Intensität und Magnitude – Warum ein „3er-Erdbeben“ in Deutschland anders ist als ein „3er-Erdbeben“ in Japan

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(Artikel ursprünglich erschienen am 7. Mai 2015)

Ein Phänomen, so alt wie das Internet, die sozialen Medien:

Wenn es in Deutschland (mal wieder) zu einem Erdbeben kommt, nehmen wir mal beispielhaft Magnitude 3, ist es meistens so, dass (zumindest regionale) Medien über dieses Ereignis berichten. Menschen, die das Beben gespürt haben, wirken meist erschrocken, teils verängstigt ob der ungewöhnlichen Erfahrung. Auf Facebook und in den Kommentarspalten zu solchen Berichten kommen dagegen von ganz intelligenten Menschen am anderen Ende des Landes Aussagen wie: „Die sollen mal nicht übertreiben! Magnitude 3 ist doch kaum spürbar!“ Gerne garniert mit „Panikmache!!!“ oder „Lügenpresse!!!!!!!“.
Berechtigt? Nein! (!!!!!)

Es stimmt zwar: Global betrachtet sind Erdbeben um Magnitude 3 in der Regel keine große Sache. In tabellarischen Auflistungen der Erdbebenintensität wird „Magnitude 3“ meist als die untere Grenze der deutlichen Spürbarkeit angesehen. Alles zwischen 2 und 3 gilt als „kaum spürbar“. Soweit richtig. Allerdings nur in Ländern wie Japan, Chile und Indonesien (wobei auch hier Ausnahmen auftreten).

Zur Begriffserklärung:
Magnitude” bezeichnet die Stärke eines Erdbebens. Je nach verwendeter Skala (Momenten, Richter, etc) bestimmen die Amplitude des Seismogramms in Abhängigkeit von der Distanz zum Epizentrum, die Länge der Verwerfung und die Bewegung, sowie daraus resultierend die freigesetzte Energie die Magnitude. Die geläufigen Skalen sind nahezu identisch, bzw. weisen in den Größenordnungen nur geringe Unterschiede untereinander auf.
Erdbeben unter Magnitude 2 bezeichnet man als Mikrobeben. Beben der Magnitude 4 bis 5 treten in der Regel mehrmals pro Tag auf.
Intensität” beschreibt die Auswirkungen eines Erdbebens auf Bauwerke und Menschen. Meist handelt es sich dabei um eine subjektive Einschätzung der Betroffenen. Zur Analyse der Intensität werden aber auch, ähnlich wie bei Tornados, die Gebäudeschäden verwendet. Die Intensitätsskalen variieren je nach Region. In Amerika wird die Modifizierte Mercalli-Skala verwendet, während in Europa die ähnliche EMS-98-Skala benutzt wird. Beide beschreiben Intensitäten von I bis XII (römische Zahlen), wobei „I“ Erdbeben unterhalb der Fühlbarkeitsgrenze beschreibt. “Starke” Beben (V – VI) können zu geringen Gebäudeschäden an alten Bauwerken führen, während die schwersten Beben (X – XII) fast alle Bauwerke völlig zerstören.
Die Intensität hängt neben der Magnitude auch von der Bodenbeschaffenheit, aber vor allem von der Tiefe ab.
Die Tiefe, oder das Hypozentrum, ist der Ort in der Erde, wo das Erdbeben seinen Ursprung hat. In der Regel finden kontinentale Beben in Tiefen zwischen 5 und 20 Kilometern statt. Tiefere Beben, deren Hypozentrum auch im Unteren Erdmantel liegen kann, kommen fast ausschließlich an Subduktionszonen, wo sich eine Erdplatte unter die andere schiebt, vor.
Flache Beben haben in der Regel eine höhere Intensität als tiefe Beben, wobei tiefe Erdbeben in einem größeren Radius um das Epizentrum wahrgenommen werden können. Das größte, je registrierte tiefe Erdbeben im Mai 2013 (M 8.3 vor der Küste Kamtschatkas) war bis nach Moskau, Alaska, Hawaii und Indien spürbar.

Ob ein Erdbeben von Menschen wahrgenommen wird, hängt natürlich auch von der Bevölkerungsdichte ab. Ein Erdbeben im Stadtzentrum von München wird eher wahrgenommen als ein Erdbeben im Pfälzerwald.

Erdbeben an Subduktionszonen sind weltweit gesehen die am häufigsten auftretenden. Und die stärksten. Entsprechend richten sich Aussagen wie „Magnitude 3 kaum spürbar“ nach solchen Erdbeben.
In Japan zum Beispiel finden die meisten dieser Erdbeben vor der Küste und somit abseits von Menschen statt. Kleine Erdbeben mit einem begrenzten Schüttergebiet sind von Menschen somit nicht wahrnehmbar. Liegt das Epizentrum an Land, nimmt die Tiefe der Erdbeben zu, da sich die subduzierte Platte weiter in Richtung Erdmantel (und damit nach unten) bewegt. 30 km sind dabei die flachsten Werte, es kann auch deutlich tiefer sein. In dem Fall reichen die Auswirkungen von kleinen Erdbeben kaum bis an die Oberfläche. Somit sind Erdbeben mit Magnitude 3 „kaum wahrnehmbar“. Zu sehen in der Liste der spürbaren Erdbeben in Japan. Nur (vergleichsweise) sehr wenige Erdbeben unter Magnitude 3, deren Ursprung nicht die Subduktionszone ist, sind spürbar.

In Deutschland ist es anders. Wir haben vor der Nordseeküste (zum Glück!) keine Subduktionszone. Uns drohen keine Erdbeben bis Magnitude 9 und auch „kleinere“ sind deutlich seltener. Wenn es hier bebt, was dennoch oft genug der Fall ist, gehen diese Erschütterungen meist auf oberflächennahe Störungssysteme (Oberrheingraben u.a.) oder menschliche Aktivitäten zurück (Bergbau Ruhrgebiet u.a.). Es sind meist Tiefe von 5 bis 10 km. Mal mehr, mal weniger. Bergbauinduzierte Erdbeben sind deutlich flacher (~1 km), Erdbeben am Niederrhein (15 km) und im südlichen Schwarzwald (20 km) meist deutlich tiefer.

Insgesamt ist somit die Erdbebenintensität bei gleicher Magnitude in Deutschland deutlich höher als in Japan. Hinzu kommt, dass viele Orte in Deutschland auf lockeren Sedimenten gebaut sind. Dieser Untergrund führt zu einer zusätzlichen Verstärkung der Erdbebenwellen. In Japan kennt man diesen Untergrund aus Tokyo. Der Großteil des bergigen Hinterlandes steht jedoch auf festen Gestein.

Flache Erdbeben können für Menschen auch spürbar sein, wenn sie deutlich unter Magnitude 3, teils sogar unter Magnitude 2 sind. Aktuelles Beispiel: Der Erdbebenschwarm in Südhessen mit Tiefen von etwa 5 km, wo in manchen Fällen sogar Beben der Stärke 0,9 für Menschen (zumindest akustisch) wahrnehmbar waren. Aber auch die Erdbeben in Düsseldorf (M1.6 und 1.9) in ähnlicher Tiefe hinterließen bei den Bewohnern der Stadt einen bleibenden Eindruck. Hoch war auch die Intensität (V) eines leichten Erdbebens bei Bergheim am Niederrhein (M2.4) am 22. Dezember 2015. Grund: Der Braunkohletagebau induzierte die Erdstöße in etwa 1 km Tiefe.

Erdbeben der Magnitude 3 können in solchen Tiefen sogar sehr kräftig sein und Intensitäten erreichen, wo erste sehr leichte Schäden (V bis VI) auftreten. Im Zuge der Erdbebenserie in Südhessen gab es ein paar Beispiele dafür, aber auch induzierte Erdbeben in Niedersachsen oder im Ruhrgebiet fallen in diesen Bereich. Induzierte Erdbeben gelten in der Regel als spürbar, sobald sie Magnitude 1.2 erreichen und das Epizentrum in einem Wohngebiet lag.
Extrembeispiele für kleine spürbare Erdbeben in Deutschland sind das Erdbeben im Hamburger Ortsteil Flottbek am 9. April 2009, das Magnitude 0,4 (Tiefe: 90 m) erreichte und teils so stark empfunden wurde, dass Menschen ihre Häuser verließen, sowie die Erdbeben in Berchtesgaden. (Ein Erdbeben der Stärke 1.5 im Frühjahr 2014 erreichte Intensität IV) In beiden Fällen handelt es sich um nicht-tektonische Ereignisse, bedingt durch einstürzende Salzstöcke (Hamburg) oder starke Regelfälle (Berchtesgaden).

Beispiele für Erdbeben mit Magnitude 3, die nicht spürbar waren, gibt es in den letzten Jahren nicht (sofern das Epizentrum nicht 20 km vor der Küste von Schleswig-Holstein lag).

Daher sollte für Deutschland gelten: Erdbeben ab Magnitude 3 sind in Deutschland immer deutlich spürbar und können, in Einzelfällen, bereits zu Schäden führen.
Erdbeben ab Magnitude 2 sind in Deutschland in den meisten Fällen spürbar. Man sollte nicht überrascht sein, wenn auch kleinere Erdbeben wahrgenommen werden können.

Das Erdbeben in Darmstadt am 17. Mai 2014, das Magnitude 4.2 erreichte, hatte Intensität VI, laut einigen Schätzungen sogar VII. Was selbst einen erdbebenerfahrenen Japaner erschrecken oder verängstigen würde. Obwohl es in Japan fast täglich Magnitude 4.2 Erdbeben gibt.

Für Deutschland sollte die Intensitätsbeschreibung der Magnituden, abhängig von der Herdtiefe (mehr oder weniger als 10 km) daher so lauten:

 

Mag. (< 10 km Tiefe)
Mag. (> 10 km Tiefe)
Intensität
Beschreibung
Schäden
EMS-98
< 1,5
< 2,0
nicht spürbar
Von Menschen nicht wahrgenommen
keine
I
1,5 – 2,0
2,1 – 2,6
kaum spürbar
In Einzelfällen am Epizentrum spürbar
keine
II
2,1 – 2,5
2,7 – 3,3
schwach
Nahe des Epizentrums klar wahrnehmbar. Objekte vibrieren
keine
III
2,6 – 3,0
3,4 – 3,9
deutlich
Von allen Menschen nahe des Epizentrums wahrgenommen. Schwankende Objekte
keine
IV
3,1 – 3,6
4,0 – 4,4
stark
Menschen am Epizentrum werden aufgeschreckt, teils verängstigt. Objekte können fallen, sichtbare Vibration von Wänden
In der Regel keine Schäden an Gebäuden
V
3,7- 4,2
4,5 – 5,0
Menschen werden panisch; Möbel werden bewegt; Gegenstände stürzen herab
Risse im Putz; Schornsteine können einstürzen, Fenster zerbrechen
VI
4,3 – 4,8
5,1 – 5,5
sehr stark
Sichtbares Schwanken von Häusern; Möbel werden verschoben
Risse in Mauern und Dächern schwacher Häuser
VII
4,9 – 5,3
5,6 – 6,0
Sichtbares Schwanken von Häusern; Möbel werden bewegt; Gegenstände stürzen herab
Schwere Schäden an einzelnen Gebäuden
VIII
5,4 – 5,8
6,1 – 6,5
zerstörerisch
Möbel stürzen um, Autos und Bäume bewegen sich, Stehen wird erschwert; über mehrere hundert km spürbar
Schwache Häuser können einstürzen; viele Gebäude mit Schäden
IX
5,9 – 6,5
6,5 – 6,9
Morphologische Veränderungen: Erdrutsche und Erdspalten; Objekte werden in die Luft geworfen
Schwache Häuser werden zerstört, starke Häuser und Straßen beschädigt
X
6,5 +
7,0 +
extrem
Landschaftsveränderungen: Sandfontänen, Bodenverflüssigung, Hänge stürzen ein, Wasserläufe verändern sich
Fast alle Gebäude zerstört oder schwer beschädigt
X +

 

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Jens Skapski

Jens ist 23, lebt in Bochum und studiert seit 2013 an der Ruhr-Universität Geowissenschaften. Nach dem Bachelor-Abschluss 2016 folgte das M.Sc. Studium der Geophysik.