Erdbeben, Erdbebenstärke und Opferzahlen

Quelle: Wikipedia Commons

Lernziele

1. Wichtige Fachbegriffe im Zusammenhang mit Erdbeben korrekt verwenden und erklären können.

2. Zwei Erdbebenskalen unterscheiden und ihre «Masseinheiten» erklären können. Beide Skalen miteinander in einen sinnvollen Zusammenhang bringen können (warum braucht es sowohl die eine als auch die andere?).

3. Beschreiben und begründen können, welche Faktoren die Zahl von Todesopfern bei einem Katastrophenbeben wesentlich beeinflussen.

InhaltDiese Präsentation hat vier Teile:

I.TheorieSelbststudium oder Präsentation durch Lehrperson

II.AufgabenstellungGruppenarbeit

III.Materialien zu drei schweren Erdbeben der Jahre 2010 und 2011:Gruppenarbeit

1. Haiti

2. Neuseeland

3. Japan

IV.Lösungen

I. THEORIE

Zwei Wissenschaftler, zwei Erdbebenskalen

Charles Richter

Giuseppe Mercalli

Giuseppe Mercalli (1850 bis 1914)

Nach seiner Priesterweihe studierte Mercalli Geologie. Er war zuerst Professor in Mailand und Domodossola, später in Catania und ab 1892 in Neapel.

1889 erschien Mercallis Buch «Aktive Vulkane der Erde».

Mercalli entwickelte 1902 eine Skala zur Messung von Erdbeben-Intensitäten.

Seine Skala wird heute in leicht abgeänderter Form verwendet: Modifizierte Mercalli-Intensität MMI

Angaben zur Mercalliskala (MMI*)

*Modifizierte Mercalli-Intensität

Zusammenfassung MMI1. Die Modifizierte Mercalli-Intensität gibt an, wie stark sich das Erdbeben an

einem bestimmten Ort auswirkt.

2. Die Auswirkungen sind im Epizentrum natürlich viel stärker als weiter weg davon.

3. Bei einem Erdbeben gibt es einen maximalen MMI-Wert. Weiter weg vom Epizentrum wird der MMI-Wert immer kleiner. Es gibt also nicht einen einzigen MMI-Wert, um das betreffende Erdbeben zu beschreiben.

Zwei Wissenschaftler, zwei Erdbebenskalen

Charles Richter

Giuseppe Mercalli

Charles Francis Richter (1900 bis 1985)

US-amerikanischer Seismologe.

Entwickelte am California Institute of Technology zusammen mit Beno Gutenberg die nach ihm benannte Richterskala.

Sie dient zur genauen Bewertung der Stärke oder Magnitude eines Erdbebens.

(Quelle Wikipedia)

Angaben zur Richterskala

Ein Punkt mehr auf der Skala bedeutet eine etwa 31.6-fache Energiefreisetzung im Erdbebenherd (Hypozentrum). Zwei Punkte auf der Richterskala entsprechen somit bereits einem rund 1000-fachen Unterschied in der freigesetzten Energie (Quelle Wikipedia).

Sehr ähnlich, aber heute etwas besser einsetzbar:Momenten-Magnituden-Skala Mw

Die Unterschiede sind für uns hier unwesentlich (die Momenten-Magnituden-Skala funktioniert besser bei Messungen über grosse Distanzen hinweg).

0,2 Skalenpunkte entsprechen einer Verdoppelung der Energie1 Skalenpunkt entspricht dem Faktor 31,62 Skalenpunkte entsprechen dem Faktor 1.000

Genauer Vergleich der freigesetzten Energie:

Veranschaulichung der freigesetzten Energiedurch Vergleich mit Hiroshima-Atombombe(Quelle Wikipedia):

Zusammenfassung zu Mw

1. Die Momenten-Magnituden-Skala gibt an, welche Energiemenge beim Erdbeben im Hypozentrum freigesetzt wird.

2. Bei einem Erdbeben gibt es deshalb genau einen Mw-Wert. Es hat genau eine Stärke oder Magnitude.

3. Ein Erdbeben mit einer Magnitude von 8 setzt tausendmal mehr Energie frei als eines der Magnitude 6 oder eine Million mal mehr als eines der Stärke 4.

4. Es gibt im Prinzip keine obere Grenze für die Erdbebenstärke (bei der Richterskala war deshalb oft von einer «nach oben offenen Skala» die Rede). Es wurde aber noch nie ein Erdbeben mit einem Mw-Wert von 10 registriert (Quelle Wikipedia):

II. AUFGABENSTELLUNG

Aufgaben

Halte alle Antworten stichwortartig schriftlich fest

1.Gestalte ein Liste zu den drei Erdbeben mit:Stärke (Mw), maximaler Wert für die Intensität (MMI), Tiefe des Hypozentrums und Anzahl Todesopfern

2.Formuliere mit deinen eigenen Worten warum es zwei Erdbebenskalen mit unterschiedlichen «Masseinheiten» gibt. Warum braucht es sowohl die eine als auch die andere?

3.Welche Faktoren haben die Zahl von Todesopfern bei den drei Katastrophenbeben wie beeinflusst?

4.Stelle Überlegungen dazu an, weshalb es sinnvoll und wichtig ist, innerhalb von Minuten ein Erdbeben mittels beider Erdbebenskalen einordnen zu können.

III. MATERIAL

Haiti, 12.1.2010 (Folie 1 von 3)

Human Development Index von Haiti: 0,532 (149. Stelle aller Länder der Welt)

(Quelle Wikipedia)

Haiti, 12.1.2010 (Folie 2 von 3)Quelle USGS: http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/pager/events/us/2010rja6/index.html

Erdbeben von Haiti, 12.1.2010 (Folie 3 von 3)

Quelle: Wikipedia Commons

Christchurch, Neuseeland, 22.2.2011 (Folie 1 von 2)

Human Development Index von Neuseeland: 0,907, (3. Stelle aller Länder der Welt)

Quelle USGS: http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/pager/events/us/b0001igm/index.html

(Quelle Wikipedia)

Christchurch, Neuseeland, 22.2.2011 (Folie 2 von 2)

Quelle: Wikipedia Commons

Erdbeben von Sendai, 11.3.2011 (Folie 1 von 2)

Quelle USGS: http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/pager/events/us/c0001xgp/index.html

Human Development Index von Japan: 0.884 (11. Stelle)

Anzahl Todesopfer:Noch unbestimmt (14.3.2011),wohlweit über 10‘000

(Quelle Wikipedia)

Erdbeben von Sendai, 11.3.2011 (Folie 2 von 2) Bei Gruppenarbeit:

1. Bitte mit Kopfhörern arbeiten oder Ton abstellen!

2. Zeitbudget beachten, eventuell nur Teile der Filme anschauen!

• Schwankendes Hochhaushttp://www.youtube.com/watch?v=MCQaXi0HJio&feature=related

• Tsunami (Luftaufnahmen)http://www.youtube.com/watch?v=VB2br18si30&feature=BF&playnext=1&list=QL&index=1

• Tsunami (Bodenaufnahmen)http://www.youtube.com/watch?v=EKNrTkwZpH8&feature=related

IV. LÖSUNGEN

Lösungsansätze (Aufgabe 1)

Erdbeben von Mw

(Stärke)max. MMI (Intensität)

Herdtiefe Anzahl Todesopfer

Port au Prince (Haiti) 12.1.2010

7.0 10 17 km zwischen 220‘000 und 500‘000

Christchurch (Neuseeland) 22.1.2011

6.3 8 5 km 166

Sendai (Japan)11.3.2011

9.0 7 24.4 km > 10‘000 (Schätzung 14.3.2011)

Lösungsansätze (Auswahl; Aufgaben 2-3)2. Erdbebenskalen: Warum braucht es sowohl die eine als auch die andere?

a. Momenten-Magnituden-Skala => Gesamtenergie, «Grösse» des Erdbebens; erste Abschätzung der möglichen totalen Auswirkungen und Schäden

b. Modifizierte Mercalli-Intensitätsskala => differenziert lokale Auswirkungen je nach Distanz vom Epizentrum und Tiefe des Hypozentrums (Anmerkung: sowie aufgrund der Bodenbeschaffenheit)

3. Welche Faktoren haben die Zahl von Todesopfern bei den drei Beben wie beeinflusst? a. Magnitude «nur 6.3», zwar schweres Erdbeben aber weit über tausendmal schwächer als in

Japan => eher kleine Opferzahl.b. Gute, relativ erdbebensichere Bauten in Neuseeland => viel weniger zerstörte Gebäude als

in Haiti (allerdings war Erdbeben in Haiti stärker, dafür lag das Epizentrum tiefer).c. Negativbei Neuseeland => Epizentrum praktisch in der Grossstadt Christchurch.d. Intensität des japanischen Erdbebens war an Land weitaus weniger extrem als nahe beim

Epizentrum in Haiti (Port au Prince) => ausserhalb der vom; gute, relativ erdbebensichere Bauweise.

4. Weshalb ist es sinnvoll und wichtig ist, innerhalb von Minuten ein Erdbeben mittels beider Erdbebenskalen einordnen zu können?

a. Bei Meeresbeben: Es müssen Tsunamiwarnungen herausgegeben werden.b. Hilfsmannschaften, auch im Ausland, müssen über Einsätze entscheiden können.c. Es sind Sofortmassnahmen nötig: Züge anhalten, Atomkraftwerke abstellen,

Rettungsmannschaften aufbieten etc.