Erdbeben- und Tsunami-Gefahren durch Subduktionszonen könnten höher sein als derzeit angenommen

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Die Daten des GPS-Standorts P028 befinden sich in der Wüste im Norden von New Mexico und tragen zu geologischen Studien des Rio Grande Rift bei. Ein Kontinentalriss ist ein Ort, an dem die Erdkruste sehr langsam auseinandergezogen wird. Bildnachweis: UNAVCO

Die Forscher entwickelten eine neue Methode zur Bewertung der Erdbeben- und Tsunami-Gefahren, die durch den entferntesten Teil der Offshore-Subduktionszonen dargestellt werden, und stellten fest, dass die Gefahr in einigen Bereichen möglicherweise systematisch unterschätzt wurde. Daher sollten die Tsunami-Risikobewertungen angesichts der neuen Ergebnisse erneut durchgeführt werden. Die Ergebnisse haben wichtige Auswirkungen auf die Risikominderung in betroffenen Gebieten weltweit, einschließlich Südostasien und im pazifischen Raum, im Falle künftiger Erdbeben und Tsunamis.

Megathrust-Erdbeben gehören zu den stärksten Erdbeben weltweit und treten in Subduktionszonen auf, in denen zwei tektonische Platten zusammenlaufen und eine unter die andere gleitet. Die Platten bewegen sich kontinuierlich aufeinander zu, aber wenn die Grenzfläche oder der Fehler zwischen ihnen festsitzt, baut sich mit der Zeit ein Schlupfdefizit auf. Wie eine Schuld muss dieses Schlupfdefizit irgendwann zurückgezahlt werden, und für tektonische Platten ist der Zahltag der Erdbebentag. Wenn diese Erdbeben den flachsten Teil der Verwerfung in der Nähe des Meeresbodens betreffen, können sie den Meeresboden nach oben verschieben und auch verheerende Tsunamis verursachen.

Das Verständnis des möglichen Bruchverhaltens von Megathrusts, insbesondere im flachen Offshore-Teil des Fehlers, in dem die meisten zerstörerischen Tsunamis erzeugt werden, ist daher eine wichtige Aufgabe für Geowissenschaftler, die Erdbeben- und Tsunami-Überschwemmungsgefahren vorhersagen. Die Wahrscheinlichkeit eines seismischen Verhaltens wird im flachen Teil des Fehlers häufig als etwas gering angenommen, basierend auf Laboruntersuchungen von wiederhergestelltem Fehlerzonenmaterial.

Die Rate des Schlupfdefizits des Fehlers kann auch mithilfe geodätischer Beobachtungen gemessen werden, die verfolgen, wie sich die Erdoberfläche im Laufe der Zeit bewegt, beispielsweise mithilfe hochpräziser GPS-Sensoren, die an Land installiert sind, sowie anhand eines Modells, das den Schlupf des Fehlers in Beziehung setzt beeinflusst die Bewegung dieser Stationen. Für Wissenschaftler ist es jedoch schwierig, mit dieser Technik zu “sehen”, was im flachsten Teil des Fehlers vor sich geht, da es weit vom Land entfernt ist, unterhalb von Kilometern Wasser, wo herkömmliche GPS-Instrumente nicht funktionieren können.

Jetzt haben Wissenschaftler der University of New Mexico und der Nanyang Technological University (NTU) in Singapur eine neue geodätische Methode entwickelt, um auf diesen Wert zu schließen, die die Wechselwirkung zwischen verschiedenen Teilen des Fehlers berücksichtigt und zu einem physikalisch genaueren Ergebnis führt. Lindseys Team stellte fest, dass frühere Modelle die Tatsache nicht berücksichtigt haben, dass sich der flache Teil, wenn der tiefe Teil des Fehlers zwischen Erdbeben steckt, auch nicht bewegen kann – er befindet sich in einem sogenannten „Stressschatten“ und es gibt ihn Es steht kein Energieaufbau zur Verfügung, um ein Verrutschen zu verursachen. Unter Berücksichtigung dieses Effekts entwickelte das Team eine Technik, die dieselben landgestützten Daten verwendet, jedoch zu einer erheblichen Verbesserung ihrer Fähigkeit führt, den Fehlerschlupf in den am weitesten vom Ufer entfernten Gebieten zu “sehen”, sodass die Forscher die Daten neu bewerten können Gefahr durch die Offshore-Teile von Subduktionszonen, die am anfälligsten für Tsunami-Erzeugung sind.

“Wir haben diese Technik auf die Subduktionszonen von Cascadia und Japan angewendet und festgestellt, dass der flache Fehler überall dort, wo tief verriegelte Stellen vorhanden sind, auch ein hohes Schlupfdefizit aufweisen muss – unabhängig von seinen eigenen Reibungseigenschaften”, sagte Eric Lindsey, Assistenzprofessor an der UNM Department of Earth and Planetary Sciences, das die Forschung am Earth Observatory of Singapore an der NTU durchgeführt hat. “Wenn diese Gebiete seismisch ausrutschen können, könnte die globale Tsunami-Gefahr höher sein als derzeit angenommen. Unsere Methode identifiziert kritische Orte, an denen Meeresbodenbeobachtungen Informationen über die Reibungseigenschaften dieser Fehler liefern könnten, um ihr Schlupfverhalten besser zu verstehen.”

Diese Studie ist wichtig, da sie eine Neubewertung früherer Modelle der Tsunami-Gefahr bei Megathrusts weltweit erfordert. Da dies mit vorhandenen Daten möglich ist, kann die Neubewertung auch vergleichsweise schnell erfolgen. Hoffentlich wird dies dazu führen, dass die Küstengemeinden besser auf zukünftige Ereignisse vorbereitet sind.

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