Erdfälle, sogenannte Dolinen (engl. Sinkholes), stellen eine massive Gefährdung für die Infrastruktur, Bevölkerung, Landwirtschaft sowie den Tourismus am Toten Meer dar. In den letzten Jahrzehnten kam es vor allem in den Küstengebieten westlich und östlich des Sees verstärkt zu Erdfällen. Erdfallstrukturen entstehen, wenn die Deckschicht über dem Hohlraum in einer Gesteinsschicht mit lösbarem Anteil (z. B. Kalkstein, Gips oder Salz) mechanisch instabil wird und zusammenbricht.
Als Ursache für diese Entwicklung wird das rapide Absinken des Wasserspiegels von 1 bis 1,5 m pro Jahr angenommen, welches weite Flächen salzhaltigen, ehemaligen Seeboden hinterlässt. Dies hat einen höheren Grundwasserzustrom zur Folge, welcher den Lösungsprozess antreibt.
Am Toten Meer äußert sich dieses Phänomen in der stetig zunehmenden Bildung von Dolinen verschiedener Dimensionen. Sie werden entweder bis zu 20 Meter tief, sind dafür aber weniger ausgedehnt oder nur wenige Meter tief, erreichen dann aber bis zu 80 Meter im Durchmesser. Die Ausdehnung als auch der zeitliche Verlauf eines Kollapses, der innerhalb von Minuten bis Tagen erfolgen kann, werden vorwiegend durch die mechanischen Gesteinseigenschaften (z.B. Scher- und Druckfestigkeit, Dichte, Verwitterungsresistenz) des Untergrunds bestimmt.
Die Bilder zeigen sowohl das Ausmaß und die Zerstörungskraft der Erdfälle, als auch die ästhetische Schönheit der dadurch geformten Strukturen und Konturen.
Durch den Bildungsprozess von Erdfällen erfahren physikalische Parameter des Untergrunds eine starke Veränderung, die mit geophysikalischen und fernerkundlichen Messmethoden überwacht werden können.
Um die Veränderung dieser Parameter aufzunehmen und die von Erdfällen betroffenen Zonen zu charakterisieren und deren Vulnerabilität abzuschätzen, werden im Rahmen des *Virtuellen-Helmholtz-Instituts DESERVE regelmäßige geophysikalische Feldmessungen (z. B. S-Wellen-Seismik, Georadar) durchgeführt. Mit Hilfe von S-Wellen (Scher-Wellen) sowie dem Georadar (elektromagnetische Wellen) kann der Untergrund zerstörungsfrei untersucht werden. Mit beiden Methoden können die Gesteinsart, Klüfte, Störungen und die Porosität des Bodens ermittelt werden.
Zusätzlich zu den geophysikalischen Messungen werden auch Luftbildaufnahmen von einem mit Helium gefüllten Ballon aus aufgenommen. Die Bilder helfen den Forschern, das quantitative Gefährdungspotenzial und die Entwicklung der Dolinen abzuschätzen.
Darüber hinaus liefern sie wertvolle Hinweise auf mögliche Prozesse (z.B. Grundwassereintrag, Wasserquellen, Vegetation), die zum Entstehen der enormen Absenkzonen führen.
Mithilfe von modernen photogrammetrischen Auswerteverfahren kann aus einer Sequenz überlappender Luftbilder ein digitales Höhenmodell des gesamten Gebiets berechnet werden.
Dies wiederum gibt wertvolle Informationen über die Morphologie, also die Obenflächenstruktur des Geländes und wenn die Methode wiederholt angewandt wird, sogar über die Absenkraten der Erdfälle Auskunft.
Die Untersuchungen dienen dazu, eine mögliche Vorhersagbarkeit zum Einsturzpotenzial machen zu können. So soll es in naher Zukunft möglich sein, gefährdete Zonen besser einzugrenzen und anhand dieser Daten die Bevölkerung informieren bzw. warnen zu können.
*Virtuelles Institut DESERVE:
DESERVE befasst sich mit drei großen Herausforderungen: Umweltrisiken, Wasserverfügbarkeit und Klimawandel. Das Helmholtz-Virtuelle-Institut DESERVE baut auf die Helmholtz-Expertise in den Disziplinen „Atmosphäre und Klima“, „Erdkruste“ und „Wasser“ am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), dem Deutschen GeoForschungsZentrum (GFZ) und dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) auf.
Weitere Beiträge gibt es zur Atmosphärenforschung (KIT), zu Wasserspiegeländerungen (UFZ) und zur Erdbebengefährdung (GFZ).
