Erdbebenrisiko in Deutschland

Deutschland hat ein neues Kartenwerk zur Erdbeben­gefährdung. Obwohl die Gefährdung durch Erdbeben in Deutschland relativ gering ist, ist sie keinesfalls vernach­lässigbar. Bedeutende Schadenbeben mit Magni­tuden größer 6 sind innerhalb Deutsch­lands sowie in unmittel­barer Nachbar­schaft immer wieder aufgetreten. Bereits 1981 wurde die erste Erdbeben­baunorm bauauf­sichtlich eingeführt. Das neue Karten­werk ersetzt die vor rund zwanzig Jahren konzipierte, alte und bis jetzt gültige Erdbeben­zonierung. Die vorgelegten Karten zeigen, welche Bodener­schütterungen für verschiedene Schwingungs­perioden in Deutschland für vorgegebene Wahrschein­lichkeiten zu erwarten sind. Die Zonierung weist anhand eines wesentlich verbes­serten Gefährdungs­modells und aktua­lisierter Daten­bestände mit umfassender Einbeziehung aller zu berück­sichtigender Unsicher­heiten solide und robuste Berechnungen auf.

Die wichtigste Eingangs­größe dabei ist die Erdbeben­tätigkeit der letzten eintausend Jahre auf dem Gebiet der heutigen Bundes­republik samt einer Umgebung von mindestens 300 Kilometern. Zur Erarbeitung dieser Datenbasis gehörte das akri­bische Studium der Quellen vieler dieser his­torischen Beben. Dabei zeigte sich, dass in frühere Gefährdungs­berechnungen falsch beurteilte Ereignisse eingegangen waren: Stürme, plötzliche Boden­senkungen oder Nachrichten entfernter starker Erdbeben, die fälsch­licherweise als lokale Erdbeben über­liefert wurden. „Überraschender­weise haben wir viele ‚Fake Beben‘ gefunden“ berichtet Gottfried Grünthal. „Mehr als sechzig Prozent der im bisherigen deutschen Erdbeben­katalog aufgeführten Schadenbeben haben in manchen Gebieten nie statt­gefunden. Spätere Chronisten oder Autoren verschiedener Erdbeben­kataloge haben die Fehler einfach übernommen“, sagt der Beben­forscher.

Die Gefährdungs­karten wurden am Deutschen Geoforschungs­zentrum im Auftrag des Deutschen Instituts für Bautechnik und in enger Abstimmung mit Mitgliedern des entsprechenden DIN-Normen­ausschusses berechnet. „Die Neuein­schätzung wird weit­reichende wirt­schaftliche Folgen haben“, sagt Fabrice Cotton, Leiter der GFZ-Sektion „Erdbeben­gefärdung und dynamische Risiken“. Denn die Karten werden Bestandteil des Nationalen Anhangs (NA) der neuen DIN-Norm DIN EN 1998-1/NA werden. Bauherren müssen darauf achten, ihre Gebäude entsprechend den darin beschrie­benen Lastan­nahmen erdbeben­gerecht auszulegen. 

In der Praxis heißt dies, dass die Erdbeben­lastannahmen in Form berechneter Bodenbe­schleunigungen oberhalb eines Schwell­wertes mit einer Überschreitens­wahrscheinlichkeit von zehn Prozent innerhalb einer angenommenen Standzeit von fünfzig Jahren dem Konstruktions­entwurf zugrunde zu legen sind. „Weniger sperrig als die Angabe der Überschreitens­wahrschein­lichkeit in Prozent innerhalb einer Standzeit ist die Angabe mittlerer Wiederholungs­perioden erwarteter Bodener­schütterungen. Diese folgen aus den Gesetzen der Statistik. So ergibt die oben genannte Über­schreitenswahr­scheinlich­keit eine Wiederholungs­periode von 475 Jahren.“, berichtet Grünthal. Soll die Sicherheit erhöht werden, also die Über­schreitenswahr­scheinlichkeit geringer sein, werden Karten für höhere Wiederholungs­perioden berechnet: so für 975 Jahre und 2475 Jahre. Diesen entsprechen, auf die Standzeit von fünfzig Jahren bezogen, Wahrschein­lichkeiten von fünf oder nur mehr zwei Prozent für das Überschreiten der zugehörigen Bodener­schütterungen.

Neben den in Deutschland und den Nachbar­gebieten immer wieder auftretenden signi­fikanten natürlichen, tekto­nischen Erdbeben werden zudem seismische Ereig­nisse infolge mensch­licher Akti­vitäten im Untergrund beobachtet. Auslöser hierfür sind Kohle-, Erz- oder Salzbergbau, Öl- und Gasför­derung oder auch Geothermie­bohrungen. „Das Auftreten dieser induzierten seismischen Ereignisse ist stark zeit­abhängig“, erläutert Grünthal, „Sie verringern sich, können mit dem Abschluss der mensch­lichen Akti­vitäten im Untergrund enden oder werden durch technische Verbes­serungen in ihrer Intensität vermindert.“ Das ist einer der Gründe, weshalb die induzierten seis­mischen Ereignisse nicht in die Berech­nungen eingingen.

Grünthal und Kollegen haben in mühevoller Klein­arbeit im Vorfeld des Projektes nicht nur historische Beben­aufzeichnungen ausgewertet, um die Seismizitäts­datenbasis der letzten eintauend Jahre zu verbessern. Er fügt hinzu: „Wir haben in unseren Berechnungen ins­besondere die Unsicher­heiten in Modellen und Parametern erstmals derart umfänglich im Rahmen einer regionalen Studie einfließen lassen.“ Hinter dem neuen Kartenwerk stecken eine jahre­lange Puzzlearbeit mit Quellen­studium, modernste statis­tische Methoden und Auswerte­verfahren von Datenbanken zu Starkbeben­aufzeichnungen sowie eine enge Koopera­tion mit dem Bauinge­nieurwesen. „Wir haben jetzt noch verläss­lichere Gefahren­einschätzungen als bisher, die in deutsche und euro­päische Baunormen eingehen werden“, sagt Fabrice Cotton.

GFZ / JOL