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Taifun veränderte Erdbebenaktivität

Falschfarben-Satellitenbilder vom Taimali-Einzugsgebiet im Südosten Taiwans. Rot zeigt eine bewachsene Oberfläche und grau eine brachliegende Oberfläche mit freiliegendem Gestein bzw. Schutt. Der Unterschied ist auf die verstärkte Hangerosion durch den Taifun Morakot zurückzuführen. Die Sedimentfahne am Delta des Einzugsgebiets in den Pazifischen Ozean zeigt den fortschreitenden Export erodierter Masse, die für die lokale Entlastung der Kruste verantwortlich ist. Dies hat zu einer Veränderung in der Tiefe und Häufigkeit von Erdbeben in der Region geführt. (Abb.: LANDSAT-7 / NASA, JPL)
Falschfarben-Satellitenbild vom Taimali-Einzugsgebiet im Südosten Taiwans im Juni 2009 vor dem Taifun. Rot: bewachsene Oberfläche, grau: brachliegende Oberfläche (Abb.: LANDSAT-7 / NASA, JPL).
Falschfarben-Satellitenbild vom Taimali-Einzugsgebiet im Südosten Taiwans im August 2009 nach dem Taifun Morakot. Rot: bewachsene Oberfläche, grau: brachliegende Oberfläche (Abb.: LANDSAT-7 / NASA, JPL).
Die erhöhte Massenverlagerung durch die Erosion des Taifuns und die Ablagerung in den niederen Gebieten, führt dort zu einer erhöhten seismischen Aktivität (Abb.: Philippe Steer, Universität Rennes).

Die Erde steht ständig unter Spannung. Ab und an entlädt sich diese in schweren Erdbeben, zumeist ausgelöst durch die Bewegung von tektonischen Platten. Es gibt jedoch einen Einflussfaktor, der bislang wenig beachtet war: Intensive Erosion kann die Erdbebenaktivität (Seismizität) einer Region vorübergehend deutlich ändern. Das haben Forschende des Deutschen GeoForschungsZentrums GFZ gemeinsam mit internationalen Kolleginnen und Kollegen jetzt in Taiwan nachgewiesen. Sie berichten darüber in der Fachzeitschrift Scientific Reports.

Die Insel im westlichen Pazifik ist ohnehin eine der tektonisch aktivsten Regionen der Welt, da die Philippinische Platte mit der Eurasischen Platte kollidiert. Vor elf Jahren erreichte der Taifun Morakot die Küste Taiwans. Dieser tropische Wirbelsturm gilt als einer der schlimmsten in der Geschichte Taiwans. Innerhalb von nur drei Tagen im August 2009 fielen dreitausend Liter Regen pro Quadratmeter. Zum Vergleich: In Berlin und Brandenburg fallen im Schnitt rund 550 Liter pro Quadratmeter in einem Jahr. Die Wassermassen verursachten Überschwemmungen und zahlreiche massive Erdrutsche. Mehr als 600 Menschen starben, der wirtschaftliche Schaden belief sich auf umgerechnet rund drei Milliarden Euro.

Das internationale Team um Erstautor Philippe Steer von der Universität Rennes in Frankreich werteten die Erdbebentätigkeit nach diesem Erosionsereignis statistisch aus. Ihre Analysen ergaben, dass es in den zweieinhalb Jahren nach dem Taifun Morakot wesentlich mehr kleinräumige und flache Erdbeben gab als zuvor und dass diese Veränderung nur in dem Gebiet auftrat, das umfangreiche Massenverluste aufwies. GFZ-Forscher und Letztautor Niels Hovius sagt: „Wir erklären diese Veränderung der Seismizität durch eine Zunahme der Krustenspannungen in geringer Tiefe, weniger als 15 Kilometer, in Verbindung mit der Oberflächenerosion.“ Die zahlreichen Erdrutsche hätten enorme Lasten bewegt, Flüsse das Material aus den verwüsteten Regionen transportiert. „Die fortschreitende Beseitigung dieser Last verändert den Zustand der Spannungen im oberen Teil der Erdkruste so stark, dass es zu mehr Erdbeben in geologischen Verwerfungen kommt“, erläutert Hovius.

So genannte aktive Gebirgsketten, wie es sie in Taiwan gibt, sind durch „Überschiebungen“ im Untergrund geprägt. In der Regel ist es der fortwährende Druck der sich bewegenden und verhakten Erdkrustenplatten, der zum Bruch führt. Die so entstandenen Erdbeben wiederum verursachen oft Hangrutschungen und verstärkte Erosion. Die Arbeit der GFZ-Forschenden und ihrer Kolleginnen und Kollegen zeigt jetzt erstmals, dass auch der umgekehrte Weg möglich ist: Massive Erosion beeinflusst die Seismizität – und das in geologisch extrem kurzer Zeit. Niels Hovius: „Oberflächenprozesse und Tektonik sind in einem geologischen Wimpernschlag miteinander verbunden.“ Der Forscher weiter: „Erdbeben gehören zu den gefährlichsten und zerstörerischsten Naturgefahren. Ein besseres Verständnis der Erdbebenauslösung durch die Tektonik und durch externe Prozesse ist entscheidend für eine realistischere Einschätzung der Erdbebengefährdung, insbesondere in dicht besiedelten Regionen.

Originalstudie: Steer, P., Jeandet, L., Cubas, N., Marc, O., Meunier, P., Simoes, M., Cattin, R., Shyu, B.H., Mouyen, M., Liang, W.-T., Theunissen, T., Chiang, S.-H., Hovius, N., 2020.  Earthquake statistics changed by typhoon-driven erosion. Scientific Reports, DOI: 10.1038/s41598-020-67865-y

Wissenschaftlicher Kontakt:
Prof. Niels Hovius
Leiter Sektion Geomorphologie
Helmholtz-Zentrum Potsdam
Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
Telegrafenberg
14473 Potsdam
Tel.: +49 331 288-28810
Email: niels.hovius@gfz-potsdam.de

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