Warum richten manche Erdbeben mehr Schaden an?

Laut der Erdbebenzonenkarte der AFAD liegen 92 % der türkischen Fläche in Erdbebengebieten, und 95 % der Bevölkerung sind von Erdbeben bedroht. Erdbeben der gleichen Stärke können jedoch in einigen Regionen erhebliche Schäden verursachen, ohne dass diese davon betroffen wären.

Experten zufolge wirken dabei unterschiedliche Faktoren.

Auf die Fragen von BBC Turkish antwortete Dr. Yasemin Korkusuz Öztürk vom Earthquake Technologies Institute der Erzincan Binali Yıldırım University und nannte die Hauptgründe für die durch das Erdbeben verursachten Schäden wie folgt:

• Das Ausmaß des Erdbebens
• Entfernung der Siedlung zum Epizentrum
• Tiefe des Erdbebens
• Die Dauer des Erdbebens
• Die Energie, die es freisetzt
• Bodenverhältnisse in der Region
• Festigkeitsgrenzen von Ingenieurbauwerken
• Die Geschwindigkeit, mit der ein Erdbeben auftritt

Die zerstörerischen Auswirkungen von Erdbeben werden voraussichtlich zunehmen, wenn ihre Stärke zunimmt, sie sich dem Epizentrum nähern, ihre Dauer zunimmt und ihre Tiefe abnimmt.

Dr. Korkusuz Öztürk erklärt, dass unter normalen Bedingungen bei Erdbeben unter Stärke 6 keine Schäden und bei Erdbeben unter Stärke 7 keine Zerstörungen zu erwarten seien.

In diesem Zusammenhang führt er aus, dass die Abrissgefahr mit der Gebäudesubstanz in der Region zusammenhänge.

„An Orten, wo die Gebäude nicht widerstandsfähig sind, kann selbst ein Erdbeben der Stärke 5 Schäden verursachen, während an Orten wie Japan, wo die Gebäude recht widerstandsfähig sind, selbst ein Erdbeben der Stärke 9 möglicherweise keine Zerstörung verursacht“, fügt er hinzu.

Was ist Erdbebenbeschleunigung? Ist sie wichtig?

Ein weiteres Phänomen, das mit der Zerstörungskraft von Erdbeben in Zusammenhang steht, ist die Erdbebenbeschleunigung. In der Physik bezeichnet Beschleunigung die Änderungsrate der Geschwindigkeit im Laufe der Zeit.

Im Gespräch mit BBC Turkish erklärt Prof. Dr. Okan Tüysüz, Mitglied der Science Academy und Geologieingenieur, die Wirkung der Beschleunigung wie folgt: „Wenn Sie beispielsweise in ein Auto steigen und das Gaspedal ganz fest durchtreten, werden Sie bei einem leistungsstarken Auto durch die Beschleunigung in den Sitz zurückgedrückt. Dieselbe Situation lässt sich bei einem Erdbeben beschreiben.“

Prof. Dr. Tüysüz definiert Erdbebenbeschleunigung als die Kraft, die ein Erdbeben auf Bauwerke ausübt.

Die Stärke der Erdbebenbeschleunigung wird dadurch ausgedrückt, dass sie dem Vielfachen der Gravitationskraft (abgekürzt g) entspricht.

Diese Kraft wird durch Beschleunigungsmesser überwacht. Diese Beschleunigungsmesser, die sich an einer Station innerhalb des Türkiye Acceleration Database and Analysis System (TADAS)-Netzwerks der AFAD befinden, überwachen Erdbeben im ganzen Land.

Dr. Korkusuz Öztürk betont, dass die Beschleunigung auf der Grundlage der Hauptfaktoren berechnet wird, die die Zerstörungskraft des Erdbebens bestimmen, wie etwa seiner Geschwindigkeit und Dauer.

„Beschleunigung wirkt sich auf die Masse von Gebäuden aus und erzeugt Erdbebenkräfte. Hohe und schwere Gebäude sind stärker von hohen Beschleunigungen betroffen“, fügt er hinzu.

Nach Angaben der beiden Wissenschaftler sind ab einer Beschleunigung von 0,2 g Schäden vor allem an nicht erdbebensicheren Bauwerken zu beobachten.

Bei einem Beschleunigungswert von 0,3–0,4 g verursacht es mittlere Schäden an normalen Gebäuden und schwere Schäden an schlechten Gebäuden.

Er gibt an, dass bei Beschleunigungswerten über 0,4 g eine hohe Wahrscheinlichkeit einer Zerstörung besteht.

Dr. Korkusuz Öztürk gibt an, dass der durchschnittliche Beschleunigungswert beim Erdbeben von Izmit im Jahr 1999 0,4 g betrug, beim Erdbeben von Kahramanmaraş im Jahr 2023 jedoch Beschleunigungswerte von über 0,5 g und in Hatay sogar über 1 g gemessen wurden.

Welchen Einfluss haben die Bodenbedingungen?

Experten betonen zudem die Bedeutung der Bodenstruktur bei der Bestimmung des Ausmaßes der Erdbebenschäden. Prof. Dr. Okan Tüysüz erklärt: „Die Veränderungen, die Erdbebenwellen vom Hauptherd bis zum Gebäude erfahren, sind sehr wichtig.“

Dementsprechend können Wellen in manchen Fällen abklingen, bis sie einen Punkt erreichen, meist einen felsigen, weit vom eigentlichen Erdbebenherd entfernt. Auf lockerem Boden kann die auf ein Gebäude ausgeübte Kraft zunehmen und so die zerstörerische Wirkung des Erdbebens potenziell verstärken.

Als Beispiele für lockere Böden nennt Prof. Dr. Tüysüz Schwemmlandböden, Ebenen, Sümpfe und aufgeschüttete Strände.

„Wenn der Boden nicht felsig und mit Wasser gefüllt ist, verlangsamen sich Erdbebenwellen, ihre Amplitude nimmt zu und sie werden mit höherer Verstärkung auf das Gebäude übertragen. Das Gebäude ist der Erdbebenwelle über einen längeren Zeitraum ausgesetzt und mit zunehmender Amplitude nimmt auch die Erschütterungsrate zu“, erklärt er.

Die Amplitude beschreibt in diesem Zusammenhang den Unterschied zwischen dem höchsten und dem niedrigsten Punkt der Bewegung der Erdbebenwelle.

Prof. Dr. Tüysüz sagt, dass sich der Boden in manchen Fällen wie eine Flüssigkeit verhalten kann.

In diesem Fall, so der Wissenschaftler, strömt das Wasser aus dem Boden nach außen und verwandelt sich in Schlamm. Dadurch verliert der Boden seine Tragfähigkeit.

Bei einem Erdbeben ab einer Stärke von 6,5 bis 7 versinkt das Gebäude im Boden oder kippt, auch wenn es nicht bebt.

Es kommt in Böden mit viel feinkörnigem Sand, an aufgeschütteten Küsten, in Schwemmlandböden, also im Allgemeinen in Ebenen, Bachbetten und flachen Gebieten vor.

Der Professor, ein Mitglied der Wissenschaftsakademie, sagt, dass dieser Effekt bei vielen Erdbeben beobachtet wurde, darunter bei den Erdbeben in Maraş vom 6. Februar, in Gölcük vom 17. August und bei den Erdbeben in Adana-Ceyhan 1998.

„Der grundlegendste Faktor ist der Mensch“

Experten sind sich einig, dass durch die Berücksichtigung all dieser Faktoren beim Bau von Gebäuden Zerstörungen bei Erdbeben verhindert werden können.

Prof. Dr. Tüysüz sagt: „Heute kennen wir die Stärke eines Erdbebens in der Türkei oder anderswo auf der Welt in etwa, auch wenn wir den genauen Zeitpunkt nicht vorhersagen können. Beispielsweise erwarten wir in der Marmararegion ein Erdbeben der Stärke 7,2. Wir kennen die Beschleunigung und die Auswirkungen, die ein Erdbeben haben kann. Vor diesem Hintergrund können wir auch vorhersagen, wie ein Gebäude bei einem solchen Erdbeben erschüttert wird.“

Der Hauptfaktor, der die Zerstörungskraft in diesem Fall bestimmt, ist laut dem Professor für Geologieingenieurwesen „der bewusste Bau einer Struktur, die nicht erdbebensicher ist“.

„Die türkischen Erdbebenvorschriften werden nach jedem größeren Erdbeben aktualisiert. Aber wir bauen nicht gemäß den Anforderungen dieser Vorschriften. Wir verwenden weniger Stahl und weniger Beton. Wir weichen vom Fundamentsystem ab, wir machen Fehler beim Bau und letztendlich stürzt alles ein“, sagt er und fügt hinzu:

„Letztendlich ist nicht das Erdbeben schuld oder schuld, sondern der Mensch, der kein für diese Bedingungen geeignetes Bauwerk errichtet hat.“