Schweres Seebeben vor der indonesischen Insel Sumatra

Ein schweres Seebeben der Magnitude 9 (USGS) vor der indonesischen Insel Sumatra erzeugte am 26.12.2004 mehrere Flutwellen (Tsunami). Der Tsunami verursachte in den Ländern Indien, Thailand, Malaysia, Indonesien sowie Sri Lanka und den Malediven zum Teil schwere Verwüstungen. Selbst die afrikanische Küste der Staaten Somalia und Kenia waren von den Ausläufern des Tsumanis betroffen. Nach Medienberichten sind mehr als 280.000 Menschen ums Leben gekommen und mehrere Millionen obdachlos geworden. Am stärksten betroffen sind die Ostküste Sri Lankas, die westthailändische Ferienregion um Phuket und die im Norden der indonesischen Insel Sumatra gelegene Region Aceh.

Abbildung 2: Die tektonische Karte zeigt neben den Plattengrenzen in rot (Quelle: Coffin et al. 1998 und USGS), die stärksten Nachbeben mit einer Magnitude größer 5.0 als Kreise sowie das Epizentrum des Hauptbebens als Stern. Die Farbe von gelb nach rot entspricht der fortlaufenden Zeit vom 26.12.2004 bis zum 04.01.2005 Quelle: BGR

Abbildung 3: Schematische Darstellung einer Subduktionszone, bei der die schwere ozeanische Platte unter der kontinentalen abtaucht. Beide Platten verhaken sich an ihrer Grenzfläche, was zu einem Spannungsaufbau führt, der wiederum ruckartig durch ein Beben entlastet wird. Die roten Pfeile skizzieren die Bewegung der Platten, bei der die kontinentale nach oben geschnappt ist und somit die darüberliegende Wassersäule angehoben wurde, die wiederum den verheerenden Tsunami ausgelöst hat.
Quelle: BGR

Das Erdbeben (Stern in Abbildung 1) ereignete sich im dem so genannten Sunda-Graben, ca. 250 km SSE von Banda Aceh. Dort taucht die Indo-Australische Platte unter die im Nordosten gelegenden Sunda Platte und Burma Mikroplatte (Subduktion) mit einer Geschwindigkeit von etwa 5 cm pro Jahr ab. Bei dieser Bewegung können sich die Platten miteinander verhacken und es baut sich Spannung auf. Erdbeben sind die Folge, wenn sich diese Platten ruckartig lösen (Entlastung), da die Bruchfestigkeit des Gesteins überschritten worden ist. Diese Entlastung breitet sich in der Regel mit einer Geschwindigkeit von 3.5 km/s entlang der Störungszone aus (siehe Abbildung 3). Bei einem derartigen Starkbeben besteht diese Zone meist aus mehreren Bruchflächen, die kaskadisch aktiviert werden. Bisher wurden bereits mehr als 200 Nachbeben mit einer Magnitude größer 5.0 registriert. In Abbildung 2 ist die Verteilung dieser Nachbeben dargestellt, die den Verlauf der Bruchflächen widerspiegelt.

Bei dem Hauptbeben kam es zu einem Bruch in Süd-Nord-Richtung von mehr als 1000 km. Die Länge des Bruchs wird anhand der Registrierung des Ersteinsätze an den mehr als 9000 km vom Epizentrum entfernten Stationen des Deutschen Seismologischen Regionalnetzes GRSN (German Regional Seismological Network) deutlich. Die Seismogramme in Abbildung 4 zeigen eine sehr komplizierte Primärphase, die etwa 750 Sekunden nach dem Beginn des Bruchvorgangs einsetzt und aufgrund der Länge des Bruchs mehr als 200 Sekunden andauert. Die bei diesem Ereignis, einem der weltweit stärksten Beben überhaupt, freigesetzte Energie wird in Abbildung 5 deutlich, in der ein 18-Stunden Seismogramm dargestellt ist: Die Bodenbewegung in Deutschland betrug dabei einige Zentimeter bei einer Periode von 120 Sekunden. Dank der Langsamkeit der Bodenbewegung konnte sie nicht verspürt werden und keine Schäden verursachen. Derart große Amplituden werden durch Oberflächenwellen hervorgerufen, die im Gegensatz zu Raumwellen nicht durch die Erde sondern wesentlich langsamer (mit etwa 3.7 km/s) an der Oberfläche laufen und bei diesem Beben mehrmals um die Erde gelaufen sind.

Abbildung 4: Gefilterte (0.2 - 2.5 Hz) Seismogrammsektion des Primäreinsatzes, der über 200 Sekunden andauert, registriert auf den Vertikalkomponenten des Deutschen Seismologischen Regionalnetzes in mehr als 9000 km Entfernung vom Epizentrum. Die Zeitachse in Sekunden ist bezogen auf die Herdzeit, angegeben im Weltzeitformat Quelle: BGR

Abbildung 5: Darstellung der vertikalen Bodenbewegung (tiefpass gefiltert bei 100 s und maximal einige Zentimeter bei 120 s) an der Station Moxa für einen Zeitraum von 18 Stunden. Die schwarzen und roten Pfeile markieren die Oberflächenwellenzüge, die entlang des Großkreises gelaufen sind, für den kurzen bzw. langen Weg. Ein Umlauf dauert etwa 3 Stunden Quelle: BGR

Ein Tsunami [jap.: "große Hafenwelle, lange Woge"] wird durch ein starkes oberflächennahes Seebeben (Magnitude größer 7, Tiefe kleiner 10 km), einen Vulkanausbruch oder unterseeischen Hangrutschungen angeregt. Der Tsunami breitet sich an der Wasseroberfläche nahezu konzentrisch von seinem Epizentrum aus, wobei die gesamte Wassersäule von der Meeresoberfläche bis zum -Boden bewegt wird, bis er auf die Küste trifft. Dort läuft er, ähnlich wie Brandungswellen, zu großer Höhe auf. Die größten bisher beobachteten Wellen erreichten dabei eine Höhe von 30 m. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wogen hängt wesentlich von der Wassertiefe ab. Bei einer mittleren Tiefe von 5 km liegt die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wellen bei ca. 220 m/s (800 km/h), hierbei beträgt die Wellenlänge bis zu 200 km. Die extrem großen Wellenlängen sowie die geringen Amplituden auf hoher See (im Bereich von 1 m) erklären auch, weshalb Tsunamis dort von Schiffen aus nicht wahrgenommen werden.

Neben Japan und den Inseln der Südsee gehören Hawaii und Teile der Pazifikküste Nord- und Südamerikas zu den durch Tsunamis am stärksten gefährdeten Gebieten. Dies wird in Abbildung 6 anhand der globalen Verteilung der Erdbeben deutlich, die Tsunamis hervorgerufen haben. Ferner wird auch deutlich, dass aufgrund der weitaus höheren Anzahl an Tsunamis im Pazifischen Raum ein Frühwarnsystem dort existiert und im Indischen Ozean, wo es weitaus seltener zu Tsunamis kam, ein derartiges System nicht existiert (wie auch für den Atlantik und das Mittelmeer).

Abbildung 6: Weltkarte mit den 299 Beben, die Tsunamis hervorgerufen haben, für den Zeitraum von 1900 bis 2004 (Quelle: NOAA). Der größte Teil der Beben ereignete sich im Pazifischen Raum Quelle: BGR

In der Vergangenheit richteten Tsunamis vor allem im pazifischen Raum oftmals schwerste Schäden an. So ist Japan seit dem Jahre 1956 von mehr als 10 verheerenden Flutwellen heimgesucht worden. Die größte seismische Woge mit einer Höhe von 24 m brach nach einem Erdbeben am 15. Juni 1896 über die Ostküste der Insel Honshu herein, zerstörte über 10000 Häuser und tötete dabei mehr als 26000 Einwohner. In Indonesien wurde letztmals die Insel Flores im Dezember 1992 von einem verheerenden Tsunami, der von einem Erdbeben der Stärke 7.8 östlich der Insel ausgelöst wurde, heimgesucht. 1690 Inselbewohner verloren dabei ihr Leben.

Abbildung 7: Darstellung der durch den Tsunami vom 26.12.2004 betroffenen Küstenregionen im Indischen Ozean Quelle: BGR