Tsunamis mit Infraschall "hören" Frühwarnsystem wird in Chile getestet
Auf dem Gipfel der Zugspitze gibt es ein Tsunami-Frühwarnsystem für Europa. Im Jahr 2021 soll es erstmals in einem Erdbeben-Gefahrengebiet getestet werden - und zwar an der Küste Chiles.
Ursprünglich wollte Michael Bittner vom Schneefernerhaus auf der Zugspitze für das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt das Klima in der oberen Atmosphäre beobachten. Als 2004 der verheerende Tsunami im Indischen Ozean zahlreiche Küstenregionen Südostasiens verwüstete, erzählten ihm Kollegen, dass Elefanten die herannahende Riesenwelle gehört hätten, bevor sie zu sehen war. Augenzeugen aus verschiedenen Regionen berichteten nach der Katastrophe, einige Tiere seien unruhig geworden und in höhere Gebiete geflohen. Deshalb vermuteten Bittners Kollegen, die Elefanten hätten den Schall des Tsunamis gehört und wären so gewarnt worden.
Japanisches Erdbeben sogar auf Zugspitze gemessen
Das tausende Kilometer entfernte Erdbeben in Japan vor der Küste Fukushimas war auch in Bayern noch zu spüren. Nach Angaben des Bayerischen Landesamtes für Umwelt hat sich am 11. März 2011 der Boden im Freistaat um mehrere Millimeter bewegt. Menschen konnten die Erschütterungen nicht spüren, die hochempfindlichen Messgeräte der zehn über Bayern verteilten Boden-Detektorstationen hingegen schon. Eine davon steht auf der Zugspitze.
Schallwellen in der oberen Atmosphäre
Das Messintrument GRIPS 3
Das brachte den Wissenschaftler auf die Idee, mit seinen Messgeräten auf der Zugspitze die Ohren der Elefanten zu kopieren. Das Klimamessgerät GRIPS, das sich seit 2005 auf der Zugspitze befindet, "hört" seitdem wie die Elefantenohren herannahende Gefahren. Denn Tsunamis, wie auch Erdbeben und Vulkanausbrüche, lassen Infraschallwellen entstehen - Schallwellen in einem tiefen Frequenzbereich, die das menschliche Ohr nicht hören kann.
Man kann sich in diesem Fall die Meeresoberfläche wie eine große Trommel vorstellen. Wenn durch ein Seebeben das Meer - also das "Trommelfell" - angehoben oder gesenkt wird, führt das zu Infraschallwellen.
Gemessen wird die Temperatur
So funktioniert GRIPS
Diese Wellen breiten sich mit großer Geschwindigkeit innerhalb von fünf bis zehn Minuten vom Ort ihrer Entstehung bis in die obere Atmosphäre aus. In 87 Kilometern Höhe, in der sogenannten Airglow-Schicht, sind die Infraschallwellen als Schwankungen der Temperatur messbar. GRIPS ist also nichts anderes als ein sehr empfindliches Thermometer.
Überwachung aus dem All geplant
Wie gut das mit GRIPS funktioniert, hat Michael Bittner an Meteorschauern ausprobiert. Denn auch Meteoriden produzieren Infraschall, wenn sie in die Erdatmosphäre eintreten. Das Problem des Frühwarnsystems: GRIPS kann zwar Tsunamis in den Meeren rund um Europa erkennen. Bis aber die Menschen vor Ort vom Schneefernerhaus aus gewarnt werden, dauert es noch zu lange.
Im Jahr 2021 soll darum eine Teststation an die Küste Chiles transportiert werden. Sabine Wüst, Mathematikerin und Physikerin am DLR leitet das Projekt.
"Wir probieren das jetzt vor Ort aus."
Dr. Sabine Wüst, DLR
Dabei werden ein GRIPS-Gerät und noch zwei genauere Infraschall-Messgeräte (FAIM) in einem Container verschifft werden. Wegen der Coronapandemie verzögert sich der Zeitplan, doch Sabine Wüst und ihr Team hoffen, dass sie noch dieses Jahr mit den ersten Tests loslegen können. Sie sind momentan weltweit die einzigen, die mithilfe von Infraschallwellen vor Tsunamis warnen wollen.
Kooperation mit der Europäischen Südsternwarte
Das FAIM-Gerät richtet seine Temperaturfühler in den Himmel.
Chile ist für den Testlauf der passende Ort: "Hier ist es sehr häufig wolkenlos, das brauchen wir für unsere Messungen", so Sabine Wüst. Das ist auch der Grund, warum hier die Europäische Südsternwarte (ESO) ihren Sitz hat - auch sie ist auf klare Nächte angewiesen. Es lag also nahe, die ESO als Kooperationspartner einzubinden. Darüber hinaus ist vor der Küste Chiles auch eine Subduktionszone des Pazifischen Feuerrings, die Chance auf Seebeben und Tsunamis ist viel höher als im Mittelmeer.
"Es wäre faszinierend, so ein Phänomen in unseren Messungen wirklich zu sehen", sagt Sabine Wüst. Denn dann könnte die Infraschallmessung in Zukunft vielleicht auch in die Tsunami-Warnsysteme eingebunden werden und Menschenleben retten. Und je näher das System am Zentrum des Bebens dran ist, umso früher kann es davor warnen: 10 bis 20 Minuten im Voraus.
Gefährliche Wasserberge
Die riesigen Flutwellen entstehen, wenn Erdstöße den Meeresboden erschüttern. Ihr Name "Tsunami" stammt aus dem Japanischen und bedeutet so viel wie "Große Welle im Hafen". Auf hoher See kann man diese Flutwellen kaum wahrnehmen, da sie manchmal nur wenige Zentimeter hoch sind. Wenn ein Tsunami allerdings ins flache Uferwasser läuft, kann er zunächst den Meeresboden auf großer Strecke trockenlegen - das erste Warnzeichen für die Menschen an Land. Schon kurz darauf kommt das Wasser aufgetürmt zu einer riesigen Flutwelle zurück, ein Wasserberg von manchmal mehr als dreißig Metern Höhe. Wer jetzt noch in Ufernähe ist, für den kommt jede Hilfe zu spät.