2023 erschütterten zwei »Unidentifizierte Seismische Objekte« tagelang die Erde – jetzt wissen wir, was sie auslöste

Seismografen spüren rund um die Uhr, sieben Tagen die Woche in Erde hinein. Als sie im September 2023 ausschlugen, dachten alle an ein Erdbeben. Und es geschah weltweit und gleich zweimal.

Ein Fjord wie dieser hier, kann Ort so manches Phänomens sein, womit selbst erfahrene Wissenschaftler bisher noch nicht zu tun hatten.
Symbolbild:
(Bildquelle: Unsplash, Simon N) Ein Fjord wie dieser hier, kann Ort so manches Phänomens sein, womit selbst erfahrene Wissenschaftler bisher noch nicht zu tun hatten. Symbolbild: (Bildquelle: Unsplash, Simon N)

September 2023, ein USO schreckt die Welt der Wissenschaft auf. Dabei geht es nicht um vermeintliche Aliens, kein UFO also, sondern ein »Unidentifiziertes Seismisches Objekt«. Weltweit schlagen seinetwegen Messinstrumente aus: regelmäßig alle 90 Sekunden von Neuem rumort es in der Erde – 9 Tage lang.

Dann verstummt das mysteriöse Signal, ehe es einen Monat später von Neuem beginnt: ein zweites USO. Die Erde läutet erneut wie eine sanft angeschlagene Glocke.

Zuerst bleibt die Ursache im Dunkeln, doch inzwischen hat sich das Rätsel geklärt – doch auch die Auflösung bereitet Sorgen.

Video starten 5:15 NASA-Video aus dem Jahr 2009: Wie der Klimawandel die Ozeane beeinflusst

Das Klima, ein Berg und sein Fjord

Seismometer zeichnen selbst feinste Schwingungen im Erdboden auf. Die können von weit unterhalb der menschlichen Wahrnehmung bis hin zu städteverwüstenden Erdbeben reichen. In diesem Fall sollten es erstere Art sein – aber an verdächtig vielen Orten zugleich und einander ähnelnd.

Mehr als 100 über den gesamten Globus verteilte Stationen registrierten neun Tage lang ein sich alle 90 Sekunden wiederholendes, niedrigfrequentes Signal. Es sah völlig anders aus als ein Erdbeben. Es war eine Schwingung mit einer einzigen dominierenden Frequenz, wie ein monotones Brummen, das sehr langsam abklingt, erklärt Dr. Thomas Forbriger vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

Aufnahmen des Berggipfels und des Gletschers vor und nach dem Erdrutsch.
(Bildquelle: Søren Rysgaard (links), Danish Army, (rechts) Collage: Elias Kobel, Karlsruher Institut für Technologie) Aufnahmen des Berggipfels und des Gletschers vor und nach dem Erdrutsch. (Bildquelle: Søren Rysgaard (links), Danish Army, (rechts) / Collage: Elias Kobel, Karlsruher Institut für Technologie)

Letztendlich fanden er und 67 weitere Forschende aus 40 Einrichtungen in 15 Ländern die Lösung: Sie entdeckten, dass es sich um eine große Menge hin- und herschwappendes Wasser handelte (via Science, Nature und KIT).

Im Dickson-Fjord in Nordost-Grönland kam es zum Einsturz eines Berggipfels, der sich zuvor 1.200 Meter über den Fjord erhoben hatte. Mehr als 25 Millionen Kubikmeter Gestein und Erde (genug zur Befüllung von 10.000 olympischen Schwimmbecken) stürzten donnernd in den Fjord und verursachten einen Mega-Tsunami. Seine Höhe betrug 200 Meter.

Welle versus Tsunami: Auch wenn wir bei Tsunamis von Wellen sprechen, entstehen sie komplett anders als die Brandung am Ufer eines Sees.

Bei einer normalen Welle regt der Wind nur die obersten Meter eines Gewässers an – dies geschieht über einen relativ langen Zeitraum. Ein Tsunami hingegen entsteht durch einen maximal wenige Sekunden andauernden Impuls, der einen Großteil oder die gesamte Wassersäule einer Gegend von der Oberfläche bis zum Grund auf einen Schlag anstößt. Das können Bergrutsche wie in Grönland oder Erdbeben sein. Ein solches führte etwa zu dem verheerenden Tsunami, der das Atomkraftwerk Fukushima in Japan 2011 verwüstete.

Aufgrund der Enge des Fjords prallte der Tsunami jedoch gegen eine Felswand und schwappte wieder zurück. Das Ganze wiederholte sich Hunderte Male. Solch ein Ereignis nennt sich Seiche. Die Wasserbewegung, die sich fortwährend durch Kollision an einer Uferwand wiederholte, lief als Brummen durch die Erde – bis hinab zur Antarktis in fast 20.000 Kilometern Entfernung.

Badewannen-Erklärung: Seiche
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Ihr könnt euch den Vorgang vereinfacht wie in einer Badewanne vorstellen. Ihr füllt sie zur Hälfte und lasst euch dann ins Wasser plumpsen. Von euch aus breiten sich noch vergleichsweise hohe Wellen aus und rollen in alle Richtungen. Von der gegenüberliegenden Seite wird das sich aufwälzende Wasser zurückgeworfen und kehrt mit leicht veränderter Richtung um. Dabei verliert es geringfügig an Energie, da sich die Wasserpartikel aneinander sowie an der Wand der Wanne reiben. Der Badewasser-Tsunami schwappt hin und her, bis sich die Wannenfüllung schließlich beruhigt – im Fjord war das ähnlich.

Wollt ihr hier eine normale, also von Wind erzeugte Welle simulieren, streicht einfach mit der Hand sanft schaufelnd über die obersten Wasserschichten – und das für einige Sekunden. Auch dieser Wellengang beginnt sich zu beruhigen, sobald eure Handbewegung ausbleibt. Das geht aber weit schneller, da insgesamt weniger Wasser in Bewegung versetzt wurde.

Mittels Satellitenbildern von NASA und ESA, Vor-Ort-Fotografien der dänischen Marine sowie Informationen von Sensoren verschiedenster Art klärte sich die Lage. Ein Supercomputer half dabei, die Dynamik im Fjord zu verstehen.

Der Dickson-Fjord-Tsunami gilt als einer der höchsten der jüngeren Geschichte. Schäden an Siedlungen verursachte er keine, auch tötete oder verletzte er keine Menschen. Einzig eine Forschungsbasis auf der 70 Kilometer entfernten Insel Ella wurde durch die hier immer noch vier Meter hohe Welle beschädigt. Doch auch kulturelle sowie archäologische Stätten im gesamten Fjordsystem gingen verloren.

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Einen Monat später wiederholte sich das Szenario sogar – wenn auch in schwächerer Form. Erneut löste sich eine Gerölllawine und krachte in die erst seit Kurzem ruhigen Gewässer des Fjords. Dieses Mal reichte die Wucht aber nur für etwa vier Tage, da der Tsunami weit niedriger ausfiel und entsprechend kürzer durch den Fjord hin- und herprallte.

Die Erdmassen gehörten wahrscheinlich zu zuvor destabilisierten Hangschichten, die noch einen letzten Rest an Halt besaßen.

Klimakrise als Ursache

Satellitenbilder liefern uns die Antwort auf die Frage: »Warum?«. Die Klimakrise und damit einhergehende steigende Temperaturen haben in den vergangenen Jahrzehnten die Gletscher am Fjord stark ausgedünnt. Hierdurch verlor der Berghang an Halt und rutschte schließlich ab, wobei er umliegendes Material mitriss.

Der Erdrutsch wie auch der Tsunami gelten nach Daten der Forschung als die ersten in Nordost-Grönland. Eines steht derweil aber schon als so gut wie sicher fest: Sie werden nicht die Einzigen bleiben.

Die wärmere Luft (Atmosphäre) sorgt für die Destabilisierung des Gletschereises (Kryosphäre), was zwangsläufig zu Bewegungen von Wassermassen (Hydrosphäre) führt. Davon bleibt auch die feste Erdkruste (Lithosphäre) nicht verschont, da sie buchstäblich aufs Engste mit dem Eis verschmolzen ist.

Lehren aus dem Dickson-Fjord-Tsunami

Die Häufigkeit von Ereignissen wie der Tsunami im Dickson-Fjord wird nach den Modellierungen der Forscher zunehmen.

Unsere Studie zeigt, dass es angesichts des sich rasant beschleunigenden Klimawandels wichtiger denn je sein wird, auch Regionen, die bisher als stabil galten, zu charakterisieren und zu überwachen. Nur so können wir künftig rechtzeitig vor solchen massiven Erdrutschen und Tsunamis warnen.

Dr. Kristian Svennevig vom Geological Survey of Denmark and Greenland (GEUS)

Begutachtungen der Lage vor Ort seien abseits Satellitenaufnahmen sowie seismischer Sensoren wichtige Hilfsmittel, um selbst kleinste Veränderungen frühzeitig zu erkennen.

Verhindern können wir solche Bergstürze aufgrund ausgedünnter Gletscher nicht – nur dafür sorgen, dass sie nicht zu Katastrophen von unermesslichem Ausmaß vielen Toten führen.

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