Die Erde aus Burgen und Bunkern beobachten

Als am Montag in Österreich der Boden bebte, war das zugleich ein erster Test für ein neues Netz an Erdbebenmessgeräten, das Forscher über den ganzen Alpenraum spannen.

Die Lampe schwankt, die Vase vibriert, Teller scheppern. Ein leichtes Erdbeben hört man oft, bevor man es spürt. „Dennoch meinen die Menschen, das gesamte Haus schwankt, und flüchten ins Freie“, sagt Seismologe Helmut Hausmann von der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG). Verletzt wurde beim Beben am Montag zwar niemand, an Gebäuden können aber etwa Risse im Verputz entstanden sein, heißt es vonseiten der ZAMG.

Das Erdbeben war ein erster Test für ein neues Netz an überaus sensiblen Messstationen, das Forscher im gesamten Alpenraum aufbauen. Alle Daten gingen in Echtzeit, also „live“, an die ZAMG und an eine Datenbank, auf die Forscher aus ganz Europa zugreifen können. Im Projekt Alparray arbeiten 45 Forscherteams aus 18 Ländern zusammen, um den Untergrund der Alpen zu durchleuchten.

Die Wissenschaftler wollen in erster Linie besser verstehen, wie sich die Alpen und deren Untergrund entwickelt haben: Zwar wurden die Alpen schon oft studiert, vieles liegt aber noch im Dunkeln. Zugleich ergibt sich aus der Grundlagenforschung aber auch ein praktischer Nutzen: „Weiß man mehr darüber, wie die Kräfte unter der Erde zusammenwirken, lässt sich auch das Erdbebenrisiko einer Region besser abschätzen“, sagt Geophysiker Florian Fuchs vom Institut für Meteorologie der Uni Wien, das das Projekt in Österreich koordiniert. Denn auch wenn der Boden meist nur schwach vibriert, ist der Alpenraum doch eine Erdbebenregion.

Einst war alles Ozean

„Die Alpen verformen sich ständig aktiv, es passiert sehr viel auf engem Raum“, sagt Fuchs, der im vom Wissenschaftsfonds FWF mitfinanzierten Projekt für Österreich forscht. Wo heute Berge in den Himmel ragen, war vor etwa 80 Millionen Jahren ein Ozean. Dieser verschwand, als vor 35 Millionen Jahren die europäische Platte Richtung Süden unter die adriatische tauchte. „Da sich Afrika und Europa aufeinander zubewegen, trifft die adriatische Platte auf Kontinentaleuropa, die Kollision der beiden Platten schiebt die Alpen in die Höhe“, erklärt Fuchs. Die Vorgänge im Untergrund sind aber weit komplexer, als man früher dachte. So dreht sich die adriatische Platte etwa langsam gegen den Uhrzeigersinn und drückt an ihrem nördlichen Rand gegen die Ostalpen. Der östliche Teil der Alpen, also Österreich, wird dadurch zwischen Europa und Adria Richtung Osten „herausgequetscht“. Je nach Region bewegen sich die Platten anders. Die Alpen wachsen um ein bis zwei Millimeter pro Jahr, um sie herum sinkt das Land um bis zu einen Millimeter.

Messungen im Weinkeller

Europäische Forscher wollen die Struktur unter der Erde nun so genau wie nie zuvor erfassen. Sie haben daher in den vergangenen Monaten ein dichtes Netz an seismologischen Messstationen in allen Alpenländern angelegt. Denn für ihre Messungen brauchen sie kein „richtiges“ Erdbeben. Jedes kleinste Zittern wird registriert. Die Sensoren der Geräte sind so fein, dass sich aus mehreren hundert Metern Entfernung Schritte oder ein vorbeifahrendes Auto wahrnehmen lassen.

Das ist zugleich die Herausforderung für Messungen in Städten und dicht besiedelten Gebieten. Dort können künstliche Signale schwache Erdbeben sogar überdecken. Die Forscher gingen daher mit ihren mobilen Breitbandseismometern – Breitband bedeutet, dass die Geräte ein Frequenzspektrum von etwa 50 Hertz bis in den Millihertzbereich abdecken – an Orte, an denen es noch nie zuvor Messungen gab.

So stehen ihre Messstationen nun für zwei Jahre in Bunkern und Burgen, aufgelassenen Gehöften oder Weinkellern. Auch Höhlen eignen sich gut für die Messungen, weil es dort weniger durch das Umfeld verursachte Schwingungen gibt. Das zwang die Forscher zu den mitunter kreativen Lösungen, für die auch Überzeugungsarbeit gefragt war: „Wir haben viel telefoniert und den Leuten vor Ort erklärt, was wir untersuchen wollen“, sagt Fuchs.

Die Projektleitung an der ETH Zürich legte die Knotenpunkte für das Stationsnetz genau fest: Sie durften durchschnittlich nur rund 40 Kilometer voneinander entfernt liegen, lediglich Abweichungen von bis zu drei Kilometern waren erlaubt. Durch das dichte Messnetz lasse sich auch das Epizentrum eines Bebens weit besser festlegen, so Hausmann von der ZAMG.

Atomtest registriert

Die österreichischen Messgeräte arbeiten seit Jahresbeginn, auch schwächere Erdbeben vom anderen Ende der Welt wurden bereits erfasst: Denn Erdbebenwellen durchlaufen den Untergrund selbst über sehr große Distanzen. Und so registrierte man bereits den Atomtest in Nordkorea Anfang Jänner.

Überhaupt könnte das Grundlagenforschungsprojekt noch einen weiteren praktischen Effekt haben: In seismologischen Aufzeichnungen lassen sich nämlich auch Erd- und Felsrutsche ablesen. Wie sich das für den Katastrophenschutz nutzen lässt, will Fuchs in seiner weiteren Forschungsarbeit untersuchen.

IN ZAHLEN

80 Millionen Jahre vor unserer Zeit befand sich an der heutigen Stelle der Alpen ein Ozean. Dieser verschwand vor etwa 35 Millionen Jahren, als die europäische Platte unter die adriatische tauchte und die Alpen entstanden.

1 bis zwei Millimeter pro Jahr wachsen die Alpen. Das Land um sie herum sinkt um bis zu einem Millimeter.

LEXIKON

Geophysik verbindet Geowissenschaften und Physik. Im Fokus stehen natürliche Vorgänge der Erde, etwa in der Erdkruste und im Erdinneren. Sie umfasst aber auch die Physik der Ozeane (Ozeanografie), der Atmosphäre (Meteorologie) und der Planeten des Sonnensystems. Seismologie, die Lehre von Erdbeben und seismischen Wellen in Festkörpern, ist ebenfalls ein Teilgebiet der Geophysik.

("Die Presse", Print-Ausgabe, 30.04.2016)