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5 Die Küsten – ein wertvoller Lebensraum unter Druck

Vom Kampf gegen Naturgefahren

Vom Kampf gegen Naturgefahren © NASA image created by Jesse Allen, using EO-1 ALI data provided courtesy of the NASA EO-1 Team

Vom Kampf gegen Naturgefahren

> Küsten sind durch Naturereignisse wie Tsunamis oder Hangrutschungen bedroht. Diese können für die dortigen Lebensräume und Bewohner verheerende Folgen haben. Heute versucht man, durch verschiedene Frühwarnsysteme der Gefahr Herr zu werden. Doch die Natur bleibt unberechenbar.

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Aus Schaden klug werden

Ist der Mensch für Meeresspiegelanstieg, Ozeanerwärmung und -versauerung aufgrund des Ausstoßes von Treibhausgasen mitverantwortlich, so gibt es auch eine Reihe natürlicher Gefahren, denen die Küsten ausgeliefert sind. Dazu zählen Erdbeben, Hangrutschungen, Tsunamis und Vulkanausbrüche sowie natürliche Klima­phä­nomene, insbesondere die im Pazifik auftretende Klimaanomalie ­El Niño. Auf das Eintreten solcher Ereignisse hat der Mensch zwar keinen direkten Einfluss, doch wurden diverse ­technische Lösungen entwickelt, um die Küstenbevölkerung so gut wie möglich zu schützen und Sachschäden ­ zu minimieren. Vielfach hat man dabei aus vergangenen Unglücken Lehren ziehen können, wie das Beispiel der Katastrophenvorsorge bei Tsunamis zeigt.
3.19 > Es war eine der verhee­rendsten Natur­katas­trophen in der europä­ischen Geschichte. Als am 1. November 1755 in Lissabon die Erde bebte, starben mehrere Zehntausend Menschen unter den Trümmern von Gebäuden, in einem Großbrand und in den Fluten eines Tsunamis.
Abb. 3.19: Es war eine der verheerendsten Naturkatastrophen in der europäischen Geschichte. Als am 1. November 1755 in Lissabon die Erde bebte, starben mehrere Zehntausend Menschen unter den Trümmern von Gebäuden, in einem Großbrand und in den Fluten eines Tsunamis. © North Wind Picture Archives/akg- images
Tsunamis sind besonders lange Wasserwellen, die Tausende Kilometer durch das Meer wandern können. Nähern sie sich der Küste, werden sie im flachen Wasser gebremst, wodurch sie sich um viele Meter auftürmen. Gut 70 Prozent aller Tsunamis werden durch Erdbeben, zumeist im Meer, ausgelöst. Andere Ursachen sind Vulkan­aus­brüche oder Hangrutschungen, bei denen große Mengen an Sand, Gestein oder Sediment wie bei einer Lawine herabstürzen. Je mehr Material sich dabei bewegt oder je schneller es rutscht, desto mehr Energie hat der dadurch ausgelöste Tsunami.

Katastrophen aus heiterem Himmel

ange Zeit waren die Menschen an den Küsten den Tsunamis hilflos ausgeliefert, weil es keinerlei Vorwarnungen gab. Auch der Tsunami vom 1. November 1755 traf die Menschen völlig unvorbereitet. Damals ereignete sich etwa 200 Kilometer westlich der Meerenge von Gibraltar ein besonders schweres unterseeisches Erdbeben, das so stark war, dass es große Teile von Lissabon zerstörte. Zudem löste es einen schweren Tsunami aus, der etwa 40 Minuten nach dem Erdbeben große Teile der Stadt überspülte. Nach unterschiedlichen Schätzungen kamen damals durch das Erdbeben und den Tsunami allein in der portugiesischen Hauptstadt zwischen 30 000 und
100 000 Menschen ums Leben. Auch andere Städte und Dörfer an der portugiesischen und der marokkanischen Küste wurden zerstört. Selbst auf der anderen Seite des Atlantiks, auf den Inseln der Karibik, richtete der Tsunami noch Schäden an Hafenanlagen und Schiffen an.

Besonders gefährdete Regionen

Stark durch Tsunamis bedroht sind die Regionen im Pazifik, weil parallel zu den Küsten Plattengrenzen verlaufen, die sich vielerorts durch starke seismische und vulkanische Aktivität auszeichnen. Daher spricht man hier auch vom Ring of Fire (Feuerring). Im westlichen Pazifik gehören dazu die Küsten der Philippinen, Indonesiens, Japans und Russlands sowie im Osten weite Teile der Küsten von Nord- und Südamerika. An vielen Orten des Ring of Fire haben sich im Laufe der Geschichte immer wieder schwere Erdbeben ereignet, die starke Tsunamis auslösten.
Auch Japan liegt am Ring of Fire und ist besonders häufig von starken Erdbeben erschüttert, weil hier gleich mehrere Plattengrenzen zusammenstoßen. Entsprechend zahlreich sind dort in der Vergangenheit Riesenwellen aufgetreten, sodass man dem Phänomen schon sehr früh einen Namen gab. Der Begriff Tsunami ist japanischen Ursprungs und leitet sich aus den Wörtern „tsu“ (Hafen) und „nami“ (Welle) ab. Schon an der Wortherkunft ist abzulesen, dass die Wellen insbesondere in Hafenstädten große Schäden anrichteten.
3.20 > Der sogenannte Ring of Fire (Feuerring) rings um den Pazifik. Hier verlaufen parallel zu den Küsten Plattengrenzen, wo vielerorts Erdbeben entstehen können. Diese ziehen möglicherweise Tsunamis nach sich.
Abb. 3.20: Der sogenannte Ring of Fire (Feuerring) rings um den Pazifik. Hier verlaufen parallel zu den Küsten Plattengrenzen, wo vielerorts Erdbeben entstehen können. Diese ziehen möglicherweise Tsunamis nach sich. © maribus

Abb. 3.21: Tsunamis können verschiedene Ursachen haben, wobei Erdbeben der wichtigste Auslöser sind. © National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)

3.21 > Tsunamis können verschiedene Ursachen haben, wobei Erdbeben der wichtigste Auslöser sind.

Die Entwicklung des Tsunamiwarnsystems in Japan

Es dauerte lange, bis man verstand, erste Warnzeichen zu deuten. Am 15. Juni 1896 traf ein Tsunami mit einer Wellenhöhe von 38 Metern auf die Nordostküste Japans. Etwa 20 000 Menschen verloren ihr Leben. Ungewöhnlich war, dass das voraus­ge­gangene Erdbeben an der japanischen Küste nur schwach zu spüren gewesen war, sich aber trotzdem ein so starker Tsunami bilden konnte. In Japan begann daraufhin eine Debatte um die Entstehung dieser Riesenwelle. So führten einige Experten den Tsunami auf Hangrutschungen zurück. Auch wenn die Ursachen unklar blieben, führte die Diskussion dazu, dass in Japan der Sinn für Tsunamis geschärft wurde.
In der japanischen Öffentlichkeit setzte sich die Erkenntnis durch, dass Erdbeben ein wichtiges Warnsignal für mögliche Tsunamis sind. Als neue Grundregel galt: „Wenn der Erdboden zittert, muss man evakuieren.“ 1933 traf nach einem Erdbeben erneut ein Tsunami auf die ja­panische Nordostküs­te. Diesmal war die Bevölkerung vor­bereitet und rettete sich in höher gelegene Gebiete. ­Dennoch kamen etwa 3000 Menschen um.
1941 installierte Japan als erste Nation weltweit ein Tsunamiwarnsystem in der meteorologischen Station von Sendai, einer Großstadt an der Ostküste. Dort kam fortan ein Seismometer zum Einsatz, mit dem sich die Stärke und die ungefähre Entfernung von Erdbeben abschätzen ­ließen. Tsunamiwarnungen wurden nun über das Radio gesendet; zudem wurden in den betroffenen Regionen Polizeistationen informiert. In der Regel dauerte es 20 Minuten von der Auswertung der Erdbebendaten bis zur Tsunamiwarnung.
3.23 > Am 1. April 1946 traf ein Tsunami auf die hawaiianische Küste. Auslöser war ein Erdben, das sich 4000 Kilometer entfernt bei den Aleuten ereignet hatte. Der Tsunami brauchte 4,5 Stunden, um von seinem Usprungsort nach Hawaii zu gelangen, wo er 159 Menschen den Tod brachte.
Abb. 3.23: Am 1. April 1946 traf ein Tsunami auf die hawaiianische Küste. Auslöser war ein Erdben, das sich 4000 Kilometer entfernt bei den Aleuten ereignet hatte. Der Tsunami brauchte 4,5 Stunden, um von seinem Usprungsort nach Hawaii zu gelangen, wo er 159 Menschen den Tod brachte. © PTM Arakaki Collection, Cecilio Licos Photographer

Zusatzinfo Wie Tsunamis entstehen

In den folgenden Jahren wurden in verschiedenen Regionen weitere Seismometer installiert, und im Jahr 1952 schließlich startete die Japan Meteorological Agency (JMA, Meteorologische Behörde Japans) ein landesweites Tsunamiwarnsystem. Bis 1999 wurden technisch immer ausgereiftere Seismometer installiert, mit denen die Stärke und der Ort eines Erbebens immer besser und schneller zu bestimmen waren. Tsunamiwarnungen konnten schließlich bereits 3 Minuten nach einem Erdbeben ausgegeben werden, doch war es trotz der Nutzung von mathematischen Simula­tions­modellen nicht möglich, allein aus den Erdbebendaten zuverlässig auf die Höhe der Tsunamis zu schließen. Erst nach der Tragödie vom 11. März 2011 wurde das Tsunamiwarnsystem in Japan deutlich verbessert. An diesem Tag kam es vor der Küste der nordostjapanischen To–hoku-Region zu einem schweren Seebeben. Durch das Beben und die ausgelöste Flutwelle kamen etwa 16 000 Menschen ums Leben.
In der Folge wurden am Meeresboden vor der japanischen Küste Sensoren installiert, die eine vorübergleitende Tsunamiwelle an auffälligen Druckänderungen erkennen. Dank des Einsatzes dieser zusätzlichen Sensorik kann man daher heute die Aus­brei­tung eines Tsunamis sehr viel besser bestimmen beziehungsweise die an Land zu erwartende Wellenhöhe abschätzen.

Die Entwicklung des Tsunamiwarnsystems in den USA

Nicht nur in Japan, sondern auch in den USA begann man relativ früh mit dem Aufbau eines Warnsystems. 1946 gab es bei der Inselgruppe der Aleuten, die sich an der Küste vor Alaska weit in den Pazifik hineinziehen, ein schweres Erdbeben, bei dem sich ein starker Tsunami bildete. Die Welle war so gewaltig, dass sie auf der Aleuteninsel Unimak einen Leuchtturm aus massivem Stahlbeton, der auf einer 12 Meter hohen Klippe stand, restlos zerstörte.
4,5 Stunden später erreichte der Tsunami die 4000 Kilometer entfernte Inselgruppe Hawaii. Er traf die Einwohner ohne jede Vorwarnung, denn das Erdbeben war hier nicht zu spüren gewesen. Die Wellen waren bis zu 16 Meter hoch, und das Wasser drang an manchen Stellen tausend Meter ins Land vor. 159 Menschen starben. Der Tsunami war auch an der Nordwestküste der USA zu spüren. Zwar erreichten die Wellen dort nur noch eine Höhe von knapp 2 Metern, dennoch kam es in einigen Häfen zu Beschädigungen an Booten. Nach dieser Erfahrung richteten die US-Behörden 1949 in der Nähe von Honolulu auf Hawaii ein Tsunamiwarnzentrum ein. Ähnlich wie in Japan arbeitete dieses Zentrum fortan auf Grundlage von Erdbe­ben­daten, wobei zusätzlich die Laufzeiten eines potenziellen Tsunamis berechnet wurden. Wurde von einem Partnerstaat ein Erdbeben gemeldet, errechnete das Zentrum die Laufzeit einer möglichen Tsunamiwelle bis zum Eintreffen an den Küsten der USA.

Erdbebenstärke Die Stärke eines Erdbebens wird anhand der sogenannten Momenten-Magnituden-Skala bestimmt. Das Skalenende liegt bei dem Wert 10,6. Wenn dieser Maximalwert erreicht wird, bricht die Erdkruste im Bereich des Erdbebens komplett auseinander. Mehr Energie kann in einem Erdbeben theoretisch nicht freigesetzt werden. Die Skala ist logarithmisch aufgebaut. Das bedeutet, dass die Erdbebenstärke exponentiell mit dem Skalenwert wächst. Ein Skalenpunkt entspricht dabei einer Zunahme der Erdbebenstärke um etwa das 30-Fache. Zur Veranschaulichung wird die seismische Energie eines Erdbebens mit der Sprengkraft von TNT verglichen. Die Energie eines Erdbebens der Stärke 5 entspricht rund 475 Tonnen TNT; die eines Bebens der Stärke 6 rund 15 000 Tonnen TNT.

Erste internationale Kooperationen

Während Japan lange Zeit nur für die eigene Küste Warnmeldungen generierte, entwickelte sich das US-amerikanische System recht schnell zu einem internationalen Warnzentrum für den gesamten pazifischen Raum. Anlass für diese Interna­tiona­li­sierung war das Erdbeben, das sich am 22. Mai 1960 in der Nähe der chilenischen Großstadt Valdivia ereignete. Dabei brach die Erdkruste am chilenischen Festland von Nord nach Süd auf einer Länge von 1000 Kilometern. Im Zuge dessen wurde ein
200 Kilometer breiter Block zwischen dem Kontinentalrand und den Anden ruckartig um 20 Meter nach Westen bewegt. Das löste eine mächtige Tsunamiwelle aus, die vor allem an der chilenischen Küste für starke Schäden sorgte und sich nach Westen durch den gesamten Pazifik ausbreitete.
Hawaii wurde von etwa 10, die noch weiter entfernte japanische Ostküste von 5 Meter hohen Wellen getroffen. Da noch andere Nationen im Pazifik und insbesondere auch Inselstaaten betroffen waren, trieb vor allem die UNESCO (United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization, Organisation der Vereinten Nationen für Erziehung, Wissenschaft und Kultur) ab 1960 den Aufbau eines gesamtpazifischen Warnsystems voran. Zuständig für die internationale Abstimmung war die von der UNESCO nach dem Erdbeben in Chile ins Leben gerufene Intergovernmental Oceanographic Commission (IOC, Zwischenstaatliche Ozeanographische Kommission). Die IOC-Mitgliedsstaaten entschieden, das System in das schon bestehende Warnzentrum auf Hawaii zu integrieren. 1965 nahm es als Pacific Tsunami Warning Center (PTWC, Pazifisches Tsunamiwarnzentrum) seine Arbeit auf. Bis heute koordiniert das PTWC im Auftrag der National Oceanic and Atmospheric Admi­ni­stration (NOAA, Wetter- und Ozeanografiebehörde der USA) die Tsunami­warnungen und Vorhersagen für den gesamten pazifischen Raum.
Ähnlich wie in Japan war die Genauigkeit der Tsunamivorhersagen anfangs begrenzt. In erster Linie bestand das Warnsystem darin, dass sich die Mitgliedsstaaten gegenseitig per Telefon informierten, sobald ein Erdbeben registriert wurde. Mithilfe der seismografischen Information und der Laufzeitkarten wurde dann berechnet, ob oder wann ein möglicher Tsunami auf Land treffen könnte. Ergänzt wurden diese Informationen durch Pegelmessungen in verschiedenen Küstengebieten. Dennoch blieben die Vorhersagen ungenau.
75 Prozent aller Tsunamiwarnungen waren Fehl­alarme, die zu oft zu teuren Evakuierungen führten. 1986 führte eine Warnmeldung zur Evakuierung von Waikiki, einem Stadtteil von Honolulu. Mehrere Behördengebäude im Stadtgebiet mussten geräumt werden. Zwar liefen zum angegebenen Zeitpunkt Wellen am Strand auf, doch waren diese nur wenig größer als die übliche Brandung. Die Behörden von Hawaii schätzten, dass die Unterbrechung des Geschäftslebens durch diesen Fehlalarm Kosten in Höhe von 41 Millionen US-Dollar verursachte. Entsprechend groß war die Kritik an der Arbeit des Tsunamiwarnzentrums PTWC.
3.25 > Seit den 1980er-Jahren wurde rund um den Pazifik ein Tsunamiwarnsys­tem aus Funkbojen errichtet, die Signale von Drucksensoren am Meeresboden wahrnehmen. Diese Sensoren registrieren Tsunamiwellen.
Abb. 3.25: Seit den 1980er-Jahren wurde rund um den Pazifik ein Tsunamiwarnsys­tem aus Funkbojen errichtet, die Signale von Drucksensoren am Meeresboden wahrnehmen. Diese Sensoren registrieren Tsunamiwellen.  © National Oceanic and Atmospheric Admini- stration (NOAA)
Abb. 3.24: Das Erdbeben vor Japans Ostküste am 11. März 2011 dauerte ungefähr 5 Minuten. Es löste einen Tsnuami aus, der weite Teile im Nordosten Japans verwüstete und auch die Schutzmauer des Kernkraftwerks Fukushima I überspülte. © plainpicture/Magnum, the plainpicture edit/Steve McCurry

3.24 > Das Erdbeben vor Japans Ostküste am 11. März 2011 dauerte ungefähr 5 Minuten. Es löste einen Tsnuami aus, der weite Teile im Nordosten Japans verwüstete und auch die Schutzmauer des Kernkraftwerks Fukushima I überspülte.
1987 entschied die NOAA daher, ein völlig neues Warnsystem zu installieren, das Tsunamidaten in Echtzeit liefert. Dieses besteht aus Drucksensoren am Meeresboden, die ihre Daten über ein akustisches Signal zu Bojen an der Meeresoberfläche senden. Die Bojen wiederum schicken die Daten dann per Satellitenverbindung an das PTWC. Der Vorteil: Das System misst die Stärke der Tsunamiwellen direkt, was eine recht sichere Aussage über deren Ausmaß und Verhalten an Land zulässt. Damit ergänzt es die klassischen seismografischen Erdbebenmessungen sehr gut.
Dieses Bojensystem wird in den USA als DART (Deep-ocean Assessment and Reporting of Tsunamis, Tiefseeaufzeichnung und Meldung von Tsunamis) bezeichnet, vom National Data Buoy Center (NDBC, Nationales Zentrum für Bojendaten) der NOAA betrieben und wurde bis heute immer weiter ausgebaut. Inzwischen nutzen auch Australien, Chile, Ecuador, Indien, Kolumbien, Russland und Thailand derartige Bojen. Japan hat ein eigenes Bojensys­tem entwickelt, das aber mehr und mehr zugunsten der kabelgebundenen Drucksensoren aufgegeben wird. Insgesamt sind heute im Pazifik und in angrenzenden Meeresgebieten mehr als 50 Bojen installiert, die vom PTWC genutzt werden können. >

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