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FORSCHEN AM FEUERRING

Jürgen Hansen

Jürgen Hansen

In langen Reihen summen die Blechschränke matt glänzend im Kunstlicht eines riesigen Saales, der auf Gummifüßen ruht. Darunter tausende Kilometer Kabelstränge, die 1.280 Computerprozessoren verknüpfen. Ein Supercomputer: Allein der Arbeitsspeicher, sozusagen das Kurzzeitgedächtnis, umfasst 20.480 Gigabyte. Der Rechenriese soll helfen, Naturgewalten besser zu verstehen. Weil er Wolkenwanderungen, Ozeanströme und Erdbewegungen simulieren kann. Im globalen Maßstab.

 

1998 startete Japan das „Earth Simulator Project“. Die Zeit drängte: Drei Jahre zuvor hatte ein großes Erdbeben die Stadt Kobe verwüstet, das 6.400 Menschen das Leben kostete. Als der Supercomputer in Yokohama 2002 hochgefahren wurde, triumphierten die Ingenieure: Ihr Rechensystem war das damals schnellste der Welt. Seither simuliert das Großgerät komplexe Naturphänomene. Erdbebenforscher der Universität Tokio bilden die Bewegung seismischer Wellen im Untergrund nach, großflächig und dreidimensional. Auch die Dynamik von Vulkanen spielt der Erdsimulator durch. Historische Naturkatastrophen können im Modell rekonstruiert werden, um deren Ablauf genauer zu verstehen. Die größte Herausforderung aber ist die Vorhersage. So versuchen Wissenschaftler, mit geballter Rechenleistung Verschiebungen der Erdkruste rund um Japan vorauszuberechnen.

Japan hat allen Anlass, seinen schwankenden Untergrund zu erforschen. Am 11. März traf es die Hightech-Nation mit ungekannter Wucht: Das Beben der Stärke 9,0 erschütterte um 14.45 Uhr Ortszeit die Nordostküste und löste einen verheerenden Tsunami sowie ein Atomunglück aus. Bis Mitte April zählten die japanischen Behörden mehr als 27.000 Tote und Vermisste. Die Katastrophe war kein Einzelfall. Das Inselreich registriert 108 aktive Vulkane, rund 5.000 Mal pro Jahr zittert die Erde. Im Jahr 1923 ereignete sich eines der folgenschwersten Unglücke: Ein Beben der Stärke 7,9 erschütterte Tokio und Yokohama. Damals kamen über 140.000 Menschen ums Leben.

 

Bebender Vulkangürtel. Japan liegt am Pazifischen Feuerring, einem Vulkanring in Form eines Hufeisens, der von der Antarktis über Neuseeland, Indonesien und die Philippinen die ostasiatische Küste hinaufführt, bei den Inselgruppen der Kurilen und Aleuten einen Bogen beschreibt und an der Küste Kaliforniens und Mexikos bis nach Patagonien geht. Rund um diesen Bogen finden über 80 Prozent aller Erdbeben weltweit statt. Hier liegen auch etwa zwei Drittel aller aktiven Vulkane. Gigantische Erdplatten schieben sich in sogenannten Subduktionszonen untereinander – in Japan etwa die eurasische und die pazifische Platte. Die dabei entstehenden Spannungen entladen sich immer wieder in schweren Beben.
Der ewige Wunsch: Die Gefahr berechenbar und somit beherrschbar zu machen. Schon 1952 nahm Japans Meteorologiebehörde ein erstes Flutwellen-Warnsystem in Betrieb. Seit der Jahrtausendwende nutzen die Meteorologen neue Simulationsmethoden wie den Supercomputer. Wird ein heftiges Seebeben registriert, kann dieses in Sekundenschnelle mit den gespeicherten Bewegungsmustern von etwa 100.000 früheren Beben in der Küstenregion abgeglichen werden, um Richtung, Form und Wellenhöhe eines drohenden Tsunamis präziser zu prognostizieren. Die Systeme werden mithilfe immer größerer Computer weiter automatisiert und vernetzt, um alle Behörden und Rettungsdienste sofort warnen zu können. Alarmmeldungen werden heute live in das laufende Fernsehprogramm eingeblendet. Das Zeitfenster ist winzig. Das Ziel: Eine Vorwarnzeit von mindestens drei Minuten.

 

Natur gegen Mensch. Seit dem Jahr 2006 ist in Japan ein Frühwarnsystem mit Tausenden Sensoren in Betrieb, das in kürzester Zeit Züge und Fahrstühle stoppen und Industrieanlagen abschalten soll. Das Herz des Systems befindet sich im Tokioter Stadtteil Otemachi. Auch hier entscheidet das Tempo. Die Seismometer im ganzen Land registrieren die typischen Primärwellen eines Bebens, um vor den dann folgenden, meist viel zerstörerischeren Sekundärwellen warnen zu können. Dafür bleiben, je nach Entfernung vom Epizentrum, nur drei bis 40 Sekunden Zeit. Architekten und Ingenieure arbeiten längst ebenfalls mit Simulationen. Nach dem Kobe-Beben schuf man in Japan auch den Simulator E-Defense – einen riesigen Kontrollraum mit einer enormen Rüttelplatte, die von 24 hydraulischen Kolben in Aufruhr versetzt wird. Hier wurde der Nachbau eines fünfstöckigen Krankenhauses durchgeschüttelt – mit echten Geräten und Puppen als Patienten und Personal, um zu testen, welche Konstruktion im Ernstfall stabil bleibt.

 

Die gesamte Feuerring-Region scheint in jüngster Zeit besonders aktiv. Der Vulkan Mount Sinabung auf Sumatra brach im August 2010 nach vier Jahrhunderten der Ruhe wieder aus. Der Mayon auf den Philippinen erwacht immer wieder. Ein Tsunami nach dem Beben vor Sumatra im Dezember 2004 forderte mehr als 200.000 Tote. In Chile bebte es 2005 und 2010, im neuseeländischen Christchurch zuletzt im Februar 2011.
Eine verheerende Bilanz, weshalb die Staaten der asiatisch-pazifischen Wirtschaftsunion APEC eine Gemeinschaft zur Simulation von Erdbeben gegründet haben. Deren Forscherteams arbeiten daran, tektonische Prozesse endlich besser zu verstehen, um die Menschen am Feuerring besser zu schützen. Im letzten Jahrhundert starben weltweit 1,3 Millionen Menschen aufgrund von Erdbeben. Allein in den APEC-Staaten waren es rund 800.000.

Trotz aller Superrechner sind Vorhersagen immer noch nahezu unmöglich, oft kommen Experimente zu spät: Nach einem Beben im Jahr 2007, bei dem im japanischen Niigata eine Atomanlage leck geschlagen war, beschlossen Atomenergiebehörde und Wissenschaftler Anfang 2011, die Standfestigkeit der japanischen Atomkraftwerke in einem Supercomputer durchzuspielen. Die Natur kam ihnen grausam zuvor. Und: Nach dem schweren Beben im März musste auch der Erdsimulator in Yokohama abschalten. Der Strom war zu knapp.

 

TOM SCHIMMECK FÜR DAS ARTE MAGAZIN

 

ARTE PLUS

 

ERDBEBEN IN DEUTSCHLAND

„In Deutschland gibt es vier Regionen, in denen Erdbeben auftreten“, sagt Jochen Zschau, Leiter der Sektion „Erdbebenrisiko und Frühwarnung“ in Potsdam. Dazu gehören: das Oberrheintal, die Schwäbische Alb, die Niederrheinische Bucht und das Vogtland. Das letzte große Beben im Rheinland bei Roermond verursachte 1992 Schäden in Höhe von 150 Millionen Euro.

 

DIE 5 WELTWEIT STÄRKSTEN BEBEN SEIT 1900

 

1. Chile, 1960: 9,5

2. Alaska, 1964: 9,2

3. Sumatra, 2004: 9,1

4. Japan, 2011: 9,0

5. Russland, 1952: 9,0

Kategorien: Mai 2011