beben 2011 vergleichbar sind: Kamtschatka 1952, Chile 1960, Alaska 1964 und Sumatra 2004.

Das Epizentrum des Tohoku–Oki Bebens lag 70km von der Küste entfernt. Innerhalb von 72 Stunden nach dem ersten Beben wurden 250 Erschütterungen der Magnitude >5 gemessen, die bis nach Tokio zu spüren waren.

Die Bebenserie löste zwei weitere Katastrophen aus. Ein bis zu 10 Meter hoher Tsunami verwüstete eine Küstenfläche von 470 km². Obwohl das Tsunami–Warnsystem funktioniert hatte, kostete die Katastrophe etwa 25.000 Menschenleben. Südlich von Sendai verursachten das Beben und der Tsunami die Atomkatastrophe von Fukushima mit der Kernschmelze in drei Reaktoren und der radioaktiven Kontamination der Umgebung des Kraftwerkes.

  • Flutwelle (Quelle: SWR - Screenshot aus der Sendung)

    Wassermassen spülen ganze Orte weg

  • Verwüstung (Quelle: SWR - Screenshot aus der Sendung)

    Japan 2011: Erdbeben und Tsunami verwüsten große Teile der Küstenregion

Katastrophenwarnung in Japan

  • Handy (Quelle: SWR - Screenshot aus der Sendung) Handys empfangen Erdbebenwarnungen

Wiederholt waren Naturkatastrophen in Japan der Auslöser für technologische Entwicklungen, die letztendlich dann wieder der Warnung vor neuen Katastrophen dienten. Beispiel: der Taifun Vera im September 1959: Völlig überraschend traf der Wirbelsturm eine Bucht in der Nähe von Nagoya und tötete dort 5000 Menschen. Da die ersten Ausläufer des Taifuns die Stromkabel gekappt hatten, konnten die Menschen in der Bucht damals nicht über Radio gewarnt werden.

Nach dem Sturm wurde das damals neuartige, batteriebetriebene Transistorradio von Sony zum Verkaufshit und das Kofferradio damit zum ersten mobilen Frühwarnsystem, mit dem Warnungen überall über Radio empfangen werden konnten. Nach Kobe wurde nun auch ein Erdbeben–Frühwarnsystem entwickelt, indem man das bereits in den 90er Jahren weit entwickelte japanische Mobiltelefonsystem mit hochmoderner Erdbeben-Sensortechnik koppelte.

Die Zentrale der Erdbebenwarnung

  • Erdbebenzentrale (Quelle: Michael Hänel _ Pressefoto) In der Erdbebenzentrale des Japanischen Wetterdienstes JMA im Zentrum von Tokio. Seit 2008 ist diese Behörde für das Erdbeben-Frühwarnsystem zuständig

Erst um 2000 war jedoch die Technologie serienreif, um aus ersten Daten, die von einem landesweiten Netz von 4000 Messstellen ermittelt werden (den leichten P-Wellen der Beben), mittels angeschlossener Großrechner die genaue Uhrzeit des Bebenanfangs, die Tiefe, die Stärke, den Ort und die Intensität des Hauptbebens (S-Wellen) zu errechnen. 2007 begann der Testbetrieb.

Der Japanische Wetterdienst JMA ist seither die Zentrale der Erdbebenfrühwarnung in Japan. Das Frühwarnsystem 緊急地震速報 (Kinkyū Jishin Sokuhō) erbrachte im Testjahr 2008 Vorwarnzeiten zwischen 5 und 58 Sekunden. Diese Zeit reichte aus, um Atomreaktoren abzuschalten, Schnellzüge zu stoppen, die Daten an der Tokioter Börse zu speichern und ein Warnsignal auf Computer und Handys zu schicken. Auch der japanische Sender NHK hat seither ein automatisches System, das Erdbebenwarnungen ins laufende Programm einblendet.

Die Herausforderung für den Betreiber JMA liegt darin, hier sehr viele Daten praktisch ohne menschliche Kontrolle zu beschaffen, zu analysieren, zu verarbeiten und eine daraus automatisch generierte Warnung möglichst zuverlässig zu den Betroffenen zu schicken, sodass nur die Menschen im Umfeld des jeweiligen Bebens gewarnt werden. Mit ca. 5% Fehlalarmen wird gerechnet.

Erdbebenforschung und erdbebensicheres Bauen

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Erdbebenforschung und erdbebensicheres Bauen (05:42 min)

Um die Erdbebenforschung voranzutreiben sollen direkt in der Bruchzone, 7.000 Meter unter der Meeresoberfläche, Sensoren eingebracht werden um die Wahrscheinlichkeit großer Beben genauer berechnen zu können. Auch im Bereich des erdbebensicheren Bauens gibt es Weiterentwicklungen. (Quelle: W wie Wissen (das Erste) vom 04.02.2012)

Die Erdbeben-Pagode

  • Pagode (Quelle: SWR - Screenshot aus der Sendung) Pagoden sind wegen der gesteckten Holzteile erdbebensicher

Pagoden sind die Türme in buddhistischen Tempelanlagen. Die älteste Pagode ist die des Horyu Tempels in Nara. Die einzelnen Teile der hölzernen Pagoden sind nur ineinandergesteckt, kunstvoll verbunden durch sogenannte Nuki. Alles sitzt auf dem Mittelschaft, dem Shinbashira, auf den alle Etagen aufgesteckt wurden. Im Erdbebenfall bricht nichts ab, weil alles flexibel ist. Die Pagode schwankt nur, stürzt aber nicht um. Es gibt keine Aufzeichnungen, dass zum Beispiel eine bis zu 50 Meter hohe fünfstöckige Pagode bei einem Erdbeben eingestürzt wäre. Die Bauweise der Pagoden gibt Anregungen auch für den Bau von Hochhäusern und Fernsehtürmen bis in unsere Tage.

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Alter Pagoden als Vorbild für erdbebensicheres Bauen (04:35 min)

(Quelle: nano (3sat) vom 22.06.2011)

Wann kommt das nächste Megabeben?

  • Tokyo Sky Tree (Quelle: Michael Hänel _ Pressefoto) Tokyo Sky Tree wird mit 634 Metern der höchste Fernsehturm der Welt sein. Da in Japan zumeist digitales Fernsehen über Antenne abgestrahlt, wird der Sky Tree auch der wichtigste Sendemast für künftige Erdbeben-Warnungen des Staatssenders NHK sein.

Das Tohoku–Oki Beben überraschte die Fachwelt mit seiner unerwarteten enormen Stärke und einer ausgedehnten Bruchzone von wenigstens 250 Kilometern. Die unterseeischen Verwerfungen der Pazifischen Platte nördlich von Tokio galten bis 2011 als gut erforscht und gerade nicht als Kandidaten für die große Katastrophe.

Mit dem Ereignis im Jahr 2011 haben sich auch die Vorstellungen vom Ablauf von Megabeben grundlegend geändert. Überall in Ländern an Plattenrändern werden in den Folgejahren Studien in Auftrag gegeben, um das Risiko von sogenannten Megathrust Beben, also großen Beben im Überschiebungsbereich von Platten, zu ermitteln. Seismologen mussten nach dem 11. März 2011 feststellen, dass viele Erkenntnisse gerade über den Verlauf von Megabeben sich als falsch herausgestellt hatten. Auch die vom Beben erzeugte Energiemenge wurde bisher unterschätzt.

Viele Jahren lang wurden in Japan große Beben vor allem südlich von Tokio erwartet. In Gebieten recht nah an der Küste zwischen Tokio und Osaka, entlang der philippinischen Plattengrenze, Tokai, Tonankei und Nankei (zwischen Tokio und Osaka), wurde das Beben erwartet, das in Tokio zu schweren Verwüstungen führen würde.

Auch hier zwang das Beben von 2011 zum Umdenken, zum Neuanfang in Sachen Erdbeben-Erwartung. Das Motto heißt jetzt für Forschung und Regierung: Vorbereiten auf das Überraschende, Unerwartete. Praktisch jeder Ort in Japan ist von Erdbeben bedroht, und es gibt keine Risikolevel hoher oder niedriger Art für bestimmte Regionen.