Tsunami-Warnsystem : Wettlauf mit den Wellen

Als sich am zweiten Weihnachtsfeiertag 2004 vor der Küste Indonesiens unter dem Indischen Ozean zwei ineinander verhakte Erdplatten voneinander lösen, springt eine davon 15 Meter nach Südwesten und mehrere Meter in die Höhe. Geoforscher registrieren das zweitstärkste Erdbeben in der mehr als hundertjährigen Geschichte der exakten Messungen, das mit einer Magnitude von 9,3 vor allem den Nordwesten der Insel Sumatra verheert. Gleichzeitig wölbt sich der Meeresboden in einer unvorstellbaren Bewegung bis zu zehn Meter nach oben und hebt das einige Tausend Meter hoch darüber liegende Wasser mit in die Höhe. Zwar entsteht im tiefen Ozean zunächst eine Welle, die kaum einen Meter hoch ist. Im Wasser aber steckt eine gigantische Energie. Erreicht diese "Tsunami" genannte Welle die viel flacheren Küstengewässer, treibt diese Energie das Wasser in die Höhe und die Welle wird schnell zu einer flüssigen Wand.

Ungefähr 20 Minuten nach dem Beginn des Erdbebens vom 26. Dezember 2004 schlagen mehr als 20 Meter hohe Wellen Breschen der Verwüstung in die indonesische Provinzhauptstadt Banda Aceh, in der allein 30.000 Menschen sterben. Der Tsunami trifft aber auch andere Küsten Sumatras, weitere 140.000 Menschen verlieren dort ihr Leben. Etwa eineinhalb Stunden nach dem Beben töten die Riesenwellen an den Küsten im Südwesten Thailands weitere 8.000 Menschen, ungefähr 2.500 von ihnen sind Weihnachtsurlauber aus dem Ausland. Zwei Stunden nach dem Megabeben erreicht der Tsunami Sri Lanka und eine halbe Stunde später den Südosten Indiens, wo weitere 35.000 und 16.000 Menschen ihr Leben verlieren. Selbst als die Wellen mehr als acht Stunden nach dem Beben die Seychellen im Indischen Ozean und die Küsten Afrikas treffen, gibt es dort weitere 400 Tote.

Unter den insgesamt mehr als 230.000 Todesopfern sind auch 537 Deutsche - kein anderes Ereignis hat seit dem Zweiten Weltkrieg mehr Bundesbürger das Leben gekostet. Über Internet und Handy erreichen die Bilder der Apokalypse rasch den Rest der Welt. Der reagiert mit einer Welle der Hilfsbereitschaft auf die furchtbare Katastrophe. Gleichzeitig tüfteln vier der führenden Wissenschaftler des Deutschen GeoForschungsZentrums (GFZ) in Potsdam zwischen den Feiertagen bereits an einem Warnsystem, das später viele Menschenleben retten soll.

"Verhindern lassen sich solche Katastrophen nicht. Aber ihre Folgen können erheblich abgemildert werden, wenn man die Betroffenen rechtzeitig warnt und sie so aus den Küstenregionen fliehen können", sagt der GFZ-Forscher Jörn Lauterjung, der schon bei den ersten Treffen dabei war. Keine drei Wochen später präsentieren die Wissenschaftler aus Potsdam Anfang 2005 mit anderen Forschungsinstitution der Bundesregierung die Grundzüge eines Tsunami-Frühwarnsystems - und bekommen grünes Licht für die Entwicklung. 60 Millionen Euro steckt Deutschland in enger Zusammenarbeit mit Indonesien in dieses "German Indonesian Tsunami Early Warning System" (GITEWS), das seit März 2011 vollständig von Indonesien betrieben wird.

Man braucht Zeit Das größte Problem der Forscher ist die Zeit: Neun von zehn Tsunami-Katastrophen werden von Erdbeben ausgelöst, die oft nicht weit vor der Küste passieren und die wohl auch in einiger Zukunft nicht vorhergesagt werden können. Wenn die verheerenden Wellen aber wie am 26. Dezember 2004 in Banda Aceh bereits 20 Minuten nach einem solchen Beben die Küste verwüsten, wird ein Tsunami-Frühwarnsystem zu einem extremen Wettlauf mit der Zeit. Obendrein liegen die damals völlig zerstörte Stadt Meulaboh und die Dörfer in der Umgebung auf einem zwei Kilometer breiten und flachen Landstreifen an der Küste. Um sich rechtzeitig in Sicherheit zu bringen, brauchen die Menschen dort vor allem Zeit. Eine Warnung sollte die Betroffenen daher möglichst rasch und spätestens einige Minuten nach Beginn eines Erdbebens erreichen. Nur dann haben sie eine Chance, rechtzeitig auf höheres Gelände zu fliehen, das die Riesenwellen nicht erreichen. Mit ihrem Vorhaben betreten der deutsche GITEWS-Chef Jörn Lauterjung und seine Mitarbeiter daher wissenschaftlich-technologisches Neuland.

Liefern doch bisherige Systeme in den ersten fünf Minuten viel zu wenig gesicherte Informationen, um die Situation zuverlässig zu beurteilen. Da die Erde in Indonesien aber häufig bebt, können mögliche Fehlalarme fatale Folgen haben: Passieren solche Pannen öfter, nehmen die Menschen eine Warnung auch dann nicht mehr ernst, wenn tatsächlich ein Tsunami auf die Küste zukommt. Die Lösung des Problems: GITEWS nutzt ein eng gespanntes Netz verschiedener Messmethoden. Als Kernstück baut das GFZ 25 neue Messstationen für die bei jedem Erdbeben entstehenden Wellen im Untergrund. Zusammen mit den Daten von mehr als hundert weiteren solcher von Japan, China und Indonesien installierten Stationen berechnet das am GFZ eigens dafür entwickeltes Computerprogramm "SeisComP3" dann, wo der Erdbebenherd liegt und wie stark das Beben ist.

Die Erdbebenwellen sind erheblich schneller als ein Tsunami und können daher rechtzeitig warnen. Aber nur, wenn das System erfährt, ob sich der Meeresboden stark hebt oder senkt. Nur dann entstehen Riesenwellen. Um diese Bewegungen des Meeresbodens zu erfassen, installierten die Forscher entlang der Küste der Inseln Java und Sumatra alle 50 bis 60 Kilometer Stationen, deren Standort ein Satellitenortungssystem wie GPS exakt bestimmt. Nach einem starken Erdbeben berechnet ein Computerprogramm, wie sich diese Stationen bewegt haben und ermittelt aus den Verschiebungen, wie stark sich der Meeresboden vor der Küste gehoben oder gesenkt hat. Inzwischen haben GFZ-Forscher ein Programm entwickelt, das aus diesen Daten fast in Echtzeit die entstandenen Wellen ermittelt.

Einmal entstanden, wird ein Tsunami stark von den Konturen des Meeresgrundes beeinflusst. Unterwasserberge oder Inselketten können die Wellen ablenken oder bremsen. Das Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung GEOMAR in Kiel und indonesische Forscher vermessen vom deutschen Forschungsschiff "Sonne" und von der indonesischen "Baruna Jaya IV" daher erst einmal den Meeresgrund. Daraus entstehen digitale Unterwasserkarten, über die Computermodelle des Alfred-Wegener-Instituts (AWI) für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven die berechneten Tsunami virtuell laufen lassen. So modelliert das System TsunAWI" etliche tausend unterschiedlich starke Seebeben mit Epizentren in der betroffenen Region und die daraus entstehenden Wellen und ermittelt, an welchen Abschnitten der Küste die Wellen wann ankommen und wie hoch sie dort auflaufen.

Vorbereitungen In den besonders gefährdeten Gebieten sollen dann keine sensiblen Einrichtungen wie Krankenhäuser oder Schulen mehr gebaut werden. Lange vor einer Katastrophe können die Verantwortlichen in diesen Regionen sich auf einen Tsunami vorbereiten. Fluchtwege werden mit sofort verständlichen Schildern und Symbolen ausgewiesen und Zufluchtsmöglichkeiten an geeigneten Stellen ausgebaut oder neu errichtet. Das können zum Beispiel Parkhäuser oder Hotels sein, deren obere Etagen auch vom höchsten Tsunami nicht überflutet werden. Stehen solche Gebäude auf einem Gerippe aus Betonpfeilern, gurgeln die Riesenwellen zwischen diesen Stützen durch, ohne die Pfeiler einzureißen. Damit die Menschen auch schnell genug nach oben kommen, werden die Treppen verbreitert. Zusätzlich werden einfache "Shelter" auf mächtigen Betonpfählen errichtet, auf denen in sicherer Höhe eine Plattform Tausende von Menschen aufnimmt, die über breite Rampen dort hinauf fliehen.

Immer wieder üben Trainer mit der Bevölkerung, wie sie sich bei einer Tsunami-Warnung verhalten soll. Läuft dann tatsächlich ein Tsunami auf die Küste zu, sucht das Warnsystem binnen weniger Sekunden aus den gespeicherten Modell-Läufen für verschiedene Beben den am besten passenden aus und liefert blitzschnell detaillierte Informationen über das Verhalten der Wellen an verschiedenen Küstenabschnitten. Wurde das passende Szenario noch nicht gerechnet, ermitteln Computer diese Daten in Echtzeit. In weniger als fünf Minuten kann das Warnzentrum in Indonesiens Hauptstadt Jakarta für jeden Küstenabschnitt eine spezifische Warnung herausgeben, die von Lautsprecherdurchsagen bis zu eingeblendeten Informationen in den Fernseh- und Rundfunksendungen die Bevölkerung erreicht. Die Katastrophe lässt sich so zwar nicht verhindern, ihre Folgen aber können solche Projekte stark verringern.