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Göttinger Forscher: Seismometer für Erdbebenforschung dienen als Hochwasserwarner

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Von: Bernd Schlegel

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Das Abwassersystem in Sinzig, dass durch das Hochwasser im Juli 2021 stark beschädigt wurde.
Seismometer sollen vor den Gefahren warnen: Am Abwassersystem in Sinzig entstanden durch das Hochwasser im Juli 2021 erhebliche Schäden. © Universität Göttingen/Michael Dietze//nh

Frühwarnsysteme für Sturzfluten und Überschwemmungen: Göttinger Forscher arbeiten an einer adäquaten Lösung.

Göttingen – Sturzfluten sind plötzlich auftretende Überschwemmungen und stellen weltweit eine große und wachsende Gefahr dar. Mit den derzeit existierenden Systemen lassen sie sich allerdings nur schwer erfassen. Doch jetzt könnte es unter Leitung von Forschern der Universität Göttingen eine Lösung geben.

Dazu sollen seismische Sensoren zum Einsatz kommen, die auch zur Früherkennung von Erdbeben eingesetzt werden. Die Wissenschaftler haben nun gezeigt, dass ein Seismometer ein Hochwasser wie das vom Juli 2021 im Ahrtal in bis zu 1,5 Kilometern Entfernung erkennen kann.

Göttinger Forscher untersuchen Seismische Stationen als Hochwasserwarner

Dies könnte auch der Frühwarnung von Hochwasser-Ereignissen dienen, um Leben zu retten und Schäden zu begrenzen. Das Team fand außerdem heraus, dass die Messung des „seismischen Fußabdrucks“ des Hochwassers Informationen über dessen Wassermenge, Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung in Echtzeit liefert, die ebenfalls für den Hochwasserschutz genutzt werden könnten. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift „Geophysical Research Letters“ erschienen.

Dr. Michael Dietze Geowissenschaftler
Dr. Michael Dietze Geowissenschaftler © Uni Göttingen/Michael Dietze/nh

Seismische Stationen erfassen nicht nur Bodenerschütterungen durch Erdbeben, sondern auch Signale, die von der Oberfläche der Erde ausgehen, wie Explosionen, Erdrutsche, Stürme und: Überschwemmungen. Für ihre Untersuchung verwandelten die Wissenschaftler ein bestehendes Erdbeben-Seismometer in der Nähe der Stadt Ahrweiler in ein Instrument zur Erkennung und Verfolgung von Hochwasser.

Anhand der seismologischen Daten aus der Zeit der Flut rekonstruierten sie die fatale Ausbreitung des Hochwassers bis zu dem Zeitpunkt, als der Stromausfall den Datenstrom unterbrach.

Seismometer zeichnete den Weg der Flut im Ahrtal genau auf

Sie fanden heraus, dass das Seismometer eine Stunde lang buchstäblich den Weg der Flut aufzeigte, während das Wasser durch das steile, gewundene Tal durch die Orte Rech, Dernau, Walporzheim und Ahrweiler strömte. Durch die Kombination mathematischer Modelle konnte das Team die Geschwindigkeit abschätzen, mit der sich das Hochwasser bewegte, und Informationen über den steigenden Wasserstand und die Menge des von der Flut mitgerissenen Gerölls – Schotter, Autos, Heizöltanks – gewinnen.

Tatsächlich waren diese Daten die einzige systematische Informationsquelle über den Verlauf der Flut, da die drei vorhandenen Pegelstationen im Tal frühzeitig zerstört wurden.

Ein Haus in Walporzheim im Ahrtal: Darauf wurden in den Jahren 1804, 1910 und 2021 Hochwassermarkierungen angebracht.
Ein Haus in Walporzheim im Ahrtal: Darauf wurden in den Jahren 1804, 1910 und 2021 Hochwassermarkierungen angebracht. © Universität Göttingen/Michael Dietze/nh

Die seismischen Daten liefern Informationen, die für die Optimierung von Modellen des Hochwasserverhaltens für Warn- und Rettungsmaßnahmen wertvoll sein könnten. „Wäre der Datenstrom dieser Station verfügbar gewesen und ausgewertet worden, wie unsere Forschung jetzt zeigt, hätten wir wichtige Echtzeitinformationen über das Ausmaß und die Geschwindigkeit des Hochwassers gehabt“, sagt Geowissenschaftler Dr. Michael Dietze von der Universität Göttingen.

„Da zehn Prozent der Fläche Europas anfällig für Sturzfluten in Tälern sind, sollten wir anfangen, über solche neuen Frühwarn-Ansätze nachzudenken. Das derzeitige Netz von Flusspegelstationen reicht nicht aus, um auf künftige Ereignisse angemessen vorbereitet zu sein.“

Es ist an der Zeit, über neue Frühwarnsysteme nachzudenken

Dietze und sein Team arbeiten derzeit an einem Plan, um weitere hochwassergefährdete Gebiete zu ermitteln und sie mit kostengünstigen „Wachturm“-Seismometern auszustatten – eine Initiative, die nur den Bruchteil eines Prozents der durch künftige Überschwemmungen verursachten Schäden kosten würde.

„Das katastrophale Hochwasser im Ahrtal in Deutschland im Juli 2021 hat Anwohnern, Politikern, Rettungsdiensten und Wissenschaftlern gezeigt, wie viel wir noch lernen müssen, um die derzeitigen Hochwasserwarnsysteme zu verbessern“, sagt Dietze abschließend.

Weitere Informationen unter zu.hna.de/flut1022

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