Neuer Ansatz zur Computermodellierung könnte das Verständnis von Megathrust Erdbeben verbessern

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Jahre bevor das verheerende Erdbeben von Tohoku im Jahr 2011 die japanische Küste erschütterte, begann sich die Erdkruste in der Nähe des Erdbebens zu bewegen. Forscher der University of Texas at Austin verwenden Computermodelle, um zu untersuchen, ob winzige Erschütterungen, die in der Nähe des Ortes entdeckt wurden, mit der Katastrophe selbst in Verbindung gebracht werden können.

Die Forschung könnte dazu beitragen, das Verständnis der Wissenschaftler für die Kräfte zu verbessern, die Megathrustbeben – die weltweit stärkste Art von Erdbeben – antreiben und die Bewertung der Erdbebengefahr zu verbessern. Die Studie wurde in der Zeitschrift Earth and Planetary Science Letters veröffentlicht.

Hauptautor Thorsten Becker, Professor an der UT Jackson School of Geosciences und Forscher am University of Texas Institute for Geophysics, sagte, dass es sich um die erste umfassende Studie handele, die Veränderungen in der kaum wahrnehmbaren Tremoraktivität vor dem Tohoku-Megathrustbeben nachweise.

Vorher – Nachher – Satellitenvergleich des Gebietes, dass 2011 von der Tsunamikatastrophe nach dem Erdbeben getroffen wurde. (Quelle: DLR.de / 2011)

“Der Teil der Kruste, der sich in der Nähe der Stelle befindet, die schließlich gebrochen ist, ändert den Spannungszustand ein paar Jahre vor dem Ereignis”, sagte Becker. “Indem wir dies demonstrieren, ergänzen unsere Arbeiten Studien zur Krustenverformung und unser Verständnis der Kräfte, die Erdbeben verursachen.”

Während die Position der Erschütterungen Fragen über ihren möglichen Zusammenhang mit dem Beben aufwirft, sagte Becker, dass es im Moment ungewiss ist, ob die beiden Ereignisse zusammenhängen. Die seismische Signatur der Erschütterungen hilft jedoch, ein Computermodell zu entwickeln, das helfen könnte, den Zusammenhang zu entschlüsseln. Diese neue Computermodellierungstechnik ermöglicht es Wissenschaftlern, ein vierdimensionales Bild der Erdkruste und der Wechselwirkungen zwischen tektonischen Platten zu erstellen, das veranschaulicht, wie sich die Kräfte, die auf die Störung einwirken, mit der Zeit ändern.

Nach der Eingabe der seismischen Daten entsprach das Modell den Beobachtungen, wie sich die Platte in den Jahren vor und nach dem Erdbeben verformt hat. So konnten die Wissenschaftler Rückschlüsse auf die Art der Kräfte an der Plattengrenze ziehen, dem Punkt, an dem eine Platte in den heißen, viskosen Mantel der Erde eintaucht. In dieser halbgeschmolzenen Schicht schmelzen und verhalten sich feste Gesteine auf unerwartete Weise, so dass das Verständnis der Dynamik der Schicht helfen könnte, den Zusammenhang zwischen dem Druck entlang einer Störung vor und nach einem schweren Erdbeben zu bestimmen.

Die neue Forschung ist deshalb von Bedeutung, weil das Modell ursprünglich mit einem anderen Datensatz entwickelt wurde: Mit geodätischen Informationen über die Form der Erdoberfläche. Durch die Gewinnung ähnlicher Ergebnisse mit verschiedenen Datensätzen – seismische Wellen und Veränderungen der Form des Planeten – können Wissenschaftler eine größere Sicherheit über die Genauigkeit von Erdbebenmodellen haben.

Becker ist der Ansicht, dass mit der richtigen Forschung und Unterstützung fortschrittliche Computermodelle eingesetzt werden können, um die Physik von Erdbeben zu untersuchen und möglicherweise zu verbesserten Prognosen zu gelangen.

Derzeit können die Wissenschaftler bestenfalls Gefährdungskarten bereitstellen, die bekannte Erdbebenzonen und eine ungenaue Wahrscheinlichkeit eines Erdbebens in den kommenden Jahrzehnten aufzeigen. Mehr darüber zu wissen, wann und wo ein solches Beben – auch innerhalb weniger Jahre – auftreten könnte, würde eine deutliche Verbesserung der derzeitigen Erdbebenprognosen bedeuten und Behörden und Industrie vielleicht genügend Zeit geben, sich auf ein solches Ereignis vorzubereiten.


Veröffentlichung: Thorsten W. Becker et al, Stress change before and after the 2011 M9 Tohoku-oki earthquakeEarth and Planetary Science Letters (2018).  DOI: 10.1016/j.epsl.2018.09.035 

Quelle: off. Pm der University of Texas at Austin

Titelbildunterschrift: Das Erdbeben und der Tsunami von Tohoku, das am 11. März 2011 die japanische Küste heimsuchte, forderten mehr als 15.000 Menschenleben. Forscher der University of Texas at Austin leiten die Entwicklung von Computermodellen, die unser Verständnis für die Kräfte, die solche verheerende Erdbeben verursachen, verbessern können. (Quelle: Douglas Sprott)


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Pia Gaupels

Gründerin bei GeoHorizon
Pia Gaupels, *86, Bibliotheksinformationsstudium an der TH Köln von 2007-2010. Studiert seit 2014 an der Universität Münster Geowissenschaften. Der Schwerpunkt liegt auf Planetare Geologie und Geoinformationswissenschaften. 2015 gründete Sie die Seite Geohorizon. Sie ausgeprägte Fähigkeiten in der Bild- und Videobearbeitung und arbeitet seit 2018 wieder als Bibliothekarin.