Entstehung, Gefährdung und Messung - Erdbeben

Starke Erdbeben fordern so viele Todesopfer wie kaum eine andere Naturkatastrophe. Doch wie entstehen sie? Wo gibt es die meisten Erdbeben und was sagt die Magnitude aus?

Wie genau dadurch Erdbeben zustande kommen und wo die Gefahr am größten ist, erklärt Verena Leyendecker im Video:

Die Platten können dabei aneinander vorbeidriften, sich aufeinander zu- oder voneinander wegbewegen.

Ein Beispiel für das Vorbeidriften von Platten ist der St. Andreas Graben in Kalifornien, der sich über 1000 Kilometer die amerikanische Westküste entlangzieht.

Beim Auseinanderdriften von kontinentalen Platten entsteht ein Graben. Beim Auseinanderdriften von zwei ozeanischen Platten entsteht dagegen ein Gebirge. Ein Beispiel dafür ist der Mittelatlantische Rücken, auf dem sich Island gebildet hat.

Driften die Platten aufeinander zu, falten sich entweder beide Platten zu einem Gebirge auf (Himalaya) oder die schwerere Platte schiebt sich unter die leichtere (Subduktion).

Stoßen die Platten zusammen oder verkeilen sich ineinander, entsteht Spannung. Wird diese zu groß, dann löst sie sich mit einem Ruck im Inneren der Erde. Ein Erdbeben entsteht. Dieser Ruck breitet sich vom Erdbebenherd (Hypozentrum) in Wellen in alle Richtungen aus.

Die meisten Erdbebenherde befinden sich in 5 bis 20 Kilometern Tiefe. Tiefere Beben gibt es an sogenannten Subduktionszonen, wo sich eine Erdplatte unter die andere schiebt. Je flacher das Beben ist, desto höher ist die Intensität. Je tiefer das Beben, desto weiter kann es wahrgenommen werden.

Der Bereich, wo die Wellen an die Erdoberfläche treffen, wird als Epizentrum bezeichnet. In der Regel sind die Schäden umso größer, je näher sich der Erdbebenherd am Epizentrum befindet. Liegt das Epizentrum im Meer, so können Tsunamis ausgelöst werden.

Neben der Plattenverschiebung als Ursache können Erdbeben auch durch Vulkanismus oder durch Menschen entstehen, zum Beispiel beim Abbau von Rohstoffen.

Anhand geophysikalischer Daten und historischer Beben lässt sich abschätzen, wie hoch die Erdbebengefahr ist. Die meisten und stärksten Erdbeben gibt es an den Plattengrenzen.

Am größten ist das Risiko entlang des Pazifischen Feuerrings. Dies ist ein Vulkangürtel, der den Pazifik umgibt. Zu ihm gehören die Pazifikküsten Süd- und Nordamerikas sowie Länder wie Japan, die Philippinen, Indonesien und Neuseeland. Ebenfalls stark betroffen sind Teile von China, über den Iran und die Türkei bis nach Südeuropa.

Sehr starke Erdbeben mit einer Magnitude größer als 8 gibt es durchschnittlich jedes bis jedes zweite Jahr. Beben der Stärke 3 sind in der Regel kaum und unter 2,5 gar nicht mehr von Menschen spürbar.

In Europa ist Südosteuropa besonders gefährdet. Am höchsten ist das Risiko in der Türkei, sowie in Griechenland, Albanien, Rumänien, Kroatien und Italien. Ebenfalls besteht im Süden Spaniens und Portugals sowie auf Island eine erhöhte Erdbebengefahr.

Besonders gefährdete Zentren sind Istanbul, Neapel, Bukarest und Athen. Besonders in Istanbul ist ein schweres Erdbeben längst „überfällig“. Die Gefahr für die Bewohner dieser in den Erdbebengebieten liegenden Städte erhöht sich zusätzlich aufgrund einer wenig erdbebensicheren Bausubstanz.

Eine interaktive Gefährdungskarte für Europa gibt es hier.

Die Erdbebengefahr in Deutschland ist verglichen mit anderen Regionen dieser Erde eher gering und erst recht im Vergleich zur Erdbebengefahr in Südosteuropa. Dennoch gibt es auch bei uns immer wieder Erdbeben. Dies liegt daran, dass sich die Afrikanische Platte langsam gegen die Eurasische Platte schiebt.

Betroffen sind in Deutschland vor allem die Niederrheinische Bucht, die Schwäbische Alb sowie der äußerste Südwesten Baden-Württembergs. Schwächere Beben kann es auch am Alpenrand sowie in Teilen von Sachsen und Thüringen geben, dort liegt der Schwerpunkt im Vogtland.

Laut einer Analyse des Deutschen GeoForschungs Zentrums (GFZ) ist beispielsweise in der Niederrheinischen Bucht etwa alle 100 bis 300 Jahre mit einem Beben der Stärke 5,5 zu rechnen. Ein Beben der Stärke 6,5 ist etwa alle 1000 bis 3000 Jahre möglich.

Die Schäden der Beben in Deutschland waren auch aufgrund einer guten Bausubstanz meistens gering. Allerdings gibt es Ausnahmen: Am 13. April 1992 erschütterte das sogenannte Erdbeben von Roermond mit der Magnitude 5,9 die Niederlande und den Westen Deutschlands. Es gab Verletzte und erheblichen Sachschaden.

Hier eine Auflistung der stärksten Beben in der jüngeren Vergangenheit:

Erdbeben werden bei uns auch durch menschliche Eingriffe wie Sprengungen, Bohrungen oder im Bergbau ausgelöst. Auch diese sind deutlich spürbar und können Schäden anrichten. So wurde im Jahre 2003 ein Erdbeben durch den Steinkohlebergbau ausgelöst.

Das stärkste jemals aufgezeichnete Erdbeben ist das Beben von Valdivia in Chile im Jahr 1960. Es war so heftig, dass sich die Gestalt ganzer Gebiete veränderte. Schätzungen zufolge wurden etwa 2 Millionen Menschen obdachlos. Die vergleichsweise geringe Anzahl von Todesopfern ergibt sich aufgrund von zahlreichen Vorbeben, durch die die Menschen gewarnt waren.

Die heftigsten Beben in der jüngeren Vergangenheit sind 2011 in Japan, 2005 in Indonesien und 2010 in Chile. Das Beben von Japan gilt als eine der größten Naturkatastrophen. Durch Erdbeben, Tsunami und der Havarie des Kernkraftwerks in Fukushima kamen mehr als 20.000 Menschen ums Leben.

Gleich mehrere gewaltige Erdstöße haben am 6. Februar 2023 den Südosten der Türkei und den Norden Syriens erschüttert. Es gab mehr als 50.000 Todesopfer, allein in der Türkei waren rund 20 Millionen Menschen von den Auswirkungen betroffen.

Das stärkste Beben ereignete sich mit einer Magnitude von 7,8. Sein Epizentrum war in der Nähe von Kahramanmaras. Ein weiteres folgte mit einer Magnitude von 7,5 mit dem Zentrum bei Elbistan. Es folgten zahlreiche Nachbeben. In der Region grenzen zwei der größten Kontinentalplatten, die Afrikanische und die Eurasische Platte, aneinander. 

Noch mehr Todesopfer als das Erdbeben in der Türkei forderte 2010 ein Erdbeben in Haiti, wo bei einer Magnitude von 7,0 mehr als 200.000 Menschen ums Leben kamen.

Im Jahre 2008 ereignete sich in Sichuan in China ein Beben der Magnitude 7,9 mit etwa 70.000 Todesopfern. In der von Pakistan verwalteten Region Kaschmir waren nach einem Erdbeben der Magnitude 7,6 ca. 73.000 bis 88.000 Tote zu beklagen.

Die Stärke von Erdbeben wird in Magnituden angegeben. Das ist die seismische Energie, die bei einem Erbeben am Erdbebenherd direkt freigesetzt wird. Zur Messung dienen Seismografen, die die Bodenbewegung durch Seismogramme aufzeichnen.

Die Magnitude ist logarithmisch. Eine Zunahme der Magnitude um 1 entspricht einer Vergrößerung der Bodenbewegung und somit einer Vergrößerung des Ausschlags im Seismografen um den Faktor 10.

Die Energie erhöht sich bei einer Zunahme der Magnitude um 1 sogar um das 32-fache. Das heißt, ein Erdbeben der Stärke 7 setzt etwa 32-mal so viel Energie frei, wie ein Beben der Stärke 6, und etwa 1000-mal so viel wie ein Beben der Stärke 5. Das stärkste bisher aufgezeichnete Erdbeben (1960 in Chile) hatte eine Magnitude von 9,5.

Die Schäden, die ein Erdbeben verursacht, hängen jedoch nicht nur von der Magnitude ab. Weitere Faktoren sind:

Nach einem Beben kursieren unterschiedliche Angaben zur Stärke. Dies hängt zum Beispiel vom Standort des Seismografen, aber auch von der Messmethode ab.

Früher wurde die Erdbebenstärke oft als Richter-Magnitude („auf der Richterskala“) angegeben. Dazu wurde der Ausschlag an einem Seismografen gemessen und mittels Rechenvorschrift in die Richterskala umgerechnet.

Allerdings gilt diese Skala nur für einen maximalen Abstand von 600 Kilometern zum Erdbebenherd und ist auf den Untergrund von Kalifornien genormt.

Statt der Richterskala ist heute die Moment-Magnituden-Skala (MMS, Mw) am gebräuchlichsten. Unter anderem wird diese vom oft zitierten United States Geological Survey (USGS) genutzt. Wenn diese beispielsweise M7.5 melden, wie beim Erdbeben 2023 in der Türkei geschehen, ist damit die Moment-Magnituden-Skala gemeint.

Die Moment-Magnituden-Skala gibt am besten wieder, wie hoch die freigesetzte Energie insgesamt ist und das unabhängig vom Standort der Messstation. Sie unterscheidet sich insbesondere bei stärkeren Erdbeben deutlich von der Richterskala.

Manche Erdbebendienste geben allerdings noch weitere Magnituden wie Oberflächenwellenmagnituden oder Raumwellenmagnituden an. Zudem kann sich eine zunächst angegebene Stärke aufgrund von weiteren Messungen mit der Zeit anpassen.