Spannungen in der Erdkruste durch Nepal-Erdbeben verändert

Nepal ist von West nach Ost vom Himalaya-Gebirge durchzogen. Entstanden ist der Himalaya durch die Kollision der Indischen mit der Eurasischen Platte, wobei sich Indien auf Eurasien relativ mit ca. 4,5 cm/Jahr zubewegt. Solche Plattenbewegungen erfolgen zumeist ruckartig und entladen sich regelmäßig in Erdbeben. So auch bei den Beben im April und Mai 2015, als die Hauptstadt Kathmandu und viele Dörfer in den Bergen stark beschädigt worden sind.

Die Geschwindigkeit mit der sich die beiden Kontinentalplatten in Nepal aufeinander zu bewegen, kann mit GNSS (globales Navigationssatellitensystem) bestimmt werden. Ebenfalls mit Hilfe von Satelliten können weitere Veränderungen der Erdoberfläche, bedingt z.B. durch Erdbeben, genauestens erfasst werden. Moderne Radar-Satelliten wie Sentinel-1, ALOS-2 oder RADARSAR-2 tasten die Erdoberfläche auf einer Breite von bis zu 250 km kontinuierlich ab. Auch die Geländehöhe (Topografie) wird dabei von Radarsensoren gemessen und zwar unabhängig von Licht- und Wetterbedingungen. Es entstehen millimetergenaue Höhenkarten.

Gleich zwei große Forschungsprojekte nutzen und erweitern derartige Radarmethoden, und erlauben nun etwa eine genaue Beschreibung von Erdbeben. Das INSARAP-Projekt der Europäischen Raumfahrtbehörde konzentriert sich auf neueste Daten der Sentinel-Satelliten. Im Rahmen der Helmholtz-Allianz EDA (Remote Sensing and Earth System Dynamics) erfolgt eine fachübergreifende Verbesserung der Methodik und Anwendung derartiger Daten und insbesondere eine Ausbildung des wissenschaftlichen Nachwuchses in Deutschland, auch im Hinblick auf die Vorbereitung zukünftiger Satellitenmissionen.

Die Satellitendaten, sogenannte Interferogramme, zeigen für Nepal, dass sich eine Region von fast 7.000 km² (doppelt so groß wie der Großraum Berlin) im Bereich von Kathmandu um bis zu zwei Meter angehoben hat. Zudem hat sich eine um fast 2.000 km² größere Region im Norden gleichzeitig abgesenkt. Mit Hilfe von Simulationen werden diese Ergebnisse nachgestellt und dokumentieren die gewaltigen Kräfte, die durch ein Erdbeben freigesetzt werden und zeigen, dass sich durch diese Verschiebungen neue Spannungen in der Erdkruste aufbauen.

Nepal wird durch mehrere große Störungssysteme, die annähernd von WNW nach ENE verlaufen, durchzogen. Entlang solcher Störungen, die sich über einige 100 km erstrecken können, werden mächtige Gesteinsschichten gegeneinander verschoben und gekippt.

Von Interesse ist es für Wissenschaftler, beispielsweise die Lage und Geometrie von aktiven Störungen zu erfassen. Damit wollen sie nicht nur Mechanismen rekonstruieren, die bei vergangenen Erdbeben gewirkt haben, sondern insbesondere für zukünftige Beben mögliche Bewegungsprozesse und somit auch Schadensbilder ableiten können. Eine Erdbebenvorhersage wird anhand dieser Untersuchungsergebnisse allerdings nicht möglich, aber es lassen sich potenzielle Gefährdungsgebiete identifizieren und geeignete Maßnahmen ergreifen bzw. die Errichtung von kritischen Infrastrukturen wie Verkehrswege, Wohngebäude oder Industrieanlagen direkt oberhalb einer Störung neu bewerten.