11

MegabebenMegabeben und Tsunamisund Tsunamis

24.November 200524.November 2005Planetarium ErkrathPlanetarium Erkrath

Öffentlicher VortragÖffentlicher Vortrag

Leiter der Abt. Erdbebengeologie der Universität zu KölnLeiter der Abt. Erdbebengeologie der Universität zu Köln

Priv. Doz. Dr. KlausPriv. Doz. Dr. Klaus--G. HinzenG. Hinzen

InhaltInhalt

•• TektonikTektonik

•• Erdbebenaktiviät im Indischen OzeanErdbebenaktiviät im Indischen Ozean

•• Das Beben am 26.12.2004Das Beben am 26.12.2004

•• Der TsunamiDer Tsunami

•• Das Beben am 28.03.2005 Das Beben am 28.03.2005

••Vergleich mit anderen EreignissenVergleich mit anderen Ereignissen

TektonikTektonik

.

Mosaik der Erdplatten

NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio

22

Mosaik der Erdplatten

NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio

Erdbeben 1960-1995

NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio

Verteilung der Erdbeben

NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio

Erdbeben und Vulkane

NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio

moderate: Schäden

great: fast völlige Zerstörung, sehr viele Totemajor: ernsthafte wirtschaftliche Folgen, viele Totestrong: Schäden (Milliarden €), Tote

1098

765432

Magnitude

Anzahl der Erdbeben pro Jahr (ww)1.000.000100.00012.0002.00020020

<13

minor: spürbarlight: kleine Schäden

Roermond (1992)Kobe (1995)

San Francisco (1906)

Chile (1960)

nach iris

Sumatra (2004)

1098

765432

Magnitude

Anzahl der Erdbeben pro Jahr (ww)1.000.000100.00012.0002.00020020

<13

Roermond (1992)Kobe (1995)

San Francisco (1906)

Chile (1960)

nach iris

Sumatra (2004)

9 Jahre 7 Monate

3 Mon. 21 Tage

3 ½ Tage

2 h 40 Min.

5 Min.

9.6 s

0.3 s

0.01 s

0.0003 s

EnergieverbrauchEuropas

33

Rekonstruktion derRekonstruktion derPlattenbewegungen über 150 Mio. JahrePlattenbewegungen über 150 Mio. Jahre

Mantel

Ozeanische Kruste

aseismisch

seismisch

sprödspröd

duktilduktil

MohoMoho

VulkanketteVulkanketteTiefseegrabenTiefseegraben

100 km (3100 km (3--fach ü.)fach ü.)ÜÜ ÜÜ

ÜÜÜÜ

ÜÜÜÜ

ÜÜÜÜ

NNNN

NN NN

NNNNNN

ÜÜ ÜÜÜÜÜÜ

Überschiebung

Abschiebung

SubduktionszoneSubduktionszone

.

Blockierung

Beginn seismischer ZyklusBeginn seismischer Zyklus

abtauchende Indische Platteabtauchende Indische Platte

Eurasische PlatteEurasische Platte

Blockierung

Beginn seismischer ZyklusBeginn seismischer Zyklus

Blockierung

StauchungStauchung

HebungHebung

Interseismischer ZyklusInterseismischer Zyklus

44

BruchBruch

DehnungDehnung

SenkungSenkung

Coseismische BewegungCoseismische Bewegung

Erdbebenaktivität im Erdbebenaktivität im Indischen OzeanIndischen Ozean

Erdbeben und Vulkane

NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio Kartengrundlage: USGS

SMSM

ARAR ININ

AUAU

BB

II

YY

AFAFARARAUAUBBII

ININYY

Afrikanische Platte Afrikanische Platte Arabische PlatteArabische PlatteAustralische PlatteAustralische PlatteBorneoBorneoIndochina Indochina IndischeIndische PlattePlatteYangtze Yangtze

AFAF

SMSM

ARAR

BB

II

YY

Das HauptbebenDas Hauptbebenam 26.12.2004am 26.12.2004

um 00:58 Uhrum 00:58 Uhr

map: www.tectonics.caltech.edu.

S u m a t

r a

S u m a t

r a

Sunda Sunda T

rench

Trench

55

Nachbebenzone

300 km

Gebiet starker Verschiebung(Chen Ji, CalTech)

HerdprozessHerdprozessoderoder

Was Was passierte passierte in in der Erdkrusteder Erdkruste??

http://www.nio.org/jsp/tsunami.jsp

400 km / 320°

Erdoberfläche

Verwerfungsfläche

Herdfläche

Epizentrum

Hypozentrum

N

Streichrichtung

Fallric

htung

D

Herdtiefe

Streichen

Falle

n

Epizentraldistanz

Hypoz

entra

ldista

nz

Standort

aus Meskouris & Hinzen, 2003

t = 0 min 0.0 st = 0 min 0.0 s

www.gps.caltech.edu Chen Ji, Caltech

66

t = 0 min 20.0 st = 0 min 20.0 s

www.gps.caltech.edu Chen Ji, Caltech

t = 0 min 40.0 st = 0 min 40.0 s

www.gps.caltech.edu Chen Ji, Caltech

t = 1 min 0.0 st = 1 min 0.0 s

www.gps.caltech.edu Chen Ji, Caltech

t = 1 min 30.0 st = 1 min 30.0 s

www.gps.caltech.edu Chen Ji, Caltech

t = 2 min 0.0 st = 2 min 0.0 s

www.gps.caltech.edu Chen Ji, Caltech

t = 3 min 0.0 st = 3 min 0.0 s

www.gps.caltech.edu Chen Ji, Caltech

77

t = 3 min 20.0 st = 3 min 20.0 s

www.gps.caltech.edu Chen Ji, Caltech http://www.http://www.geologiegeologie..ensens..frfr

Deformation aus GPS Messungen

Hebung Horizontalverschiebung

Statische (bleibende) Verschiebung an der Oberfläche

max. 5 mmax. 5 m max. 11 mmax. 11 m

www.gps.caltech.edu Chen Ji, Caltech

DerDer TsunamiTsunami

UCSC

88

UCSC www.shoa.cl/servicios

Definition:Definition:Eine Serie laufender OzeanEine Serie laufender Ozean--Wellen mit extremWellen mit extremgroßer Wellenlänge und Periode. großer Wellenlänge und Periode. Im Tiefwasser laufen die Wellen mit z.T. mehr Im Tiefwasser laufen die Wellen mit z.T. mehr als 1000 km/h bei Wellenlängen von 100 km und mehr.als 1000 km/h bei Wellenlängen von 100 km und mehr.Im Flachwasser ist Im Flachwasser ist die die Welle langsamerWelle langsamer,,aberaber dieAmplituden wachsen mitunter dramatischdieAmplituden wachsen mitunter dramatisch..

AusgangssituationAusgangssituation

Verwerfung

Bewegung des MeeresbodensBewegung des Meeresbodens

Hebung

auflaufendes Wasser(Wellenberg)

Erdbeben

Bewegung des MeeresbodensBewegung des Meeresbodens

ablaufendes Wasser(Wellental)

SenkungErdbeben

AusbreitungAusbreitung

d dggkeitGeschwindi ×=

400020001000500200100502010

700500360250160110805035

d (m) v (km/h)d (m) v (km/h)

seimische Welle 28,000 km/hseimische Welle 28,000 km/h

99

ÜberflutungÜberflutung

Überlagerung von Primärwellen

Geschwindigkeitsreduktion

Ankunftszeit (h)

max. Wellenhöhe (cm) max. Wellenhöhe (cm)

DRS, Kyoto Univ.

Sumatra, north-west coast 10-15 m Sri Lanka, east coast 5-10 m India, east coast 5-6 m Andaman Islans >5 m Thailand, Phuket I. 3-5 mKenia 2-3 m

Indian Ocean

Cocos Is. (Keeling) 12 07'S 96 53' E 52 cm

Australia

Hillarys 31 49'S 115 44'E 90 cm

Esperance 33 52'S 121 54'E 80 cm

Portland 38 20'S 141 36'E 85 cm

Spring Bay 42 33'S 147 56'E 60 cm

Port Kembla 34 29'S 150 55'E 50 cm

Rosslyn Bay 23 10'S 150 47'E 25 cm

Pacific Ocean

CALLAO (CHILE) 12.166 S 77,200 W 50 cm

IQUIQUE (CHILE) 20.200 S 70.166 W 19 cm

PAGO PAGO (SAMOA) 14.274 S 170.67 W 13 cm

SUVA (FIJI) 18.133 S 178.43 E 11 cm

PORT VILA (VANUATU) 17.649 S 168.28 E 18 cm

HILO (HAWAII USA) 19.734 N 155.05 W 06 cm

SAN DIEGO (CAL. USA) 32.713 N 117.17 W 22 cm

MANZANILLO (MEXICO) 19.050 N 104.33 W 260 cm

Severo-Kurilsk (Russia) 50.666 S 156.16 E 26 cm USGS

1010

IIIIIIIIIIIIIVIVVVVIVIVIIVIIVIIIVIIIIXIXXXXIXIXIIXII

Tsunami Intensity ScaleTsunami Intensity ScalePapadopoulos and Imamura (2001)Papadopoulos and Imamura (2001)

Not felt. Not felt. Scarcely felt. Scarcely felt. Weak. Weak. Largely observed.Largely observed.Strong. (wave height 1 meter) Strong. (wave height 1 meter) Slightly damaging. (2 m)Slightly damaging. (2 m)Damaging. (4 m) Damaging. (4 m) Heavily damaging. (4 m) Heavily damaging. (4 m) Destructive. (8 m) Destructive. (8 m) Very destructive. (8 m) Very destructive. (8 m) Devastating. (16 m) Devastating. (16 m) Completely devastating. (32 m) Completely devastating. (32 m)

Sumatra coast in AcehLandsat image

10.01.200410.01.2004

Sumatra coast in AcehLandsat image

29.12.200429.12.2004

10.01.200410.01.2004

Kalutara, Sri LankaQuickbird image

01.01.200401.01.2004

Kalutara, Sri LankaQuickbird image

26.12.200426.12.2004

01.01.200401.01.2004

1111

www.backbyrner.com

Banda Aceh

Image Source: DigitalGlobe www.backbyrner.com

Banda Aceh

Image Source: DigitalGlobe

www.backbyrner.com

Banda Aceh

Image Source: DigitalGlobe www.backbyrner.com

Banda Aceh

Image Source: DigitalGlobe

www.backbyrner.com

Banda Aceh

Image Source: DigitalGlobe

Chris Chapman Chris Chapman (Schlumberger Cambrige Research)(Schlumberger Cambrige Research)

EOSEOS Triton Hotel, Sri Lanka 04:05 GMT Triton Hotel, Sri Lanka 04:05 GMT (10:05 Ortszeit)

Als wir mit Frühstücken ferig waren stieg die See langsam um ein paar Meter bis zum Hotelpool und eine sanfte Welle ging durch den Pool und die Lobby

... Ich sagte ..:“Es muß ein Erdbeben im Indischen Ozean gegeben haben.“ Aber ohne Erfahrung nahm ich an es sei klein.

Das Wasser ging langsam auf Normalhöhe zurück und die Hotelmitarbeiter begannen mit dem Aufräumen. Aber das Meer zog sich weiter zurück in den folgenden 20 Minuten.

~7 m~7 m

1212

Chris Chapman Chris Chapman (Schlumberger Cambrige Research)(Schlumberger Cambrige Research)

EOSEOS Triton Hotel, Sri Lanka 04:12 GMT Triton Hotel, Sri Lanka 04:12 GMT (10:12 Ortszeit)

7 Min. später7 Min. später

Um 10:10 Uhr kam die große Welle, vielleicht 7 m über Normalhöhe.

Chris Chapman Chris Chapman (Schlumberger Cambrige Research)(Schlumberger Cambrige Research)

EOSEOS Triton Hotel, Sri Lanka 04:23 GMT Triton Hotel, Sri Lanka 04:23 GMT (10:23 Ortszeit)

11 Min. später11 Min. später

... Nach der großen Welle oszillierte der Meeresspiegel noch für viele Stunden. Die Höhepunkte waren um 09:30, 10:10, 11:10, 11:50, 12:35, 12:55 ... usw.

Pacific Tsunami Warning Center Pacific Tsunami Warning Center (PTWC)(PTWC)

Pacific Tsunami Warning Center (PTWC) Zuständigkeitsbereich in blau

1313

Deep-ocean Assessment and Reporting of Tsunamis Deep-ocean Assessment and Reporting of Tsunamis

Sirenen am Strand vonCannon Beach, Oregon

International Tsunami Information Center , Honolulu, Hi 96850-4993 USA

Das Beben vomDas Beben vom28.03.200528.03.2005

MMWW 8.68.6

map: www.tectonics.caltech.edu.

S u m a t

r a

S u m a t

r a

1414

160 km

Warum kein Warum kein Tsunami?Tsunami?

EigenschwingungenEigenschwingungenderder

ErdeErde

www-aix.gsi.de

Stehende WellenStehende Wellen

1. Oberschwingung1. OberschwingungGrundschwingungGrundschwingung 2. Oberschwingung2. Oberschwingung

Registrierung supraleitendes Gravimeter in MembachObservatoire Royal Belgique (M. V. Kamp)

26-12-04 05-01-0531-12-04 10-01-05

red.

Gra

vita

tion

(nm

/s2 )

red.

Gra

vita

tion

(nm

/s2 )

26-12-04 05-01-0531-12-04 10-01-05

Hauptbeben am 26.12.200400:58 Uhr UTC (M 9)

Nachbeben

gezeiten- und luftdruckkorrigiert

26-12-04 05-01-0531-12-04 10-01-05

red.

Gra

vita

tion

(nm

/s2 )

red.

Gra

vita

tion

(nm

/s2 ) Bandpassfilter: 0S0 0S2

Registrierung supraleitendes Gravimeter in MembachObservatoire Royal Belgique (M. V. Kamp)

1515

TsunamisTsunamis

TsunamisTsunamis6100 v.Chr. Storegga (Norwegen)

Serie untermeerischer Hangrutschungen

1650 v.Chr. SantoriniVulkanexplosion (100-150m Welle auf Kreta)

1755 Lissabon BebenBeben, Tsunami und Feuer ca. 1/3 der 275000 Einwohner Portugals sterben

1883 KrakatauVulkanexplosion mit bis zu 40 m hohen Tsunamis

1946 Pazifik TsunamiAleuten Beben, 156 Tote auf Hawaii und in AlaskaAnlaß für die Erreichtung des Tsunami Warndienstes im Pazifik

1960 Chile BebenM 9.5, Wellen im ganzen Pazifik bis 25 m, Welle erreicht Japan nach 22 h

1964 Karfreitagbeben AlaskaM 9.2, 6 m Wellen, 122 Tote

www.ormenlange.comLandsatWikipediaWikipedia

USGS

U.S. Army

Mittelmeer TsunamisMittelmeer TsunamisKatalog 1500Katalog 1500--1990 (297 Ereignisse)1990 (297 Ereignisse)

nach Soloviev et al, 1997

MittelmeerMittelmeerLaufzeiten Beben nördl. KretaLaufzeiten Beben nördl. Kreta

Soloviev et al, 1997

Algerien 21.5.2003 M 6.7Algerien 21.5.2003 M 6.7

dpa

Jose C. BorreroUniversity of Southern California

Tsunami Research group

Simulation Tsunami Algerien Beben 21.5.2003 M 6.7

Mallorca

Menorca

Eivissa

1616

La Catastrofe SismicaLa Catastrofe SismicaCalabro MessineseCalabro Messinese

(1910)(1910)

Danke!Danke!