Erdbeben-Szenario für deutsche Großstadt

GFZ modelliert, was bei einem schweren Erdbeben in der Nähe von Köln zu erwarten ist – Beitrag zur „Risikoanalyse im Bevölkerungsschutz 2019“ für Bundestag.

Was passiert, wenn es in der Nähe von Köln ein schweres Erdbeben gibt? Mit diesem Szenario befasst sich die "Risikoanalyse im Bevölkerungsschutz 2019", deren Bericht kürzlich dem Deutschen Bundestag vorgelegt wurde (Drucksache 19/23825). In dem 125 Seiten starken Dokument hat eine Expertengruppe auf Grundlage umfangreicher Forschungsarbeiten detailliert aufgelistet, mit welchen Auswirkungen bei solch starken Bodenbewegungen zu rechnen ist. Was in Deutschland meist nur von Fernsehbildern und Medienberichten aus anderen Ländern bekannt ist, ist das Ergebnis einer computergestützten numerischen Modellierung eines starken Erdbebens in der Nähe der Millionenstadt Köln: Erschütterungen des Bodens, beschädigte und zerstörte Häuser, blockierte Straßen, viele Verletzte und Tote.

Dem Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ und seinen Forschenden kam bei dieser Analyse eine zentrale Rolle zu. Das GFZ hatte die Aufgabe, die durch ein solches Erdbeben hervorgerufenen Bodenbewegungen zu modellieren und mögliche Schäden am Gebäudebestand der Stadt zu quantifizieren. Hierzu wurden insbesondere neue geophysikalische Modelle für die Niederrheinische Bucht entwickelt, um den Einfluss der oberflächennahen Schichten des Untergrunds auf die Bodenbewegungen abzuschätzen. Die Forschenden erstellten ein "Gebäude-für-Gebäude"-Modell der Stadt, um die Anzahl und Anfälligkeit der Gebäude quantifizieren zu können, die von dem Erdbeben betroffen sein könnten.

Ein Erdbeben in der Niederrheinischen Bucht mit einer Stärke von 6,5, wie es für das zugrundeliegende Szenario angenommen wurde, liegt durchaus im Bereich des Möglichen. Der GFZ-Experte für historische Erdbeben, Gottfried Grünthal, sagt: "Statistische Analysen zeigen, dass in der Niederrheinischen Bucht etwa alle hundert bis dreihundert Jahre mit einem Beben der Stärke 5,5 zu rechnen ist. Mit einem Beben der Stärke 6,5 ist etwa alle 1000 bis 3000 Jahre zu rechnen.“

Marco Pilz, Wissenschaftler der GFZ-Sektion Erdbebengefährdung und dynamische Risiken, beschreibt die fiktive Ausgangssituation: „In einer Tiefe von nur wenigen Kilometern kommt es in der Niederrheinischen Bucht am Erftsprung zu einem tektonischen Bruch. Nur Sekunden später erreichen die Erdbebenwellen die Oberfläche und die nahgelegene Stadt Köln. Der Untergrund beginnt zu wackeln, Gebäude knarzen und stürzen teilweise ein, Straßen werden durch herabfallende Trümmer blockiert. Eine gute Kenntnis der lokalen Untergrundbedingungen hat uns gezeigt, dass diese unbedingt für eine genaue Modellierung der Erschütterungen berücksichtigt werden müssen.“

Aufbauend darauf lässt eine gebäudebezogene Schadensbewertung erwarten, dass in der Stadt Köln mit großen Auswirkungen zu rechnen ist. „Gebäude mit älterer Bausubstanz werden voraussichtlich besonders betroffen sein, so dass die Verteilung der Gebäudeschäden im Stadtgebiet recht heterogen sein könnte“, ergänzt Cecilia  Nievas, Wissenschaftlerin aus derselben Sektion. „Von den geschätzten 170.000 Wohngebäuden in der Stadt könnten nach unseren Berechnungen mehr als 10.000 mäßige bis schwere Gebäudeschäden erleiden.“

Die weiteren Auswirkungen beispielsweise auf Versorgungseinrichtungen sind schwieriger zu beurteilen und benötigen detaillierte Untersuchungen: Wie viele Krankenhäuser sind betroffen, welche Kapazitäten für die Behandlung der Verletzten verbleiben, und wie gut dringt die Notfallversorgung in die betroffenen Regionen vor? GFZ-Forscher  Pilz: „Obwohl wir vom GFZ einen großen Teil zu dieser Risikoanalyse beigetragen hatten, war das Bemerkenswerte an der Zusammenarbeit die Einbeziehung vieler Expert*innen sowie verschiedener Bundesbehörden, Landesbehörden, der Bezirksregierung, der betroffenen Kreise, der Städte und, wenn man so will, der ‚Betroffenen‘ wie Feuerwehr, THW, Eisenbahnen und Energieversorger. Alle haben zusammengearbeitet, von ganz oben bis hinunter auf die lokale Ebene. Sektionsleiter Fabrice Cotton fügt  hinzu: „Das war ein sehr produktiver Informationsaustausch. Die Ausarbeitung solcher Szenarien ist wichtig, denn sie liefern ein wirksames Instrument für den Dialog mit den Behörden und für das Verständnis ihrer Bedürfnisse bei der Planung von Hilfsmaßnahmen. Solche Übungen können ebenso dazu beitragen, einen Gesamtüberblick über die vollständige seismische Risikokette (von der Physik des Bebens bis zu den Auswirkungen) zu bekommen und an der Schnittstelle zwischen verschiedenen Wissenschaftsdisziplinen (z.B. hier zwischen Seismologie und Bauingenieurwesen) zu arbeiten.“

Wissenschaftliche Studie dazu: Pilz, M., Nievas, C., Prehn, K., Razafindrakoto, H., Schorlemmer, D., Weatherill, G., & Cotton, F. (2020). Seismic risk analysis in Germany: an example from the Lower Rhine Embayment. Potsdam, GFZ German Research Centre for Geosciences, 149 p., https://doi.org/10.2312/GFZ.b103-20026

Bundestagsbericht:https://dip21.bundestag.de/dip21/btd/19/238/1923825.pdf


Wissenschaftliche Ansprechpartner*innen:

Dr. Cecilia Nievas (idealerweise Englisch)
Wissenschaftlerin
Sektion2.6 - Erdbebengefährdung und dynamische Risiken
Helmholtz-Zentrum Potsdam
Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
Telegrafenberg
14473 Potsdam
Tel.: +49 331 288-27506
E-Mail: cecilia.nievas@gfz-potsdam.de

Dr. Marco Pilz (Deutsch und Englisch)
Wissenschaftler
Sektion 2.6 - Erdbebengefährdung und dynamische Risiken
Helmholtz-Zentrum Potsdam
Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
Telegrafenberg
14473 Potsdam
Tel.: +49 331 288-28661
E-Mail: marco.pilz@gfz-potsdam.de 

Weitere Meldungen

Ehrung von Prof. Onno Oncken mit einem wissenschaftlichen Kolloquium

DEUQUA Logo mit Mammut und Friedenstaube

DEUQUA 2022 Konferenz am GFZ

PAW Logo

Postdoc Appreciation Week

Gebäude im Winter aufgenommen, Isaac Newston Institut

Simons Stipendium für Dr. Monika Korte

Die Verteilung der seismischen Stationen auf einer Karte der Region.

Wie tief schläft der Eifel-Vulkanismus?

Geomagnetisches Feld im die Erde. Weltraum mit Sternen, Erde mit Animation herum

GFZ Film unter den Finalisten des Earth Futures Festivals 2022

Strahlungsgürtel der Erde: Hochenergetische Teilchen modelliert um die Erde. Die Teilchen sind ringförmig

Neue Population von Teilchen in den Strahlungsgürteln der Erde

Die teilnehmenden GFZ Mitarbeiter als Gruppenfoto

2. proWissen-Lauf in Potsdam mit erfolgreicher Teilnahme von GFZ-Mitarbeitenden

Die Gruppe am ersten Arbeitstag.

Neue Gesichter am GFZ – Beginn des Ausbildungsjahres 2022/2023

abgeholzter Wald neben einer Straße

Mehr als 90 Prozent der Abholzung der Tropenwälder ist auf die Landwirtschaft…

Gruppenfoto: Menschen auf der Dachterrasse eines Hauses

2. Internationales Symposium der Internationalen Assoziation für Geodäsie

Foto eines Bergs mit darüber gelegter Skizze des geologischen Profils.

Wie mächtig sollte Ton als Wirtsgestein für ein Endlager sein?

Weiße Punkte unterschhiedlicher Dicke in hexagonalem Muster auf schwarzem Grund.

Synthese von hexagonalem SiGe-Halbleiter mittels hohem Druck und hoher Temperatur

Erdrutsch an einem Abhang direkt an einer Siedlung mit kleinen Häusern.

Erdrutsche bedrohen zunehmend die armen Städte der Welt

In einem Aquarium vermengen sich verschieden farbige Flüssigkeiten. Ein Kind sieht zu.

Aufholen nach Corona: GEOtogether bringt Schüler:innen Freude am gemeinschaftlichen…

Eine Frau und ein Mann stehen auf einer Bühne und halten gemeinsem ein Bild mit einer eingefärbten Landkarte der Türkei.

Vier Jahrzehnte gemeinsame türkisch-deutsche Erdbebenforschung

Egon Althaus um einen Tisch sitzend mit Kollegen draußen im Freien auf einem Projekt

Wir trauern um Egon Althaus (1933-2022)

Ausgetrockneter Stausee.

Überschwemmungen und Dürreperioden nie dagewesenen Ausmaßes

Zeichnung eines fiktiven, historischen Tauchbootes.

Elf Kurzforschungsaufenthalte mit Beteiligung des GFZ gefördert

Bohrplattform auf dem See Junin with mehreren Personen

Tropische Gletscher folgten dem Rhythmus der Ausdehnung des Inlandeises auf der…

Schematische Darstellung des VECTOR-Projektes: Ein großer Pfeil mit verschiedenen Ebenen - von Erdoberfläche bis in den Untergrund.

Effizientere Rohstoff-Exploration in Europa

Hoby Razafindrakoto

Projekt zum Aufbau eines seismologischen Labors in Madagaskar von Dr. Razafindrakoto…

3D Erde digital in der Nacht

Open-Earth-Monitor zur Nutzung von open-source Umweltdaten startet

Der von Überflutung zerschnittene Damm der Steinbachtalsperre in der Eifel.

Hochwasserrisikomanagement nach dem Eifel-Hochwasser im Juli 2021

Gruppenbild der Cermak7 Konferenz vor dem Museum Barberini in Potsdam.

Internationale Wärmestromkonferenz und Workshop in Potsdam

Castor Platform im Ozean. Ruhige See.

Befüllung von geologischen Gaslagerstätten: Ursachenforschung beim wichtigsten Ereignis…

Menschen sitzen in einem Raum auf Stühlen im Kreis.

GFZ PhD-Days

Jeffrey Perez steht vor dem Logo der Tagung

Zwei GFZ-Forschende nehmen an der 71. Lindauer Nobelpreisträgertagung teil

Junge Frau steht mit Urkunde in der Hand in einer Halle vor dem Schriftzug EAGE

Best Paper Award für Evgeniia Martuganova

Vier Personen halten einen großen goldenen Schlüssel vor einem Wohnhaus

Wohnraum für Gastwissenschaftler:innen

zurück nach oben zum Hauptinhalt