14.06.2018

Erdbebenrisiko in Deutschland

Neuer Bebenkatalog beruht auf Messungen und historischen Aufzeichnungen.

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.

Abb.: Karte der Erdbebengefährdung für eine mittlere Wiederholungsperiode von 475 Jahren. Dargestellt sind die Mittelwerte der Spektralamplituden der Schwingungungsperioden. Der Gefährdungskarte sind die katalogisierten tektonischen Erdbeben der letzten 1000 Jahre überlagert.
(Bild: G. Grünthal et al.)

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

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