Quelle: GFZ 29. Mai 2024.

29. Mai 2024 – Als Ursache für zahlreichere und stärkere Erdbeben sehen die Forschenden den mit dem Klimawandel fortschreitenden Anstieg des Meeresspiegels weltweit, der in der Fachwelt unstrittig ist und jährlich vom Weltklimarat IPCC prognostiziert wird, sowie die zunehmende Stärke von extremen Wetterereignissen wie Stürmen. Beides erhöht den mechanischen Druck im Gefüge tektonischer Platten und führt zu Änderungen in den seismischen Zyklen – mit steigender Erdbebengefahr insbesondere in den Küstenregionen der Welt.

Hintergrund: Entstehung von Erdbeben
Erdbeben entstehen durch das plötzliche, ruckartige Verschieben von Gesteinsmassen im Untergrund. Dabei wird Energie in Form seismischer Wellen freigesetzt, die sich vorher durch die großräumige kontinuierliche Verschiebung und gleichzeitigem Verhaken der Erdplatten über lange Zeiträume aufgestaut hat. Dieser Ladeprozess schreitet solange fort, bis die Festigkeit des Gesteins überschritten wird und das Gestein an irgendeiner Stelle nachgibt, bricht und rutscht. Danach startet der Ladeprozess von neuem und bildet so einen wiederkehrenden Kreislauf von laden und entladen auf sogenannten tektonischen Störungen. Man nennt dies einen seismischen Zyklus. Je nach den geologischen Randbedingungen kann er Jahre, Jahrzehnte oder Jahrhunderte lang sein.

Einfluss des menschengemachten Klimawandels
Durch den menschengemachten Klimawandel und die damit verbundene Erwärmung der Atmosphäre schmilzt das Festlandeis, im Wesentlichen in der Antarktis und auf Grönland. In der Folge steigt weltweit der Meeresspiegel und dieser Prozess beschleunigt sich ständig. Betrug die Rate zwischen 1901 und 1990 noch 1,4 Millimeter pro Jahr, waren es zwischen 1970 und 2015 schon 2,1 und zwischen 2006 und 2015 bis zu 3,6. Gegenüber dem Zeitraum 1986 bis 2000 wird der Meeresspiegel dem IPCC-Bericht 2023 zufolge im Jahr 2100 im Mittel zwischen 0,43 und 0,84 Meter steigen. Bei Abschmelzen allen Landeises sagen Expert:innen langfristig sogar einen Anstieg um etwa 70 Meter voraus. Ob es zu diesem Extrem-Szenario kommen wird, hängt wesentlich von der Einhaltung der Klimaziele und damit der weiteren Emission von Treibhausgasen ab. Fest steht: Auch bei strikter Reduktion werden die oben beschriebenen Effekte noch Jahrhunderte andauern. Hinzu kommt eine wachsende Häufigkeit von Extremwetterereignissen, insbesondere von starken Stürmen.

Steigendes Erdbebenrisiko
Diese Entwicklungen haben auch Auswirkungen auf das Erdbebenrisiko. Denn ein höherer Meeresspiegel bedeutet eine größere Last auf dem Untergrund, die dort zu Drucksteigerungen führt. Das beeinflusst die Erdbebenzyklen an allen von Meerwasser bedeckten und küstennahen Orten der Welt und führt dort zu einem höheren Erdbebenrisiko. Ähnliche Druckänderungen werden auch durch zunehmend stärkere Extremwetterereignisse wie Stürme hervorgerufen.

Prof. Marco Bohnhoff, Leiter der GFZ-Sektion 4.2 „Geomechanik und Wissenschaftliches Bohren“ und Hauptautor der Studie, erläutert: „Bereits Meeresspiegelschwankungen von nur wenigen Dezimetern reichen aus, um Erdbeben auszulösen. Das können wir aus einer Vielzahl von Beobachtungen ableiten, zum einen von menschengemachten, meist harmlosen kleineren Erdbeben, die bei Wasserinjektionen zur Öl-, Gas-, oder Erdwärmeförderung auftreten, aber auch durch Seismizitätsschwankungen, die unter Stauseen und durch Ebbe und Flut verursacht werden.“

Problemregionen: die Küsten der Welt
Die stärkere seismische Gefährdung aufgrund des Klimawandels ist besonders in den Küstenbereichen problematisch. Dort liegen viele kritische Bruchzonen sowie auch Subduktionszonen, bei denen eine Erdplatte unter die die andere taucht. Und dort leben bereits heute 40 Prozent der Weltbevölkerung, zumeist in stark wachsenden Mega-Cities. Bekannte gefährdete Regionen sind zum Beispiel San Francisco und Los Angeles, Istanbul und Tokio-Yokohama, insbesondere aber auch viele wachsende Millionenstädte in Entwicklungsländern. Nicht überall ist die Gefährdungslage gut bekannt, weil die seismischen Zyklen teils länger sind als die Siedlungsgeschichte.

Bohnhoff: „Problematisch ist, dass es weltweit eine große Anzahl von Störungen gibt, die kurz vor dem Ende ihres seismischen Zyklus‘ stehen. Bei diesen reichen dann kleine zusätzliche Spannungen, um quasi die natürliche seismische Uhr vorzustellen und das Gestein bereits früher zum Versagen zu bringen. Dies geschieht durch steigende Meeresspiegel oder auch stärkere Stürme. Nach unseren Berechnungen wird das dann insbesondere küstennahe Bereiche und damit auch Städte und Infrastruktur treffen.“ Allerdings ist heute noch nicht vollständig bekannt, wo überall kritische Störungen liegen.

Dr. Patricia Martínez-Garzón, Arbeitsgruppenleiterin am GFZ und Mitautorin der Studie ergänzt: „Zudem können dann diese Erdbeben auch Sekundäreffekte wie etwa Hangrutschungen und Bodeninstabilitäten durch sogenannte Verflüssigung weicher Böden bewirken und damit die menschengemachten Georisiken zusätzlich verstärken. Diese Thematik klimawandelbedingt auftretender Erdbeben sollte in der nächsten Generation seismischer Gefährdungskarten Berücksichtigung finden.“

Weiterer Forschungsbedarf
Wie sich diese Effekte in den unterschiedlichen Erdbebenzonen der Welt konkret auswirken werden, ist allerdings vielfach noch unzureichend erforscht und von vielfältigen Faktoren abhängig. Dazu gehören die Geometrie der Verwerfungen, die lokalen tektonischen und Druck-Bedingungen sowie die Eigenschaften des Gesteins wie Permeabilität, Festigkeit und Rissausbreitung.

Die Studie macht daher auch Vorschläge zu einer besseren quantitativen Erfassung der zu erwartenden seismischen Auswirkungen des Meeresspiegelanstiegs oder durch Extremwetterereignisse.

Prof. Yehuda Ben-Zion von der University of Southern California in Los Angeles und Ko-Autor der Studie sagt dazu: „Wir planen, gezielt Bereiche starker Abschmelzung etwa auf Grönland oder einzelne Gletscher mikroseismisch zu überwachen, um dann Analogien zur skandinavischen Landmasse ziehen zu können, um die Prognosen zu verbessern.“

In Skandinavien hat der Prozess des Abschmelzens von Landeismassen seit der letzten Eiszeit schon stattgefunden. Dies hat dort auch zu – teils sehr starken – Erdbeben geführt. Allerdings ohne, dass es dort Millionenstädte oder kritische Infrastruktur gab, im Gegensatz zu den in der Zukunft betroffenen, besiedelten Küstenbereichen weltweit.

Ausblick: Menschengemachten Temperaturanstieg mindern und Erdbebenüberwachung und -vorsorge verbessern
Nach Ansicht der Forschenden verstärkt das aus dem menschengemachten Klimawandel resultierende wachsende seismische Risiko, das zu den bereits bekannten direkteren Gefahren und Risiken der globalen Erwärmung hinzukommt, die Notwendigkeit, den anthropogenen globalen Temperaturanstieg zu mindern und in eine verbesserte Erdbebenüberwachung und eine widerstandsfähigere Infrastruktur zu investieren.

Bohnhoff: „Die Klimaauswirkungen auf kaskadierende Erdbebengefahren, einschließlich ausgelöster Erdrutsche, Tsunamis und Verflüssigung, sollten bei der Entwicklung von Plänen zur Minderung des Erdbebenrisikos berücksichtigt werden.“ Dies sei besonders wichtig für Küstenregionen, einschließlich Megastädte und kritischer Infrastrukturen.

Originalpublikation:
Marco Bohnhoff, Patricia Martínez‐Garzón, Yehuda Ben‐Zion; Global Warming Will Increase Earthquake Hazards through Rising Sea Levels and Cascading Effects. Seismological Research Letters2024; doi: 10.1785/0220240100
hhttps://pubs.geoscienceworld.org/ssa/srl/article-abstract/doi/10.1785/0220240100/644474/Global-Warming-Will-Increase-Earthquake-Hazards

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• Klimawandel

Der Beitrag GFZ: Mehr Erdbeben durch Klimawandel erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Am 27. März 1964 bebt im südlichen Alaska die Erde – mit verheerenden Folgen. Straßen, Brücken und Häuser werden schwer beschädigt, 131 Menschen verlieren ihr Leben. Ein ganzer Landstrich entlang der Küste wird bis zu acht Meter angehoben und weiter landeinwärts massiv abgesenkt. Mit einer Stärke von 9,2 gilt das Erdbeben von Alaska auch heute noch als die zweitstärkste Erderschütterung seit Messbeginn. Für Geologinnen und Geologen der Zeit ist das Beben ein Rätsel: Welcher Mechanismus mag sich hinter einem solch gewaltigen Ereignis verbergen?

Karl beginnt diese Podcastfolge mit der Entdeckung eines der wichtigsten Prozesse auf der Erde: Es sind Subduktionszonen, in denen feste Platten der Erdkruste ruckartig tief in den Erdmantel einsinken – so auch unter dem südlichen Alaska. Das Erdbeben von 1964 half dabei, diesen Prozess zu verstehen und schloss gleichzeitig eine wichtige Lücke im Verständnis der Plattentektonik, bei der feste Kruste nicht nur ständig neu entsteht, sondern andernorts auch wieder verschwindet.

Heute ist klar: Subduktionszonen sind der wahre Motor der Plattentektonik – und nicht nur das. Über lange Zeiträume helfen sie dabei, das Klima der Erde einigermaßen stabil zu halten. Deswegen stellt sich nicht nur die Frage, warum sich auf der Erde feste Gesteinsplatten bewegen können, sondern auch, warum die Kruste von Venus und Mars nie in Platten zerbrach. Möglicherweise blieben sie gerade deshalb tote, trockene Wüsten.

Im AstroGeo Podcast erzählen sich die Wissenschaftsjournalisten Franziska Konitzer und Karl Urban regelmäßig eine Geschichte, die ihnen entweder die Steine unseres kosmischen Vorgartens eingeflüstert – oder die sie in den Tiefen und Untiefen des Universums aufgestöbert haben. Der Podcast ist auch auf iTunes oder Spotify zu finden.

Frühere Ausgaben des AstroGeo Podcast gibt es auf astrogeo.de. AstroGeo ist der Podcast der Riffreporter eG. Er ist frei verfügbar und entsteht durch die finanzielle Unterstützung seiner Hörerinnen und Hörer. Das geht mit einem monatlichen Abonnement oder einer Spende. Diese und jede andere Form der finanziellen Unterstützung hilft dabei, dass der Podcast weiter werbefrei bleibt.

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• AstroGeo Podcast
• Planet Erde

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Quelle: DLR 14. Februar 2023.

14. Februar 2023 – Satellitenbilder zeigen, wie sich das Land durch die schweren Erdbeben in der Türkei und in Syrien verschoben hat: Die Verwerfungen betragen nach einer Auswertung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) an manchen Stellen bis zu sechs Meter. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben Daten des europäischen Radarsatelliten Sentinel-1 analysiert und visualisiert. Die Risse sind an der Oberfläche auf etwa 250 Kilometern Länge zu erkennen.

Der größere Riss im Süden ist eine Folge des Hauptbebens, das sich am 6. Februar 2023 in den frühen Morgenstunden ereignete. Der zweite Riss, der nördlich des ersten liegt, entstand bei dem schweren Nachbeben am gleichen Tag. Die blauen Flächen stehen für eine Bewegung in östliche Richtung, die roten Flächen für eine Bewegung in westliche Richtung.

Beide Erdbeben-Bereiche gehören geologisch zur sogenannten Ostanatolischen Störungszone. Hier stoßen die anatolische und die arabische Platte aneinander. Dadurch entstehen Spannungen in der Erdkruste, die sich bei den Erdbeben gelöst haben. Die Bewegungen werden von Satelliten genau erfasst. Für die Analyse verwendeten die Forschenden im Earth Observation Center (EOC) des DLR Aufnahmen vom 29. Januar und vom 10. Februar 2023, die sie miteinander verglichen.

Der Radarsatellit Sentinel-1 gehört zur Sentinel-Satellitenflotte des europäischen Copernicus-Programms. Satellitengestütztes Radar (Synthetic Aperture Radar, SAR) nutzt zur Erdoberfläche gesendete Radar-Impulse und liefert zu jeder Tageszeit und Wetterlage Aufnahmen. Das SAR-Prinzip berechnet dabei die Laufzeiten der Signale und führt so hochgenaue Messungen der Distanz vom Satelliten zur Erdoberfläche durch.

DLR unterstützt Einsatzkräfte in der Türkei
In der ersten Woche nach dem Erdbeben waren zwei Wissenschaftler vom DLR-Institut für Optische Sensorsysteme gemeinsam mit Helferinnen und Helfern von I.S.A.R. Germany vor Ort in der Türkei. Das DLR hat eine neuartige Kamera (Modular Aerial Camera System, MACS) für die Lageaufklärung vor Ort bereitgestellt. Eingebaut in eine Hightech-Drohne von Quantum Systems überflog die Kamera schwer betroffene Regionen und sendete die Luftbilder als Karte direkt in das Einsatzführungssystem (ICMS) der Vereinten Nationen (UN).

Im DLR wertet außerdem das Zentrum für satellitengestützte Kriseninformation (ZKI) Satellitenaufnahmen aus und bereitet sie zum Beispiel zu digitalen Karten auf. Diese Lageinformationen werden an Helferinnen und Helfer vor Ort weitergegeben. Das ZKI ist ebenfalls ein Teil des Earth Observation Center in Oberpfaffenhofen.

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• Planet Erde

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Quelle: ESA 22. September 2022.

22. September 2022 – Das einzigartige Konzept der Satellitenmission Harmony soll nun verwirklicht werden und eine Fülle neuer Informationen über unsere Ozeane, das Eis, Erdbeben und Vulkane hervorbringen, die einen wichtigen Beitrag zur Klimaforschung und Risikoüberwachung leisten werden.

Die im Rahmen des FutureEO-Programms der ESA entwickelten Earth Explorers sind wegweisende Forschungsmissionen, die aufzeigen, wie neuartige Beobachtungsmethoden zu neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen über unseren Heimatplaneten führen. Sie treiben die Wissenschaft und Technologie voran und befassen sich mit Fragen, die sich direkt auf den Klimawandel und gesellschaftliche Themen wie die Verfügbarkeit von Nahrungsmitteln, Wasser, Energie, Ressourcen und die öffentliche Gesundheit auswirken.

Die Erde ist ein hochdynamisches System, wo der Transport und Austausch von Energie und Materie durch zahlreiche Prozesse und Rückkopplungsmechanismen geregelt wird. Die Aufschlüsselung dieser komplexen Prozesse ist eine riesige Herausforderung, um zu verstehen, wie unser Erd-System funktioniert.

Durch Harmony wird unser Verständnis noch viel klarer werden.

Harmony wird durch die Stärkung der Wissenschaft auch zur Lösung gesellschaftlicher Probleme beitragen, wie sie in den Grand Challenges des Weltklimaforschungsprogramms und in den Zielen für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen festgelegt sind.

Diese aufregende neue Mission besteht aus zwei identischen Satelliten, die im Konvoi mit einem Copernicus Sentinel-1-Satelliten die Erde umkreisen. Jeder Harmony-Satellit ist mit einem Synthetischen Apertur Radar, das nur den Empfang ermöglicht, sowie mit einem Multiview-Thermo-Infrarot-Instrument ausgestattet.

Harmony wird zusammen mit den Beobachtungen von Sentinel-1 eine umfangreiche Palette einzigartiger hochauflösender Beobachtungen von Bewegungen an oder nahe der Erdoberfläche liefern.

Der leitende Forscher von Harmony, Paco López-Dekker von der Technischen Universität Delft in den Niederlanden, erklärt: „Harmony wird beispielsweise zur Quantifizierung der Prozesse eingesetzt, die den Austausch von Schwung, Wärme und Feuchtigkeit zwischen der Meeresoberfläche und der darüber liegenden Luft bestimmen. Dieser Austausch beeinflusst die Prozesse in der unteren Atmosphäre, bestimmt die Wettermuster und wirkt sich auf unser Klima aus.

„Es wird auch zur Untersuchung der Verformung und der Strömungsdynamik an den sich schnell verändernden Rändern des Eisschildes eingesetzt, um den Anstieg des Meeresspiegels besser nachvollziehen zu können.

„Harmony wird außerdem die Bewegung von Gebirgsgletschern beobachten, die für die Versorgung von Hunderten von Millionen Menschen mit Süßwasser entscheidend sind. Die Bedeutung des Verständnisses ihrer Veränderungen kann daher nicht hoch genug eingeschätzt werden.

„Außerdem wird Harmony für die Messung kleinerer Veränderungen der Landoberfläche eingesetzt, wie z. B. bei Erdbeben und vulkanischer Aktivität, und trägt somit zur Risikoüberwachung bei.“

Das Konzept von Harmony wurde in den letzten vier Jahren einer strengen Machbarkeitsprüfung und einem Vorentwicklungsprozess unterzogen, an dessen Ende der Programmausschuss der ESA für Erdbeobachtung (PB-EO) den Vorschlag der ESA akzeptierte, u. a. auf der Grundlage der wissenschaftlichen Beratung und der Empfehlung des Beratenden Ausschusses für Erdbeobachtung (ACEO).

René Forsberg, Mitglied des Beratenden Ausschusses für Erdbeobachtung der ESA, sagte: „Die bahnbrechenden Forschungsmissionen der ESA, die Earth Explorer, sind von grundlegender Bedeutung für die Stellung Europas als Weltmarktführer in der Erdbeobachtung. Wir freuen uns sehr, dass Harmony sich dieser außergewöhnlichen Familie von Missionen anschließt und sind überzeugt, dass sie bedeutende Fortschritte im Verständnis der Vorgänge auf unserem fragilen Planeten bringen wird.“

Simonetta Cheli, ESA-Direktorin für Erdbeobachtungsprogramme, fügte hinzu: „Die Earth Explorers sind in der Tat entscheidend für unser FutureEO-Programm – ein Programm, das neue Ideen zur Entwicklung bahnbrechender Satellitenmissionen und -konzepte sowie zur Erprobung innovativer Technologien nutzt. FutureEO fördert kreative neue Wege zur Nutzung der Erdbeobachtung und ermöglicht so die Entfaltung wissenschaftlicher Spitzenleistungen zur Bewältigung der gesellschaftlichen Herausforderungen von morgen.

„Die neuartige Technologie und die von den Earth Explorers erprobten Beobachtungsmethoden sind ebenfalls von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung „operativer“ Missionen, wie z. B. die europäischen Copernicus Sentinel Missionen, die systematische Daten für Umweltdienste liefern.

„Wir gehen bei Harmony davon aus, dass seine Technologie wichtig für die Erweiterung der Kapazitäten der Copernicus Sentinel-1 Next Generation Mission sein wird.“

Da Harmony nun offiziell als zehnter Earth Explorer ausgewählt wurde, ist die Mission Teil des ESA-Vorschlags für die Erdbeobachtung der Zukunft (Earth Observation FutureEO) auf der bevorstehenden Ratstagung auf Ministerebene (CM22), bei der die Mitgliedstaaten Finanzierungsentscheidungen treffen werden.

Der nächste Schritt ist dann die Feinabstimmung des Missionskonzeptes und der anschließende Bau im Hinblick auf den Start der Satelliten im Jahr 2029.

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• ESA

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Geologinnen und Geologen schauen sich gerne Steine an, und das nicht nur, wenn sie glitzern und funkeln. Denn Steine verraten etwas über das Erdinnere, in dem viele von ihnen entstanden sind. Die geologische Sammelwut im Namen der Forschung hat aber ihre Grenze: Die meisten Steine, die wir finden, stammen aus der Erdkruste, der vergleichsweise dünnen äußersten Schicht des Planeten. Nur sehr selten sind Gesteine aus tieferen Schichten. Wer bis in den Kern blicken möchte, muss dagegen lernen, die Signale der Erdbebenwellen zu verstehen.

In dieser Episode erzählt Karl Urban die Geschichte eines Menschen, dem es erstmalig gelang, bis hinab in den inneren Kern der Erde zu blicken. Es ist die Geschichte der dänischen Mathematikerin, Geodätin und Seismologin Inge Lehmann. Fast gleich alt wie die Physiker Albert Einstein oder Niels Bohr, forschte sie in und trotz einer wissenschaftlichen Welt, in der Frauen keine Rolle spielen durften.

Im AstroGeo Podcast erzählen sich die Wissenschaftsjournalisten Franziska Konitzer und Karl Urban alle zwei Wochen eine Geschichte, die ihnen entweder die Steine unseres kosmischen Vorgartens eingeflüstert – oder die sie in den Tiefen und Untiefen des Universums aufgestöbert haben. Der Podcast ist auch auf iTunes oder Spotify zu finden.

Frühere Ausgaben des AstroGeo Podcast gibt es auf astrogeo.de. AstroGeo ist der Podcast von Die Weltraumreporter, einem Magazin der Riffreporter eG. Er ist frei verfügbar und entsteht durch die finanzielle Unterstützung seiner Hörerinnen und Hörer. Das geht mit einem monatlichen Abonnement die Weltraumreporter für 3,49 Euro pro Monat oder einer Spende. Diese und jede andere Form der finanziellen Unterstützung hilft dabei, dass der Podcast weiter werbefrei bleibt.

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• Planet Erde

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Ein Beitrag von Oliver Karger. Quelle: NASA, ESA/Enivsat.

Satellitenbilder des Sulzberger Eisschelfs zeigen neue Eisberge, nachdem der durch das Erdbeben vor der Küste Japans ausgelöste Tsunami auf die Abbruchkante des Schelfs traf. Mit Radarbildern des ASAR-Instruments an Bord des ESA-Satelliten Envisat hat ein Wissenschaftler-Team vom Goddard Space Flight Center der NASA um Kelly Brunt die neuen Eisberge identifiziert. Der größte hat eine Ausdehnung von 6,5 mal 9,5 km und ist etwa 80 m dick. Die Gesamtfläche der unzähligen Bruchstücke beläuft sich auf etwa 50 km².

Das Advanced Synthetic Aperture Radar ASAR (zu Deutsch: fortgeschrittenes Radar mit synthetischer Apertur ) genannte System an Bord von Envisat ermöglicht, im Gegensatz zu optischen Sensoren, fotoähnliche zweidimensionale Aufnahmen mit hoher Auflösung bei nahezu allen Witterungs- und Beleuchtungsbedingungen. Besonders für die Beobachtung der Polregionen kommt bevorzugt das ASAR-Instrument zum Einsatz.

Das Erdbeben mit einer Stärke von 9,0 auf der Richterskala löste den Tsunami aus, der sich dann etwa 13.000 km über den Pazifik bis zum Sulzberger Eisschelf ausbreitete, ehe er sich in der Ross-See auflöste. Die Amplitude der Tsunamiwelle betrug zwar lediglich 30 cm, doch war die hierdurch erhöhte Belastung auf das Eis ausreichend, um am Schelfrand neue Eisberge zu kalben.

Der Prozess des Kalbens bezeichnet normalerweise das Abbrechen von Eis an der Kante der Schelfeisplatte, welche auf dem Meer schwimmt und mit einem Gletscher an Land fest verbunden ist. Hierdurch treten Spannungen im Eis auf, welche sich durch das Abbrechen von Eisbergen aufheben. Diese Spannungen können jedoch auch von außen aufgebracht werden, wie im Falle des Tsunamis geschehen.

„Die neuen Entdeckungen in der Antarktis zeigen, dass die Erdbeobachtung essentiell wichtig ist, um die Mechanismen und Effekte im Zusammenhang mit Naturkatastrophen zu verstehen“, so Henri Laur, der ESA-Envisat-Missionsmanager. „Mit weiteren Radarmessungen“, so Henri-Laur weiter, „wird es möglich sein, eine detaillierte Karte Japans zu erstellen, um die durch das Erdbeben ausgelöste Verschiebung der Inselkette zu analysieren.“

Envisat umkreist seit dem 1. März 2002 in einer mittleren Höhe von 767 km mit einer Inklination von 98,5° die Erde und wird voraussichtlich bis 2013 weiterhin seine Instrumente zur Überwachung des Klimas und des Ökosystems auf unseren Planeten richten.

Raumcon:

• Envisat
• Planet Erde ab dem 09. August 2011

Der Beitrag Tsunamis – Kraft über 13.000 km erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Raumfahrer.net Gastautor. Quelle: NASA, JAXA. Vertont von Peter Rittinger.

Von unserem Gastautor Ian Benecken

Ein Notfall-Flugkontrollteam der japanischen Raumfahrtagentur JAXA wurde nach Houston geschickt und hat sich dort in einem Hinterzimmer ein provisorisches Flugkontrollzentrum für das japanische Raumlabor Kibo eingerichtet. Geplante Arbeiten, wie das für heute angesetzte Öffnen der Luke des japanischen Raumfrachters HTV 2, welches erst gestern von Node-2-Zenit an dessen Nadirport umgedockt wurde, wurden bis auf Weiteres verschoben.

In Houston geht man derzeit nicht vor Montag von einer erneuten Öffnung des japanischen Kontrollzentrums aus. Alle Anfragen der Astronauten sowie Kosmonauten, die sich um den japanischen Teil der Station drehen, werden bis zur Wiederaufnahme des Regulärbetriebs von Houston entgegengenommen. Die Crew der ISS zeigt sich bestürzt über die Vorfälle in Japan und wird auch heute über den gesamten Tag via CNN mit Neuigkeiten bezüglich der Situation unterrichtet.

Der Beitrag Verlegung von Tsukuba nach Houston erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: Arianespace, ESA, Eutelsat, Thales Alenia Space.

Eine Ariane 5 ECA soll die beiden Kommunikationssatelliten BSAT 3b für den japanischen Fernsehsatellitenbetreiber B-SAT und Eutelsat W3B für den europäischen Betreiber von Kommunikationssatelliten Eutelsat ins All bringen. Der Start der Rakete war ursprünglich für den 15. September 2010 vorgesehen. Die Vorbereitungen des Trägers verliefen planmäßig, Arianespace berichtete am 4. August 2010, dass auf die Zentralstufe der Rakete wie vorsehen die Kombination aus Oberstufe und Gerätesektion aufgesetzt worden ist. Die Integration der Nutzlasten wird jedoch noch etwas auf sich warten lassen. Eutelsat W3B befindet sich noch bei seinem Hersteller Thales Alenia Space im französischen Cannes und durchläuft letzte Tests. Das auf dem Spacebus 4000C3 basierende Raumfahrzeug, das ursprünglich zum Start auf einer chinesischen Langer-Marsch-Rakete vorgesehen war, soll nach derzeitigem Planungsstand im September 2010 nach Kourou gebracht werden. Als Startdatum wird aktuell ein Termin in der zweiten Oktoberhälfte 2010 anvisiert.

Nicht bekannt wurde, ob eine zu knappe Zeitplanung für die verspätete Lieferung von Eutelsat W3B nach Kourou ursächlich ist. Für den Start auf einer chinesischen Rakete sollte W3B so ausgelegt werden, dass er keine die ITAR-Regeln verletzende Technik enthält. ITAR steht für International Traffic in Arms Regulation, was übersetzt schlicht „Regeln für den internationalen Verkehr mit Waffen“ heißt, Eutelsat war für die Entscheidung, auf einen chinesischen Träger zurückzugreifen, teilweise heftig kritisiert worden. Am 18. Februar 2010 gab Eutelsat bekannt, dass die Startgelegenheiten von W3B und W3C getauscht werden. W3B sollte statt W3C im August oder September 2010 an Bord einer Ariane 5 fliegen. Nach im April 2009 entstandenen Erdbebenschäden in einem Werk von Thales Alenia Space im italienischen L’Aquila schienen Verzögerungen bei der Fertigstellung von W3B möglich, weswegen entschieden wurde, beim Bau gegebenenfalls auch auf Komponenten zurückzugreifen, die den ITAR-Bestimmungen unterliegen.

Eutelsat benötigt W3B dringend im All, da er der Ersatz für den ehemals bei 16 Grad Ost im Geostationären Orbit positionierten W2 ist, welcher seine Auslegungsbetriebsdauer im All überschritten hatte und nach einem Ende Januar 2010 aufgetretenen Ausfall in einen Friedhofsorbit gesteuert worden ist. Erschwerend kommt für Eutelsat hinzu, dass der seit dem 20. Dezember 2008 um die Erde kreisende, ebenfalls zur Stationierung bei 16 Grad Ost im geostationären Orbit vorgesehene Satellit W2M wegen technischer Probleme nicht vollumfänglich einsetzbar ist. Nach dem Start von Eutelsat W3B wird man diesen daher möglichst schnell bei 16 Grad Ost in Betrieb nehmen, und den Interimseinsatz der dort zur Zeit in Kolokation aktiven Eutelsat-Trabanten Eurobird 16, SESAT 1 und W2M beenden.

Raumcon:

• Ariane 5 ECA V-197 mit *Eutelsat W3B & BSAT-3b*

Der Beitrag Ariane-5-Mission V197 auf Oktober verschoben erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Karl Urban. Quelle: NASA. Vertont von Julian Schlund.

Erdbeben und vulkanische Aktivitäten sind Phänomene, die unstrittig ähnliche Ursachen haben. Meist bilden sich aus tektonischen Gründen Spannungen im Erdinnern, die sich schließlich in Erdbeben entladen. Erdbebengefährdete Regionen beherbergen gleichzeitig oft auch aktive Vulkane. Der Grund dafür sind die tektonischen Platten, die an ihren Rändern Spannungen aufbauen, indem sie sich gegenseitig überpflügen, (subduzieren). An diesen Subduktionszonen bildet die untergepflügte (subduzierte) Platte Schmelzen, die nach oben steigen.

Wissenschaftler der NASA haben kürzlich aus dem All einen deutlichen Zusammenhang zwischen Erdbeben und vulkanischer Aktivität festgestellt. Dazu wurden die bekannten Vulkane der betroffenen Region direkt nach einem Erdbeben genau beobachtet. Dies ist möglich mithilfe der NASA-Erdbeobachtungssatelliten Terra und Aqua, die ständig nach Hitzequellen auf der Erde Ausschau halten, bei denen es sich neben Vulkanausbrüchen auch um Brände handeln kann. Dazu wird das Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) verwendet, das sich an Bord beider Satelliten befindet.

Genauer untersucht wurden die Auswirkungen eines Erdbebens auf der indonesischen Insel Java, die in einem seismisch hochaktiven Gebiet liegt. Im Mai 2006 wurden hier an drei aufeinander folgenden Tagen schwere Erdstöße registriert, alle um 6,4 Magnituden auf der Richter-Skala. Daraufhin konnten die NASA-Wissenschaftler eine neun Tage andauernde erhöhte vulkanischen Aktivität feststellen.
„Während dieses Zeitraums konnten wir klar zeigen, dass das Erdbeben nicht nur größere Hitzeemissionen der Vulkane sondern auch vermehrte Lavaeruptionen ausgelöst hatte, die höher waren als vorangegangene Eruptionen“, sagte Andrew Harris von der Universität von Hawaii.

Die beiden betroffenen Vulkane Merapi und Semeru befinden sich 50 Kilometer nördlich bzw. 280 Kilometer südlich des Epizentrums des Bebens. Damit gehen die Forscher davon aus, dass die seismischen Wellen des Erdbebens ausgereicht haben, in den Magmakammern der Vulkane wie eine Pumpe geschmolzenes Material nach oben zu befördern und damit die normale Eruptionsrate zu erhöhen. „Die Reaktionen von Merapi und Semeru hinkten dem Erdbeben rund drei Tage hinterher. Dies könnte die Zeit widerspiegeln, die nötig war, um das zähflüssige Magma zu den Schloten zu transportieren“, sagte Harris.

Jedoch ist Vorsicht geboten, denn eine zuverlässige Vorhersage von Vulkanausbrüchen ist mit der Erkenntnis, dass ein Zusammenhang zwischen Erdbeben und vulkanischer Aktivität besteht, noch nicht gewonnen. Immerhin ist der Hauptgrund für große Eruptionen ein hoher Druck in der Magmakammer, die durch nachströmendes zähflüssiges Material aus der Tiefe gespeist wird. Die „seismische Pumpe“ kann hier nur als Katalysator wirken. Zudem weisen die NASA-Forscher darauf hin, dass Erdbeben zwar die Ausbruchsstärke regionaler Vulkane beeinflusst, eine zuverlässige Vorhersage von Ausbrüchen aber nicht immer möglich ist. Auch die relativ kurze erhöhte Aktivität wenige Tage nach dem Erdbeben auf Java, macht weitere Untersuchungen dieser Art nötig, bevor genauere Aussagen über zukünftige Vulkanausbrüche möglich sind.

Dennoch sind die Wissenschaftler zuversichtlich. Immerhin ist es erst durch die seit wenigen Jahren verfügbaren hochempfindlichen Wärmesensoren der NASA-Erdbeobachtungssatelliten möglich, eine Karte der globalen Wärmequellen zu erstellen. Die Forscher wollen nun erst einmal die Daten des Instruments MODIS auswerten, die bis ins Jahr 2000 zurückreichen und Zusammenhänge zu aufgezeichnten Erdbeben suchen.

Eine bessere Vorhersage von Vulkanausbrüchen weckt derweil nicht nur akademisches Interesse. Immerhin gehört gerade der angesprochene Vulkan Merapi zu den weltweit gefährlichsten Vulkanen. Er wird als plinianischer Vulkan von einem sauren (d.h. SiO₂-reichen) Magma gespeist, das dadurch sehr zähflüssig ist. Es muss sich ein gewaltiger Druck anstauen, bevor es zu einem Ausbruch kommen kann. Der Vulkantyp ist nach dem römischen Naturforscher Plinius d.Ä. benannt, der 79 n.Chr. beim Ausbruch des Vesuv ums Leben kam, bei dem die römische Stadt Pompeji vollkommen mit Asche bedeckt wurde. Es gilt, den Indonesiern rund um den Merapi ein ähnliches Schicksal zu ersparen. Allein in der Stadt Yogyakarta, 35 Kilometer südlich des Vulkans, leben mehr als drei Millionen Menschen.

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Ein Beitrag von Karl Urban, bearbeitet von Star-Light. Quelle: ESA.

Ein neues Verfahren, die so genannte „Radar- Interferometrie mit synthetischer Apertur“ (InSAR), erlaubt das Aufspüren ungewöhnlicher Verformungen der Erdkruste durch Beben.
US-Wissenschaftler würdigen die Leistungen der Europäischen Raumfahrtagentur ESA. Sie haben Bildmaterial eines Erdbebens ausgewertet, das 1999 die Mojave-Wüste im Westen der USA erzittern ließ. Ihre Studie zeigt neue Wege zur Identifizierung aktiver Verwerfungen der Erdkruste auf. Auch wann eine Störungszone zuletzt von Erdstößen heimgesucht wurde, ist nun leichter festzustellen.

Glücksfall Erdbeben
Forscher des Scripps-Instituts für Ozeanografie an der University of California in San Diego und des California Institute of Technology (Caltech) haben in der renommierten Fachzeitschrift „Science“ eine eingehende Studie über das so genannte „Hector-Mine“-Beben veröffentlicht. Die heftigen Erdstöße erzeugten Bodenverwerfungen auf einer Länge von rund 140 Kilometern und erreichten eine Stärke von 7,1. Dennoch richtete das nach einem verlassenen Bergwerk vor Ort benannte Beben in dem Gebiet kaum Schaden an. Laut Yuri Fialko, dem Hauptautor der Science-Veröffentlichung, war dieses Beben sogar ein Glücksfall, bot es doch die einmalige Chance, mit Satelliten- und Radartechnologie außergewöhnliche Merkmale der Verwerfungen zu dokumentieren.

Gestein im Rückwärtsgang
Als die Wissenschaftler die Radarbilder aus dem All auswerteten, erlebten sie eine Überraschung: Sie stellten fest, dass sich Bodenverwerfungen in manchen Fällen offenbar rückwärts bewegen. „Selbst geringe Änderungen der Druckverhältnisse durch weit entfernte Beben können in Verwerfungsgebieten leichte Bewegungen auslösen. Bislang hat man dabei aber nur Vorwärtsbewegungen beobachtet“, erläutert Fialko. „Wir konnten belegen, dass sich in diesem Fall die Verwerfungen durch minimale Spannungsveränderungen rückwärts bewegt hatten, was wirklich ziemlich ungewöhnlich ist“, so Fialko.

Die Untersuchung führt zu dem Schluss, dass diese Rückwärtsbewegung nicht durch Reibungsgleiten großer Gesteinspakete entsteht, sondern mit dem unterschiedlichen Gesteinsmaterial in den Verwerfungen selbst zusammenhängt. Wie Fialko erläutert, werden die Ergebnisse sicherlich zu neuen seismischen Untersuchungen in Gebieten mit Verwerfungen unterschiedlicher Zusammensetzung führen. Sie können helfen, potenziell aktive Störungszonen aufzuspüren. Sie leisten damit einen Beitrag zur Erdbebenvorhersage.

Getrickste Präzision
Das Erdbeben wurde durch bildgebende Radarinterferometrie mit synthetischer Apertur (InSAR) umfassend dokumentiert. Bei diesem Verfahren sendet das Satellitenradar kurze Impulse zur Erde und registriert die Echos. Dabei peilen die Satelliten einen bestimmten Punkt der Erde beim Überflug mehrmals aus unterschiedlichen Winkeln an. Die Bodenstation rechnet die nach und nach eintreffenden Signale zu einer hochauflösenden digitalen Geländeabbildung zusammen.
Hinter dem etwas schwer vermittelbaren Begriff der synthetischen Apertur verbirgt sich also ein schlauer Trick: Viele einzelne Aufnahmen werden zu einem Gesamtbild zusammengesetzt, das dann wesentlich detailgenauer ist als eine einzige Aufnahme. Veränderungen der Erdoberfläche lassen sich so extrem genau nachvollziehen.

Beifall für Europas Erdbeobachter
In ihrem Science-Artikel betonten die Wissenschaftler, dass die ESA- Satelliten ERS-1 und ERS-2 das Erbebengebiet in den vergangenen 10 Jahren mehrfach abgetastet haben. Eine Auswertung aller InSAR- Aufnahmen vom Tag des Erdbebens selbst erbrachte schließlich 20 relevante Interferogramme. „Vor InSAR standen uns nur Punktmessungen direkt aus der Deformationszone zur Verfügung. Dank des InSAR-Verfahrens können wir uns nun auf Millionen von punktuellen Messwerten stützen, die ein umfassendes Bild der Bodendeformation in Südkalifornien vermitteln“, erklärte Peter Shearer vom Scripps-Institut, ein Koautor der Science- Veröffentlichung.

Anhand der Satellitendaten konnten die Wissenschaftler horizontale und vertikale Geländeveränderungen im Millimeter- und Zentimeterbereich in einem weiten Gebiet um die Verwerfungen herum aufspüren. „Es waren die äußerst erfolgreichen Satellitenmissionen der Europäischen Weltraumagentur, die diese Erkenntnisse ermöglicht haben“, so die Forscher Scripps-Instituts.

Mit Argusaugen im All
Das erste Radar mit synthetischer Apertur (SAR) befand sich an Bord des 1991 gestarteten europäischen Erdbeobachtungssatelliten ERS-1. 1995 gelangte der nahezu baugleiche ERS-2 mit einem weiteren SAR-System in die Umlaufbahn. Das äußerst erfolgreiche Satellitenduo der ESA konnte ein Fülle wertvoller Daten über die Landmassen, Ozeane und Polkappen unseres Heimatplaneten liefern, insbesondere in den Jahren, in denen die beiden Satelliten die Erde im Tandembetrieb umrundeten, also quasi im Formationsflug. Heute nutzen weltweit einige hundert Forschungsgruppen die ERS- Daten für ihre Untersuchungen. Das InSAR-Verfahren hat sich als geowissenschaftlicher Durchbruch mit neuen Erkenntnissen über Erdbeben und anderen Naturereignissen erwiesen.

Das neue europäische Argusauge am Himmel heißt Envisat. Der am 1. März 2002 gestartete komplexeste Umweltsatellit der ESA hat ein weiterentwickeltes SAR-Radarsystem (ASAR) mit extrem geschärftem Blick an Bord: Das ASAR-Instrument kann unter anderem Signale mit unterschiedlicher Polarisierung abstrahlen und empfangen, was die Präzision bei der Geländekartierung noch einmal sehr deutlich verbessert. Envisat dürfte daher sowohl die Erdbebenforschung als auch die Erdbebenvorhersage revolutionieren.

Der Beitrag Satellitenbilder der ESA revolutionieren die Erdbebenforschung erschien zuerst auf Raumfahrer.net.