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DIE URSACHEN VON ERDBEBEN
Erdbeben treten auf, wenn der Druck der Plattenrandbewegungen dazu führt, daß das Gestein unter der Oberfläche bricht und sich plötzlich löst. Beim Aufbrechen des Gesteins wandern Energiewellen nach außen. Wissenschaftler können diese Energiewellen mit Seismographen messen und mit Hilfe extrem genauer Uhren exakt den Erdbebenherd feststellen - den Punkt, an dem das Gestein gebrochen ist, und damit das Zentrum der Schockwellen. Den Punkt, der sich auf der Erdoberfläche direkt über dem Erdbebenherd befindet, nennt man Epizentrum.
Während eines Erdbebens werden verschiedene Arten von Energiewellen freigesetzt:
Primärwellen oder P-Wellen (auch Druckwellen genannt) sind die schnellsten Wellen, die als erste wahrgenommen werden und die Erde in einer Vorwärts- und Rückwärtsbewegung erschüttern.
Sekundärwellen oder S-Wellen (auch Scherwellen genannt) sind stärker, langsamer und bewegen sich in einer Auf- und Abwärtsbewegung durch die Kruste.
L-Wellen (Love-Wellen) oder Rayleigh-Wellen sind Wellen, die sich an der Oberfläche bewegen. Sie sind langsamer, richten aber am meisten Schaden an.
Die Erforschung dieser Wellen nennt man Seismologie.
MESSUNG DER INTENSITÄT EINES ERDBEBENS
Die Modifizierte Mercalli-Skala (benannt nach dem italienischen Seismologen und Vulkanologen Giuseppe Mercalli im Jahre 1902) bietet eine subjektive Methode, die Intensität eines Erdbebens zu messen. Sie basiert auf der Beobachtung der verursachten Schäden und nicht der Stärke der Energiewellen und wird in römischen Ziffern von I bis XII ausgedrückt.
Die Richterskala (ursprünglich im Jahre 1931 von K. Wadati in Japan entwickelt und 1935 von dem amerikanischen Seismologen Charles Richter in Kalifornien weiterentwickelt) mißt auf einer Skala von 0 bis über 8 die exakte Energiemenge, die bei einem Erdbeben oder Vulkanausbruch freigesetzt wird - je höher die Zahl, desto größer die Stärke (Magnitude). Die größte Magnitude wurde 1960 in Chile mit 8,9 auf der Richterskala registriert. Eine Steigerung um einen Punkt auf der Richterskala bedeutet, daß das Erdbeben zehn Mal stärker ist als beim Wert darunter. Man schätzt, daß es pro Jahr über 620 Erdbeben der Stärke 5,0 gibt und mindestens 62.000 mit einer Stärke zwischen 4 und 4,9 auf der Richterskala. Das Erdbeben in San Francisco im Jahre 1906 hatte eine Stärke von 8,3. Es forderte 450 Todesopfer, und 28.000 Häuser wurden zerstört, als über 12 Stunden lang Brände in der Stadt wüteten, weil die Hauptwasserleitungen zerstört waren. Das Erdbeben in Los Angeles vom 17. Januar 1993 (6,4 auf der Richterskala) verursachte Schäden in Höhe von 10 Milliarden US $.
Die Richterskala - eine grobe Orientierung:
Stärke 1-2 (500.000 Beben werden pro Jahr registriert): Wird vom Menschen nicht wahrgenommen, sondern nur von Seismographen oder Tiltmetern aufgezeichnet.
Stärke 2-3 (100.000 bis 500.000 Beben pro Jahr): Wird manchmal von Menschen wahrgenommen, normalerweise aber nur von Meßinstrumenten.
Stärke 3-4 (10.000 bis 100.000 pro Jahr): Es sind leichte Stöße spürbar - Deckenlampen können ins Schwingen geraten, aber es gibt in der Regel keine Schäden.
Stärke 4-5 (1.000 bis 10.000 pro Jahr): Erdbeben, die von den Menschen deutlich wahrgenommen werden. Fensterscheiben bersten, und es entstehen Gebäudeschäden.
Stärke 5-6 (200 bis 1.000 pro Jahr): Werden sehr deutlich wahrgenommen. Wände bekommen Risse, und manche Leute geraten in Panik.
Stärke 6-7 (20 bis 200 pro Jahr): Werden als sehr heftig empfunden. Schäden an Gebäuden entstehen, einige Gebäude stürzen ein. Schornsteine stürzen herunter, Menschen geraten in Panik.
Stärke 8-9 (bis zu 10 pro Jahr): Gebäude und Brücken stürzen ein, Straßen und Eisenbahnschienen wölben sich. Totale Zerstörung und große Not für den Menschen.
Aufgabe D
ERDBEBEN ÜBERLEBEN
Um die Auswirkungen einer Vulkankatastrophe zu mildern, müssen in Erdbebengebieten besondere Baubestimmungen eingehalten werden. Bestehende Gebäude können mit Versteifungsträgern stabilisiert werden. Das Phänomen, daß der Untergrund ins Schwimmen gerät (\"Verflüssigung\"), kann in manchen Gegenden mit lockerer Bodenstruktur, wie z.B. in sandigen Gebieten oder auf ehemaligen Mülldeponien ein massives Problem darstellen. Dieser Prozeß tritt auf, wenn die Bodenpartikel buchstäblich auseinandergerüttelt werden, so daß der Untergrund keinen Zusammenhalt mehr hat und sich wie eine dicke, schlammige Flüssigkeit verhält, wodurch Gebäude einsinken und umstürzen. Ingenieure haben herausgefunden, daß Konstruktionen auf \"Betonflößen\", die schwimmen, wenn Energiewellen durch sie hindurchgehen, den Auswirkungen eines Erdbebens sehr viel besser standhalten. In manchen Gegenden hat man flexible Gasleitungen installiert, die nicht so leicht brechen und Brände verursachen. Um Brandgefahren auf ein Minimum zu reduzieren, werden in vielen modernen öffentlichen Gebäuden Erdbebenalarmanlagen installiert, die automatisch die Gaszufuhr unterbrechen, wenn sie Schockwellen über einem bestimmten Niveau registrieren. Durch die Luft fliegende Gegenstände können Menschenleben fordern, deshalb werden Möbel an der Wand befestigt und schwere Gegenstände an den Tischplatten oder am Boden festgeschraubt. Fenster werden manchmal mit einer durchsichtigen Folie beklebt, damit niemand verletzt wird, wenn sie zerbersten. Außerdem gehören in den Haupterdbebengebieten Erdbebenübungen zum täglichen Leben. Nach einem Erdbeben stellen oft Brände die größte Gefahr für Menschenleben dar, was dadurch verschlimmert wird, daß möglicherweise kein Löschwasser vorhanden ist, weil die Hauptwasserleitungen zerstört sind. Wassermangel und das Zusammenbrechen der normalen Hygienesysteme können außerdem zum Ausbruch von Krankheiten führen, was allerdings heutzutage weniger häufig der Fall ist. Überlebende, die unter Trümmern verschüttet sind, werden mit Hilfe empfindlicher Schalldetektoren und Suchhunden geborgen.
EINIGE BEKANNTE ERDBEBEN
San Francisco
Am 18. April 1906 erschütterte ein Erdbeben der Stärke 8,3 auf der Richterskala die Stadt San Francisco in Kalifornien, die auf dem San-Andreas-Graben, einer konservierenden Plattengrenze liegt. Große Gebäude stürzten ein, und die Brandgefahr wurde dadurch noch verstärkt, daß die Wasserleitungen geborsten waren und zu wenig Löschwasser zur Verfügung stand. Drei Tage lang wüteten Brände in der Stadt. Über 28 000 Gebäude wurden zerstört, und 450 Personen kamen ums Leben. Die gesamte Innenstadt lag in Ruinen.
Anchorage
Am 27. März 1964 erschütterte am Prince William Sound, 129 km westlich der Stadt Anchorage in Alaska, USA, ein massives Erdbeben über sieben Minuten lang den Erdboden. Die Schäden in dem dicht besiedelten südlichen Zentralbereich Alaskas waren beträchtlich - es gab Erdrutsche und Risse im Boden, und Schockwellen an der Erdoberfläche formten die Küstenlinie neu. Tsunamis folgten, rasten über den Pazifischen Ozean und gelangten schließlich bis hinunter in die Antarktis.
Tangshan
Am 27. Juli 1976 wurde die Stadt Tangshan in China von einer der größten Naturkatastrophen der Geschichte getroffen. Die Stadt war auf einem riesigen Kohlebergwerk errichtet worden, das von einem Tunnelnetz durchzogen war. 650.000 Menschen starben, als die Erde bebte und das Kohlebergwerk unter ihnen einstürzte.
Spitak
Das Erdbeben in Armenien vom 7. Dezember 1988 mit einer Stärke von 6,9 auf der Richterskala hinterließ von den Städten Spitak, Kirovakan und Leninakan nur Ruinen. Es gab 25.000 Tote, 15.000 Überlebende konnten erstaunlicherweise noch geborgen werden.
Loma Prieta
Am 17. Oktober 1989 verursachte eine Bewegung in einem Abschnitt des San-Adreas-Grabens - einem konservierenden Plattenrand - ein Erdbeben in Loma Prieta in Kalifornien. Viele Pendler wurden eingeschlossen, verletzt oder getötet, als Abschnitte der kalifornischen Autobahn einstürzten. Die meisten Schäden in der Gegend um San Francisco entstanden an Gebäuden, die auf instabilen ehemaligen Mülldeponien standen. Ironischerweise waren einige dieser Deponien dazu benutzt worden, um Schutt und Trümmer von der Erdbebenkatastrophe in San Francisco im Jahre 1906 zu beseitigen.
Japan
Am 1. September 1923 wurde Japan, eine komplexe Subduktionszone, von einem großen Erdbeben in der Kantoebene erschüttert. Das Epizentrum befand sich 80 km südlich von Tokio in der Sagami Bay, in der Yokohama liegt. Mit einer Stärke von 8,3 auf der Richterskala erschütterte das Erdbeben 5 Minuten lang die Insel und riß in der Sagami Bay den Erdboden auf.
100.000 Menschen starben, und 300.000 Häuser wurden zerstört. Ein Feuersturm tobte durch die Häuser aus Holz und Papier, die man ironischerweise in der Erdbebenzone für sicherer gehalten hatte als Steinhäuser. Dann folgte, um die Verwüstung noch zu steigern, eine Flutwelle (oder Tsunami), die Häuser und Menschen ins Meer spülte, und nur 24 Stunden später ein zweiter großer Erdstoß.
Im Oktober 1964 gab es ein großes Erdbeben (mit einer geschätzten Stärke von 7,9 auf der Richterskala) im Meer vor Hokkaido, das viele Gebäude einstürzen ließ. Drei Monate später verwüstete ein weiteres Erdbeben (mit einer geschätzten Stärke von 7,2 auf der Richterskala) von nur 30 Sekunden Dauer die Stadt Kobe und die umliegenden Dörfer. Dabei kamen 5.500 Menschen ums Leben, 171.000 wurden obdachlos. Dies war für Japan die schlimmste Katastrophe seit dem Kantobeben im Jahre 1923. Geborstene Gasleitungen verursachten Brände, die schnell über die schwächlichen Holzhäuser hinwegfegten. Da auch die Wasserleitungen geborsten waren, hatte die Feuerwehr kein Wasser, um die Flammen zu löschen. Die meisten Menschen schliefen zum Zeitpunkt des Erdbebens noch, aber viele Frühpendler wurden eingeschlossen oder kamen auf tragische Weise ums Leben, als die Eisenbahnhochtrassen in sich zusammenbrachen.
Mexico City
Am 19. September 1985 produzierte ein Riß 20 km tief im Erdmantel, verursacht durch das Abtauchen der Cocos-Platte unter die nordamerikanische Platte, einen Energiestoß, der 1.000mal stärker war als eine Atombombe. Seine Schockwellen brachten Zerstörung über das 350 km entfernt gelegene Mexico City, das für Schäden doppelt anfällig ist, weil es auf einem sandigen Seegrund gebaut ist, der die Schockwellen verstärkte und die Gebäude destabilisierte. Diesen Vorgang nennt man \"Verflüssigung\". Obwohl Rettungshelfer tagelang ununterbrochen suchten und 4.000 Überlebende bargen, (darunter ein vier Tage altes Baby), kamen 8.000 Menschen ums Leben, 30.000 wurden verletzt und 50.000 wurden obdachlos.
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