Felsstürze sind in der alpinen Schweiz kein seltenes Phänomen. In dem dichtbesiedelten Land sind deshalb auch immer wieder Siedlungen bedroht. In bleibender Erinnerung ist der Felssturz von Randa im Wallis 1991. Er staute damals den Fluss Vispa. Passiert so etwas unbemerkt in entlegenen Gebieten, kann dies für die darunterliegenden Ortschaften oder Verkehrslinien zur Bedrohung werden.
Wissenschaftler der ETH Zürich und des Schweizerischen Erdbebendienst haben nun eine Methode entwickelt, mit der sie anhand von Seismogrammen schnell das Ausmass eines Felssturzes ermitteln und eventuelle Komplikationen abschätzen können – ob Felsbrocken etwa eine Strasse oder Eisenbahnlinie blockieren, oder einen Fluss aufstauen könnten.
Seismometer-Netzwerk lieferte grundlegende Daten
Die Schweiz verfügt mit einem Breitband- und Starkbebennetz sowie temporär installierten Seismometern über ein gut ausgebautes Netzwerk von Seismometern. Die Seismometer messen nicht nur die Bodenbewegungen, die durch ein Erdbeben ausgelöst werden, sondern auch die, die ein Felssturz verursacht. Das Seismogramm eines Felssturzes zeichnet ein charakteristisches Bild vom Ereignis.
Die Ingenieursgeologin Franziska Dammeier, Doktorandin am Departement für Erdwissenschaften der ETH, analysierte die charakteristischen Seismogramme von 20 Felsstürzen, die sich in den vergangenen fünfzehn Jahren in den Alpen ereigneten. Diese Daten korrelierte sie mit den wichtigen Grössen der jeweiligen Ereignisse, wie etwa dem Volumen und der Ausbreitung des Felssturzes. Das Volumen der ausgewählten zwanzig Felsstürze reichte dabei von 1000 Kubikmetern Felssturzmasse am Eiger bis hin zu 2 Mio. Kubikmetern am Punta Thurwieser.
Indem die Wissenschaftlerin und Wissenschaftler die Felssturzeigenschaften mit fünf seismischen Parametern der entsprechenden Signale in allen möglichen Varianten korrelierten, versuchten sie deren Beziehungen zueinander zu identifizieren. Wichtige seismische Felssturzparameter waren dabei etwa die Dauer des seismischen Signals, die maximale Amplitude der Bodengeschwindigkeit und die durchschnittliche Bodengeschwindigkeit.
Gefahrenabschätzung nach wenigen Minuten möglich
Aus diesen Korrelationen heraus entwickelten sie mehrere Gleichungen, ein mathematisches Modell, anhand dessen sie aus den seismischen Signalen eines Felssturzes sehr schnell dessen Volumen und Ausbreitungsfläche ermitteln können. Getestet haben die Wissenschaftler ihre Methode an Ereignissen, die sie nicht in ihr Modell einbezogen hatten.
Dammeier räumt ein, dass 20 Felsstürze zwar repräsentativ seien, sich die Ergebnisse aber verschieben könnten, wenn im Modell noch mehr Ereignisse berücksichtigt werden. Auch bei der Lokalisation gibt es noch Ungenauigkeiten von durchschnittlich 11 Kilometern Abweichung. «Bis das seismische Signal bei einem Felssturz deutlich zu erkennen ist, kann es bis zu fünf Sekunden dauern», sagt Dammeier, «das erschwert uns den genauen Ort zu bestimmen, da dies mit Hilfe der exakten Einsatzzeiten des seismischen Signals geschieht.»
Die Methode stellt die Beziehungen der wirkenden Faktoren vereinfacht dar und kann deshalb nicht hochpräzise sein. Trotzdem ermöglicht sie eine rasche Gefahreneinschätzung, die in der Schweizer Bergwelt, lebensrettend sein kann.
(Quelle: ETH Life / Simone Ulmer)
