Geoscience Reference
In-Depth Information
Tab. 3.10
Energie von Erdbeben
ausgedrückt als Moment-
Magnitude M
W
in Joule nach
Trinitrotoluol-(TNT-)Sprengstoff,
die eine gleich große Bodener-
schütterung verursachen würde
(die Atombombe auf Hiroshima
hatte ein TNT-Äquivalent von
M
W
E(J)
E
Einheit
10
1
6
3,0
0,200
2,8
10
kg
2,0
0,631
10
2
9,1
10
5
kg
10
4
3
1,0
0,200
2,8
10
kg
10
5
2
0,0
0,631
9,1
10
kg
10
7
1
1,0
0,200
4,5
10
kg
10
8
2,0
0,631
1
t
3,0
0,200
10
10
32
t
10
11
4,0
0,631
1
kt
5,0
0,200
10
13
32
kt
10
14
6,0
0,631
1000
kt
10
16
6,9
0,141
22 500
kt
10
16
7,0
0,200
32 000
kt
10
17
8,0
0,631
1000
Mt
9,0
0,200
10
19
32 000
Mt
10
19
9,2
0,398
64 000
Mt
10
20
9,5
0,112
180 000
Mt
1
Erdbeben weltweit
1 -100
EJ a
1
Gezeitenreibung weltweit
20
EJ a
Vulkanismus weltweit
10
EJ a
1
1
Globale Sonneneinstrahlung
5 500 000
EJ a
1
Deutscher Primärenergieverbrauch 2012
13,6
EJ a
1
Globaler Primärenergieverbrauch 2011
484
EJ a
wichtige Bauwerke der Infrastruktur wie Staudämme, Kraft-
werke etc. So wurde eine Inbetriebnahme des Kernkraft-
werks Mülheim-Kärlich wegen der Erdbeben-Gefährdung
im Neuwieder Becken nach langen juristischen Auseinan-
dersetzungen schließlich im Jahr 2000 endgültig verworfen.
Die Zerstörung von Bauwerken durch Erdbeben zieht
häufig weitere Schäden nach sich, welche mit dadurch aus-
gelösten Folgeeffekten in Verbindung stehen. So kamen
beim verheerenden Beben 1906 in San Francisco mehr Men-
schen durch die Brände ums Leben, die von den geborstenen
Gasleitungen verursacht wurden. Durch Beben ausgelöste
Erdrutsche vermögen auch weit entfernte Orte zu gefährden,
wie der tragische Fall der bolivianischen Kleinstadt Yungai
belegt, wo 22 000 Menschen ihr Leben verloren. Dort löste
ein Beben der Magnitude 7,8 in einer Herdtiefe von 40 km
einen Erdrutsch aus. Dessen Schlamm- und Eislawine raste
mit einer Geschwindigkeit von 300 kmh
1
-400 kmh
1
zu
Tal und erreichte die nur 15 km entfernte Stadt in weniger
als fünf Minuten. In der Folge wurde diese zu über 90%
unter einer bis zu 1m dicken Geröll- und Schlammschicht
begraben.
So groß die jährliche Energiefreisetzung durch Erdbeben
auch sein mag, so erreicht sie doch nur maximal etwa 20%
des weltweiten jährlichen Verbrauchs an Primärenergie. Ver-
glichen mit der jährlichen Energieeinstrahlung der Sonne auf
Seebeben können Tsunamis auslösen, wenn sich der
Ozeanboden abrupt hebt oder senkt. Die dabei auftretenden
maximalen vertikalen Versätze in der Größenordnung von
1m-10m heben dabei die gesamte darüberliegende Wasser-
säule an. Der größte Teil dieser potenziellen Energie wird
sofort in kinetische Energie umgewandelt, die sich von der
Quelle weg ausbreitet. Diese Schwerewellen im Ozean be-
sitzen Wellenlängen
ƒ
von mehreren hundert Kilometern
und Perioden T von 15 bis 30 Minuten. Ihre Amplituden
betragen im Tiefwasserbereich auf offener See nur wenige
Zentimeter. Im Gegensatz hierzu sind reine Oberflächenwel-
len mit Perioden von weniger als 50 s dagegen auf den ersten
Kilometer Wassertiefe beschränkt. Deren Phasengeschwin-
digkeit sowie jene der Kapillarwellen
22
ist eine Funktion
der Dichte
¡
, Wellenlänge
ƒ
und Oberflächenspannung
¢
:
v
D
p
2 ¢=.¡ƒ/
. Dagegen hängt jene der Schwerewellen
23
für Wassertiefen von d
, die größer als die halbe Wel-
lenlänge sind, neben der Sch
werebes
chleunigung g nur von
>ƒ=2
der Wellenlänge ab: v
D
p
g
nähert sich die Geschwindigkeit dem nur noch von der Was-
sertiefe d abhängigen Wert:
v
D
p
gd
:
ƒ=2
(3.111)
22
Kapillarwellen: Wellenlänge kleiner als 5 cm; Oberflächenspannung
¢
erzeugt einen nennenswerten Beitrag zur Druckstörung
•
p, welche
—
¢@
2
—=@
x
2
.
zur vertikalen Auslenkung
—.
x
;
t
/
führt:
•
p
D
¡
g
23
Schwerewellen: Auslenkung
—.
x
;
t
/
der Oberfläche verursacht eine
Störung des Tiefendrucks:
•
p
.
x
;
t
/
D
¡
g
—.
x
;
t
/
.
