Arbeitsblatt: Internetrecherche Erdbeben

Material-Details

Selbständiger Auftrag für Jugendliche
Geographie
Geologie / Tektonik / Vulkanismus
7. Schuljahr
1 Seiten

Statistik

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737
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09.05.2017

Autor/in

Elisabeth Flückiger
Land: Schweiz
Registriert vor 2006

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Textauszüge aus dem Inhalt:

Internetrecherche Erdbeben 1. Wie entstehen Erdbeben? 2. Vorgänge bei einem Erdbeben klären (Epizentrum, Hypozentrum, Schalwellen) 3. Was ist ein Seismograf/Seismometer? 4. Wie wird ein Seismograf verwendet? 5. Wie ist die Richterskala aufgebaut? 6. Wie ist die Mercalliskala aufgebaut? 7. Wie kann man sich gegen Erdbeben schützen? 8. Beschreibe die Verteilung der Erdbebengefahr in der Schweiz. Lösungen 9. Wie entstehen Erdbeben? Der Erdmantel besteht aus mehreren Einzelteilen – riesigen Platten. Angetrieben durch das zähflüssige Innere der Erde, wandern sie allerdings sehr langsam. Oft sind es nur wenige Zentimeter im Jahr. Diese Bewegungen nennt man Plattentektonik. Dort, wo die Platten aneinandergrenzen, entstehen gewaltige Spannungen. Kann die Erdkruste den Spannungen nicht mehr standhalten, entladen sie sich mit einem gewaltigen Ruck, einem Erdbeben – zunächst im Innern der Erde. Die Kraft breitet sich in Form von Wellen (ähnlich den Wellen im Wasser) aus und erreicht in Sekundenschnelle den Meeres oder Erdboden. Wissenschaftler berechneten, dass die Kraft des Erdbebens 2010 in Haiti dem Einschlag eines 100 Meter dicken Meteoriten entsprach. 10. Vorgänge bei einem Erdbeben klären (Epizentrum, Hypozentrum, Schalwellen) Das Epizentrum (von griechisch epí „auf, über und kentron „Mittelpunkt) ist der Punkt der Erdoberfläche der direkt über dem Erdbebenherd, dem Hypozentrum, liegt.[1] Bei der Ortsbestimmung (Lokalisierung) durch seismologische Institute werden Erdbebenherde vereinfacht als Punktquellen angenommen. In der Realität handelt es sich jedoch um Bruchflächen, die je nach Stärke des Erdbebens unterschiedliche Ausdehnungen haben. Erdbeben mit kleinen Magnituden weisen Bruchflächen mit Längen von einigen Metern bis wenige hundert Meter auf, während sich die Bruchflächen von sehr starken katastrophalen Ereignissen über mehrere hundert Kilometer erstrecken können. In der Regel ist die Schadenswirkung eines Erdbebens am Epizentrum am stärksten ausgeprägt, da diese vor allem von der Entfernung vom Erdbebenherd abhängt.[2] Einfluss üben jedoch auch der Herdmechanismus und die geologische Beschaffenheit der betroffenen Region aus. Sedimentbecken können beispielsweise Resonanzeffekte verursachen, die zu deutlich stärkeren Amplituden der Bodenbewegung an der Oberfläche führen können.[3] Die größten Intensitäten und damit die schwersten Schäden treten daher nicht zwangsläufig exakt am Ort des Epizentrums auf. Das Hypozentrum (von griechisch hypó „unter, darunter und kentron „Mittelpunkt), auch Bebenherd oder seismische Quelle genannt, ist der Punkt, von dem ein Erdbeben ausgeht. Daneben hat der Begriff Hypozentrum die Bedeutung von Bodennullpunkt oder Ground Zero, dem Ort, über dem eine Bombe oder ein großer Meteoroid explodiert (z. B. beim TunguskaEreignis)[Beleg?]. In der Seismologie wird das Hypozentrum charakterisiert durch das Epizentrum und seine Tiefe unter der Erdoberfläche (Herdtiefe). Das Hypozentrum ist der Punkt, von dem das Erdbeben ausgeht, entspricht also dem Ursprung der Bruchfläche. Das Epizentrum ist hingegen dessen vertikale Projektion auf die Erdoberfläche. Die Lage des Hypozentrums lässt sich durch Untersuchung der Laufzeiten von Erdbebenwellen an über die Erde verteilten seismologischen Stationen bestimmen. Da es sich um Messungen an Wellen handelt, ist diese Messung einer Unschärfe unterworfen: Je länger die Wellenlänge, umso ungenauer die Ortsbestimmung. Da gerade schwere Erdbeben den größten Teil ihrer Energie als langperiodische Wellen abgeben, ist deren räumliche Quelle nicht genau messbar. Die räumliche Definition des Hypozentrums findet eine weitere Begrenzung in der Tatsache, dass Erdbeben oft nicht von Punktquellen ausgehen, wie zumeist vereinfachend angenommen wird, sondern von Bruchlinien. Das Hypozentrum wird jedoch im Nukleationspunkt der Bruchzone angenommen, also an dem Ort, wo der Scherbruch beginnt.[1] Seismische Wellen, auch Erdbebenwellen genannt, werden bei einem Erdbeben durch den Herdvorgang ausgelöst und breiten sich von dort in alle Richtungen im Erdinneren aus: auf ihrem Weg durch das Erdinnere können diese Wellen gebrochen, reflektiert, gebeugt, gestreut, absorbiert und umgewandelt werden. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Erdbebenwellen ist abhängig vom Wellentyp und vom Material, das die Wellen durchlaufen; sie kann sehr hohe Werte erreichen. Anhand von durch Erdbeben ausgelösten (Seismologie) oder durch Sprengung oder Vibration (künstlich) hervorgerufenen seismischen Wellen lassen sich über die Interpretation von Materialeigenschaften der Erdkruste Rückschlüsse auf die Beschaffenheit des Erdinneren ziehen. Die maximale Frequenz liegt dabei im Bereich von weniger als einer Schwingung pro Sekunde, manchmal bis oberhalb von 20 Hertz. Bei schweren Erdbeben wird die Grundschwingung der Erde angeregt, die ein Intervall von 54 Minuten aufweist. Die Bezeichnungen der im Folgenden beschriebenen Primärwellen (PWellen) und Sekundärwellen (SWellen) beziehen sich darauf, dass sich erstere schneller ausbreiten: An einem vom Bebenherd entfernten Ort werden zuerst die PWellen und erst später die S Wellen aufgezeichnet. Aus der Zeitdifferenz zwischen dem Einsetzen der P und der S Wellen kann die Entfernung zum Herd errechnet werden. Können an mindestens drei verschiedenen Orten auf diese Weise die Entfernung zum Bebenherd bestimmt werden, kann der Bebenherd im Rahmen der Messgenauigkeit bestimmt werden. Die PWellen oder Primärwellen sind Longitudinalwellen, d. h., sie schwingen in Ausbreitungsrichtung. Sie können sich in festen Körpern, Flüssigkeiten und Gasen ausbreiten. Es handelt sich dabei um Verdichtungswellen (auch: Druck oder Kompressionswellen). Ein alltägliches Beispiel für Verdichtungswellen ist der Schall in der Luft oder im Wasser. Die PWellen können sich in festen Gesteinen, aber auch in Flüssigkeiten wie Wasser oder den quasi flüssigen Teilen des Erdinneren ausbreiten. Wie bei Schallwellen in der Luft werden hier die Teilchen im Boden geschoben und gezogen, wobei die Bewegung in Ausbreitungsrichtung der Welle erfolgt. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der PWellen lässt sich mit folgender Formel berechnen: 11. Was ist ein Seismograf/Seismometer? Ein Seismograf bzw. graph (griechisch seismós ‚Erschütterung‘ und grapho ‚schreiben‘) oder Seismometer (griech.: metréo ‚messen‘) ist ein in der Seismologie verwendetes Gerät, das Bodenerschütterungen von Erdbeben und anderen seismischen Wellen registrieren kann. Es besteht im Prinzip aus einer an einer Federaufhängung gelagerten Masse. Während sich die Bodenbewegung auf das Gehäuse des Instrumentes überträgt, bleibt die Masse aufgrund ihrer Trägheit in Ruhe. Die Relativbewegung des Bodens kann damit als Längenänderung im Zeitverlauf gemessen werden. 12. Wie wird ein Seismograf verwendet? Die bis circa 1900 überwiegend verwendeten Seismoskope waren lediglich Erschütterungsanzeiger, die zwar das Auftreten eines Bebens und manchmal seine Stärke und Stoßrichtung, aber nicht den zeitlichen Verlauf der Bodenbewegung anzeigten. Damit konnten jedoch keine wesentlichen Erkenntnisse gewonnen werden. Die ersten funktionsfähigen Seismographen (ab 1875) arbeiteten rein mechanisch. Die Bewegung des Erdbodens relativ zur trägen Seismographenmasse wurde mit Hebeln vergrößert als Kurvenverlauf auf ein endlos umlaufendes, berußtes Papierband aufgezeichnet (daher Seismograph, von grápho ‚schreiben‘). Elektrodynamische Seismometer (seit 1904) messen die Relativbewegung über eine Induktionsspannung, indem sich eine mit der seismischen Masse verbundene Spule in einem Magnetfeld bewegt. Das elektrische Ausgangssignal wurde ursprünglich über ein Spiegelgalvanometer photographisch aufgezeichnet[Beleg?], später konnte es elektronisch verstärkt werden. Moderne Breitbandseismometer (seit 1976, heute für wissenschaftliche Zwecke allgemein verwendet) leiten dagegen das Ausgangssignal aus der Kraft ab, die nötig ist, um die bewegliche Seismographenmasse mit dem Gehäuse mitzuführen. Hierdurch werden große mechanische Ausschläge und die damit verbundenen Probleme vermieden. Das elektrische Ausgangssignal wird digitalisiert und die Daten in der Regel umgehend an ein Datenzentrum weitergeleitet. Breitbandseismometer decken einen weiten Frequenzbereich ab (etwa 15 Oktaven gegenüber den 10 Oktaven des menschlichen Hörbereichs). Die höchsten Frequenzen liegen im unteren Hörbereich bei etwa 50 Hz und die tiefsten bei etwa einer Schwingung pro Stunde. Auch die Gezeiten der festen Erde mit Perioden von 12 und 24 Stunden werden noch erfasst, wenn auch nicht so genau wie mit einem Gravimeter. Die kleinste erfassbare periodische Beschleunigung des Erdbodens liegt bei einigen Billionsteln (1012) der normalen Schwerkraft. Gleichzeitig vermögen diese Instrumente regionale Erdbeben bis zur Magnitude 7 unverzerrt aufzuzeichnen. 13. Wie ist die Richterskala aufgebaut? Die Richterskala ist eine der gebräuchlichen Magnitudenskalen, die in der Seismologie zum Vergleich der Stärke (Energiefreisetzung) von Erdbeben bis zu einem Wert von 10 herangezogen werden. Sie basiert auf Amplitudenmessungen von Seismogrammaufzeichnungen, die in relativ geringer Distanz von wenigen hundert Kilometern zum Epizentrum gewonnen wurden. Sie ist daher auch unter dem Begriff LokalbebenMagnitude bekannt. Für die Bestimmung der Stärke von Erdbeben werden heutzutage Aufzeichnungen von Messgeräten genutzt, die auf der gesamten Erdoberfläche verteilt sind. Der daraus ermittelte Wert wird meist auf der MomentenMagnitudenSkala als MomentenMagnitude angegeben. Fälschlich wird in der Presse dabei häufig von Werten der Richterskala gesprochen. Die Skala wurde von Charles Francis Richter und Beno Gutenberg am California Institute of Technology 1935 entwickelt und anfänglich als MLSkala (Magnitude Local) bezeichnet. In seiner grundlegenden Veröffentlichung An instrumental Earthquake Magnitude Scale im Bulletin of the Seismological Society of America wandte Charles Francis Richter die erstmals von K. Wadati 1931 publizierte grundlegende Idee einer instrumentellen Erdbebenskala auf kalifornische Erdbeben an. 14. Wie ist die Mercalliskala aufgebaut? Die Skala wurde von Charles Francis Richter und Beno Gutenberg am California Institute of Technology 1935 entwickelt und anfänglich als MLSkala (Magnitude Local) bezeichnet. In seiner grundlegenden Veröffentlichung An instrumental Earthquake Magnitude Scale im Bulletin of the Seismological Society of America wandte Charles Francis Richter die erstmals von K. Wadati 1931 publizierte grundlegende Idee einer instrumentellen Erdbebenskala auf kalifornische Erdbeben an. 15. Wie kann man sich gegen Erdbeben schützen? Massnahmen gegen Erdbeben Persönliche Massnahmen Suchen Sie Schutz unter stabilen Tischen oder unter Türrahmen. Halten Sie sich im Freien fern von Gebäuden, Brücken und Strommasten und suchen Sie offene Flächen auf. Meiden Sie Gebiete, die durch Sekundärprozesse wie Rutschungen, Felsstürze und Bodenverflüssigung gefährdet sind. Prüfen Sie nach einem Erdbeben Gas, Wasser und Stromleitung auf Schäden. Hören Sie Radio und befolgen Sie die Anweisungen. Technische/biologische Massnahmen Gegen Erdbeben selbst sind keine Massnahmen möglich, jedoch gibt es in beschränktem Umfang Massnahmen gegen Folgeeffekte wie Rutschungen, Felsstürze und Bodenverflüssigung. Bauten erdbebensicher planen und bauen. Nichttragende Bauteile (Fassaden, Zwischenwände, abgehängte Decken, Installationen, Einrichtungen, usw.) erdbebengerecht ausgestalten. Mikrozonierungen des lokalen geologischen Untergrundes geben Hinweise auf Gebiete, in welchen sich Erschütterungen besonders stark auswirken oder aber gedämpft werden. Organisatorische Massnahmen Erdbeben lassen sich bisher nicht vorhersagen. Folglich sind die Katastrophenbereitschaft und Katastrophenhilfe in den durch Erdbeben bedrohten Gebieten äusserst wichtig. Im Notfall können so viele Menschenleben gerettet werden. 16. Beschreibe die Verteilung der Erdbebengefahr in der Schweiz. Wie gefährdet ist die Schweiz? Wir bewegen uns im Mittelfeld der Gefahrenzone. Die Schweiz unterschätzt aber die Erdbebengefahr. Erdbeben sind die grösste Naturgefahr in unserem Land. Der Gesamtschaden, den Erdbeben im Vergleich zu Lawinen oder Überschwemmungen anrichten können, ist höher, kommen aber seltener vor. Es gibt in der Schweiz alle 50 bis 100 Jahre grosse Erdbeben, zum Beispiel 1946 in Sierre/Siders (VS). Solche Beben werden auch in Zukunft vorkommen. Man wird sich dann wieder daran erinnern, dass Erdbeben in der Schweiz auch ein grosses Schadenspotential haben. Die 10 stärksten Erdbeben in der Schweiz Ort Basel (BS) Churwalden (GR) Visp und Stalden (VS) Aigle (VD) Unterwalden (NW) Jahr Stärke 1356 1295 1855 1584 6,6 6,2 6,2 5,9 1601 5,9 Ardon (VS) 1524 Sierre/Siders (VS) 1946 BrigGlis Naters (VS) 1755 Altdorf (UR) 1774 Ftan (GR) 1622 Wird die Gefahr von Erdbeben in Zukunft ansteigen? 5,8 5,8 5,7 5,7 5,4 Die Gefahr bleibt eigentlich gleich, nur das Risiko ändert sich. Damit ist nicht die Gefährdung durch das Erdbeben selber gemeint, sondern die Gefährdung von dem, was wir oben drauf stellen. Wie viele Gebäude gibt es in der Schweiz? Wie verletzlich sind sie? Und nur darauf haben wir einen Einfluss. Das Risiko nimmt einerseits zu, weil mehr Leute in mehr Gebäuden das Land bevölkern. Aber wenn wir uns bemühen, die Gebäude besser zu bauen, dann nimmt das Schadensrisiko ab. Das liegt in unserer Hand. 2009 bebte es im italienischen LAquila. Über 300 Menschen starben. In der Folge wurden Erdbebenforscher zu langen Haftstrafen verurteilt. Wie haben sich diese Urteile auf die Erdbebenforschung ausgewirkt? In Wissenschaftlerkreisen wird noch viel darüber geredet. Wir versuchen vermehrt, unser Wissen und speziell die Grenzen unseres Wissens zu vermitteln. Wir versuchen uns möglichst präzise auszudrücken, um Vereinfachungen vorzubeugen, die zu falschen Schlüsse führen. 17. Wie sicher ist Twann bezüglich Erdbeben? Neben den natürlich verursachten und ausgelösten Erdbeben gibt es auch anthropogene (menschgemachte) Erdbeben. Diese sind nicht zwangsläufig absichtlich oder wissentlich herbeigeführt, wie z. B. im Fall von aktiver Seismik oder bei Atomwaffentests, sondern es sind oft Ereignisse, die als unbeabsichtigte „Nebenwirkungen menschlicher Aktivitäten auftreten. Zu diesen Aktivitäten gehören unter anderem die konventionelle Förderung fossiler Kohlenwasserstoffe (Erdöl und Erdgas), die durch Verringerung des Porendruckes die Spannungsverhältnisse im Gestein der Lagerstätte verändert. Anthropogene Erdbeben finden auch beim Einsturz von bergbaulich verursachten unterirdischen Hohlräumen (Gebirgsschlag) oder im Zusammenhang mit der unkonventionellen Förderung fossiler Kohlenwasserstoffe, speziell durch Fracking und die Verpressung von Fracking Abwässern, statt. Die Magnitude dieser Erdbeben liegt in den allermeisten Fällen im Bereich von Mikrobeben oder Ultramikrobeben. Nur selten erreicht sie den Wert spürbarer Beben. Die bislang stärksten anthropogenen Erdbeben ereigneten sich infolge des Aufstauens großer Wassermengen in Stauseen durch die Auflasterhöhung im Untergrund in der Nähe großer Verwerfungen. Das durch diese Umstände ausgelöste Erdbeben von Koynangar in Indien im Jahre 1967, mit Magnitude 6,5 das stärkste seiner Art, forderte 180 Todesopfer.