Sektion 2.6: Erdbebengefährdung und Spannungsfeld

Sektionsleiter: Prof. Dr. Fabrice Cotton

Der Weg zu einer sicheren und gegenüber Naturgefahren resistenteren Gesellschaft erfordert die Weiterentwicklung von Methoden zur seismischen Gefährdungsanalyse. Das Ziel der Sektion ist es modernste Verfahren und Modellen zur verbesserten Beurteilung der probabilistischen seismischen Gefährdung bereitzustellen. Unsere Aktivitäten werden durch folgende Herausforderungen getragen:

  • Jüngste dramatische Ereignisse (z. B. die Erdbeben in Haiti, 2010; Tohoku 2011; Nepal 2015) haben gezeigt, dass wir gerade erst zu verstehen beginnen, wie sich tektonische Störungen verhalten. Um zukünftige Erdbebenszenarien zu definieren, müssen wir unsere wissenschaftliche Vorstellungskraft weiterentwickeln, hochmoderne, physik-basierte geomechanische Modelle erstellen und neue Paradigmen etablieren, die auf den neuesten Forschungsergebnissen basieren. In den nächsten Jahrzehnten werden seismische Ereignisse, die wenig Einfluss auf Dörfer und kleinere Städte haben, auf städtische Agglomerationen mit mehreren Millionen Menschen treffen. Wir konzentrieren uns daher auf Studien, die Mega-Städte betrachten und entwickeln hierzu probabilistische seismische Gefährdungsbeurteilungen, die die spezifischen Eigenschaften von städtischen tektonischen Störungen und Becken berücksichtigen ("Urban Fault Observatories").
  • Der exponentielle Zuwachs seismologischer Daten bietet neue Möglichkeiten die Abhängigkeit von Bodenbewegungen in Bezug auf Herkunft, Weg und Standorteffekten zu verstehen. Mit der Entwicklung von Breitband-Simulationsplattformen bewegen wir uns hin zu simulations‑basierter Gefährdungsabschätzung. Unser Ziel ist es diese Simulationen in seismische Gefährdungsstudien zu integrieren sowie physik-basierte Modelle und datengesteuerte Bodenbewegungs-Modelle zu entwickeln. Wir untersuchen ebenfalls wie die Reduzierung von Unsicherheiten möglichst effektiv erreicht werden kann, z.B. durch optimales Monitoring und geotechnische Untersuchungen, oder durch Entwicklung von speziellen Bodenbewegungsmodellen für Gebiete mit moderater und geringer Seismizität (z. B. West- und Zentraleuropa).

  • Für verschiedene Naturgefahren wurden verschiedene Verfahren vorgeschlagen, um Gefahren probabilistisch zu beschreiben und deren epistemische Unsicherheiten zu untersuchen (Unsicherheit aufgrund des Mangels an Wissen). Wir müssen die Stärken und Schwächen dieser neuartigen Ansätze für die Bewertung von epistemischen Unsicherheiten und Gefahrenwahrscheinlichkeiten testen und bewerten. Diese Unwägbarkeiten müssen untersucht, an die Entscheidungsträger und Erdbeben-Bauingenieure kommuniziert und von diesen verstanden werden.
  • Energiegewinnung und Speicherung im Untergrund wird in Zukunft weiter zunehmen. Darüber hinaus ist die sichere Langzeitlagerung von nuklearen Abfällen eine zentrale Herausforderung für diese und zukünftige Generationen. Wir stellen für kritische (oberflächennahe und unterirdische) Infrastrukturen ortsabhängige probabilistische seismische Gefährdungsanalysen bereit. Dabei kombinieren wir klassische Ansätze mit dem physik-basierten Konzept, das die Kritikalität des krustalen Spannungszustandes und dessen räumlich-zeitliche Evolution bewertet.

  • Die Bereitstellung von Produkten und Instrumenten reicht nicht aus. Wir müssen ebenso die Erklärung, Verbreitung und Lehre unserer Forschungsergebnisse verstärken. Die Identifizierung und Weiterentwicklung der Schnittstellen zwischen Geowissenschaften, Ingenieurwissenschaften, Mathematik und Informatik ist dabei ein wichtiger Punkt. Schnelle Simulations- und Visualisierungswerkzeuge für Gefährdung, Vulnerabilität und Risiko sind erforderlich, um eine integrierte Bewertung der Konsequenzen zukünftiger Erdbeben zu erzielen. Diese gemeinsame Vision getragen von Forschern, Ingenieuren, Entscheidungsträgern und der Gesellschaft wird dazu beitragen, die zentralen Forschungsfragen zu identifizieren und besser für induzierte und natürliche Naturgefahren vorzubereiten zu sein.

 

Kontakt

Foto Prof. Dr. G. Grünthal

Prof. Dr. Fabrice Cotton

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