Beeinflusst der Klimawandel die Erdbebenaktivität?

Das Jahr 2023 ist schon jetzt ein Jahr der Extreme. Rekordtemperaturen von Luft und Meer, katastrophale Wettereignisse und dazu auch noch eine ganze Reihe katastrophaler Erdbeben. Während der menschengemachte Klimawandel und seine Folgen immer deutlicher werden, fragen sich viele Menschen zunehmend, ob dies auch einen Einfluss auf Erdbeben- und Vulkanaktivität hat. Wir gehen der Frage nach.

Betrachten wir allein den Mittelmeerraum, reichen die Naturextreme des Jahres 2023 aus, um ein ganzes Buch zu schreiben. 50.000 Todesopfer durch Erdbeben in der Türkei. Waldbrände und Hochwasser in Griechenland. [1] Ein Jahrtausenderdbeben in Marokko. [2] Vernichtende Sturzfluten in Libyen. [3] Und ein Vulkan in Neapel, der die halbe Welt verängstigt. Monat für Monat aufgestellte Temperaturrekorde verdeutlichen das Ausmaß, das die Klimakatastrophe bereits erreicht hat.

Während der Zusammenhang zwsichen globaler Erwärmung und häufigeren Wetterextremen meist klar ist, gibt es bei Erdbeben und Vulkanismus noch weitere Faktoren zu beachten. Können die vulkanische Aktivität in Italien und Erdbeben in der Türkei, Marokko und Afghanistan somit eine Folge des Klimawandels sein?

Zwar gibt es Mechanismen, die auch dort einen Zusammenhang logisch erscheinen lassen. Doch sind manche Aspekte noch nicht ausreichend erforscht, sodass eine pauschale Aussage schwierig ist.

Wie kann der Klimawandel zu Erdbeben führen?

Grundsätzlich geht es dabei um drei Mechanismen:

1. Gletscherschmelze
2. Meeresspiegelanstieg
3. Starkniederschläge / Dürren

Alles drei sind Symptome des Klimawandels und alles drei sind Punkte, die nachgewiesen oder in der Theorie die Erdbebenaktivität beeinflussen können. Wie die Zusammenhänge genau aussehen:

1. Erdbeben durch Gletscherschmelze

Erst vor wenigen Zehntausend Jahren waren weite Teile Nord- und auch Mitteleuropas von mächtigen Eisschilden bedeckt. Zum Ende der Eiszeit verschwanden die Gletscher weitestgehend. Als Reaktion auf den plötzlichen Gewichtsverlust hob sich die Erdkruste wieder, nachdem sie über Jahrtausende unter der Last der Eismassen nach unten gedrückt wurde. Die Folge der plötzlich einsetzenden Hebungen waren massive Erdbeben, vor allem in Skandinavien, dort bis Magnitude 8 [4], aber auch in Deutschland [5]. Noch heute ist die Erdbebenaktivität erhöht, die Hebung dauert ebenfalls noch an.

So wie damals in Europa sieht es heute noch in Grönland und der Antarktis aus. Sollte durch fortschreitender globaler Erwärmung ein großer Teil dieser Gletscher abschmelzen, wird sich das dort auch auf die Erdbebenaktivität auswirken. Große Erdbeben drohen vor allem dort, wo die Gletscher hunderte Meter an Mächtigkeit einbüßen werden. Glücklicherweise sind dies auch Regionen, in denen heute (noch?) keine Menschen leben. Negative Auswirkungen sind dort also kaum zu erwarten.

Anders zum Beispiel in Zentralasien, wo in Himalaya und Karakorum-Gebirge große Gletscher nahe dicht besiedelter Regionen liegen. Von dort gibt es erste Hinweise, dass die Gletscherschmelze die seismische Aktivität bereits beeinflusst, allerdings eher indirekt durch erhöhte Erosionsprozesse und damit verbundener Masseumlagerung. [6]

Auch auf Island, im Süden Chiles sowie in Alaska gibt es noch große Gletscher, deren Abschmelzen ebenfalls lokal zu Erdbebenaktivität führen kann. Überregional, vielleicht global können lediglich die Effekte von Vulkanismus sein. Auch dieser scheint nach aktuellem Stand der Forschung nach einer schmelzebedingten Druckentlastung aufzuleben. Entsprechende Nachweise gibt es aus Island. [7][8] In allen drei genannten Regionen sowie vielerorts unter dem antarktischen Eisschild finden sich Vulkane, die durch den Klimawandel aktiver werden können. [9]

2. Erdbeben durch Meeresspiegelanstieg

Während der Einfluss von Gletscherschmelze auf Erdbebenaktivität nachgewiesen ist, bleibt ein Zusammenhang mit steigendem Meeresspiegel bisher eine Hypothese. Auch, weil Jahrtausende alte Erdbeben vor der Küste (anders als Paläoerdbeben im Landesinneren) kaum nachweisbar sind. In der Theorie ist der Druckanstieg, der vor allem auf Störungen im flachen Schelfmeer nahe der Küste wirkt, vergleichbar mit den Effekten durch das Anlegen von Stauseen. [10] Das heißt, bereits vorgespannte küstennahe Störungen können durch die Last des Wassers aufbrechen und Erdbeben auslösen.

Studien haben entsprechende Modellierungen für den Meeresspiegelanstieg (ca. 120 Meter) nach der letzten Eiszeit durchgeführt. [11] Zudem gibt es Nachweise vermehrter untermeerischer Erdrutsche in Mittelmeer und Atlantik vor ca 10.000 Jahren, als der Meeresspiegelanstieg schon sehr weit fortgeschritten war. [12] Untermeerische Erdrutsche werden häufig durch Seebeben ausgelöst und können daher als indirekter Hinweis auf erhöhte Erdbebenaktivität interpretiert werden.

Eine weitere Studie [13] untersuchte zudem das Sinken des Wasserpegels im Kaspischen Meer in den 70er-Jahren, bedingt durch massive Entnahme von Flusswasser, welches normalerweise das Binnenmeer speisen würde. Die Ergebnisse zeigen, dass bei einem Absinken von drei Metern der Anteil größerer Erdbeben rückläufig war. Der zusätzliche Druck des Wassers, der normalerweise das natürliche Auftreten von Erdbeben beschleunigt, fehlte. Nach Normalisierung des Meeresspiegels Ende der 80er und Anfang der 90er kam es innerhalb weniger Jahre zu zahlreichen starken Erdbeben.

3. Erdbeben durch Extremniederschläge

In vielen Regionen der Welt gibt es Zusammenhänge zwischen Erdbebenaktivität und Niederschlägen. Oft sind es Mikrobeben oder kleine Erdbebenschwärme, die nach Phasen von Starkregen auftreten. Bekannt sind der Hochstaufen in Bayern [14] oder Regionen im Westen Indiens [15]. Dabei ist es, anders als beim Meeresspiegelanstieg, meist nicht das zusätzliche Gewicht des Wassers, das Erdbeben auslöst.

Wasser innerhalb aktiver Störungszonen kann wie ein Schmiermittel wirken und dafür sorgen, dass die bereits durch tektonische Prozesse angestaute Spannung in Form von Erdbeben freigesetzt wird. Ein ähnlicher Prozess ist ursächlich für induzierte Erdbeben, z.B. durch Geothermiekraftwerke oder Fracking. [16] Dafür ist allerdings Voraussetzung, dass das Wasser überhaupt in die Störungen gerät. Damit Regenwasser dies schafft, sind entsprechende geologische Bedingungen notwendig, die nur an wenigen Orten auf der Welt gegeben sind.

Eine indirekte Folge starker (oder ausbleibender) Niederschläge sind Änderungen des Grundwasserspiegels. Diesen wurde mancherorts ebenfalls ein Einfluss auf die Erdbebenaktivität nachgewiesen. [17] [18]

Zusammengefasst lässt sich sagen, dass klimatisch bedingte Niederschlagsextreme theoretisch einen gewissen Einfluss haben können, dafür aber spezielle geologische Bedingungen vorhanden sein müssen. Daher ist dies kein flächendeckender sondern nur sehr lokaler Effekt.

Hat die Erdbebenaktivität in den letzten Jahren zugenommen?

Dass der fortschreitende Klimawandel zumindest mancherorts Einfluss auf Erdbeben- und Vulkanaktivität nehmen kann, ist somit belegt, wobei es bei manchen Aspekten noch Unsicherheiten und Forschungsbedarf gibt. Zudem wissen wir, dass in den vergangenen Jahren Wetterextreme und Wetterkatastrophen häufiger wurden und auch gemäß Modellrechnungen weiter mit steigender Temperatur zunehmen werden. [21] Wäre ein Einfluss des Klimawandels auf Erdbebenaktivität bereits vorhanden, müsste sich dies somit auch in den globalen Erdbebenzahlen wiederspiegeln.

Daten zeigen aber in den vergangenen Jahren keine Zunahme der Erdbebenzahl. Im Gegenteil: Seit Anfang der 2010er Jahre zeigte sich eher ein stagnierender bis sogar leicht rückläufiger Trend. Viele Monate hatten eine Erdbebenanzahl unter dem langfristigen Durchschnitt. Im Vergleich zur Entwicklung der globalen Durchschnittstemperatur, wo die jährliche Anomalie gemäß aktueller Prognosen [22] in diesem Jahr einen Rekordwert von +1,4°C erreichen wird, zeigt sich keine Spur einer Korrelation. Denn auch die Monatswerte

So waren auch die in diesem Jahr hervorstechenden Erdbeben, also die in der Türkei, in Marokko und Afghanistan, zwar sehr verheerend und kosteten viele Menschenleben. Doch mit Ausnahme des Türkei-Erdbebens waren die Magnituden nicht hervorstechend, sondern bewegten sich zwischen 6 und 7. Größenordnungen, von denen es jährlich rund 150 gibt. Und selbst die Magnitude 7.8 des Türkei-Erdbebens kommt durchschnittlich einmal pro Jahr vor, zuletzt im Oktober 2021.

Fazit: Klimawandel beeinflusst die globale Erdbebenaktivität (noch) nicht

Somit gibt es aktuell keinen Hinweis darauf, dass der Klimawandel Einfluss auf die Erdbebenaktivität nimmt. Zwar gibt es dank Modellrechnung und paläoseismologischer Forschungen Indizien für erhöhte Erdbeben- und Vulkanaktivität infolge starker Gletscherschmelze. Doch ist die menschengemachte Erwärmung noch nicht so weit fortgeschritten, dass ausreichend Eismassen geschmolzen sind.

Auch der bisherige Meeresspiegelanstieg von etwa 20 Zentimeter seit dem Jahr 1900 [23] liegt noch deutlich hinter den Maßen, die nach der letzten Eiszeit vor den europäischen Küsten mutmaßlich zu erhöhter Erdbebenaktivität geführt haben. Selbst im schlimmsten Fall würde mit dem Abschmelzen aller verbliebener Gletscher wäre maximal ein Meeresspiegelanstieg von 80 Zentimetern zu erwarten [24], was ebenfalls noch deutlich hinter den Werten der letzten 15.000 Jahre zurückbleibt. Ob also selbst in diesem Extremfall ein signifikanter Anstieg der Erdbebenaktivität folgen würde, bleibt fraglich.

Lokale Effekte durch Starkregen können jetzt schon auftreten. Dabei ist aber immer der Einzelfall zu betrachten, inwieweit die globale Erwärmung Einfluss auf dieses Wetterereignis hatte.

Gefahren durch Klimawandel: Erdbeben nur Randaspekt, Vulkane problematisch

Auch mittelfristig werden klimawandelbedingte Erdbeben wohl nur ein Randaspekt der Klimakatastrophe bleiben. Erdbeben, die auf Extremwetterlagen folgen, dürften kaum ein nennenswertes Zerstörungspotential erreichen. Ebenso Erdbeben durch Gletscherschmelze, da betroffene Regionen weitestgehend unbesiedelt sind. Erst durch Erdbeben, die durch den Meeresspiegelanstieg ausgelöst werden, würde ernste Gefahr für Menschen bestehen. Doch dies wäre erst in der Endphase der globalen Erwärmung der Fall. Ein Level, das hoffentlich nie erreicht wird.

Anders sieht es bei Vulkanen aus: Viele Vulkane der Antarktis oder auch Islands befinden sich unter Gletschern, die teils relativ früh abschmelzen könnten. Unter ihnen befinden sich auch Vulkane mit dem Potential größerer und überregionaler Ausbrüche. [25]

Unabhängig von geologischen Auswirkungen stellt die globale Erwärmung die Zivilisation vor große Herausforderungen. Angesichts der drohenden Wetterextreme und deren Folgen werden Erdbeben auch langfristig keine wesentliche Bedeutung haben, sondern nur ein kleiner Teil der globalen Katastrophe sein. Auch wenn die Bilder aus der Türkei, aus Marokko oder aus Afghanistan schrecklich sind: Sie als Motivation zum Klimaschutz zu sehen, wäre aus vielen Gründen vermessen.

 

Literatur / Quellen

[1] https://www.dw.com/de/dossier-griechenland-auf-die-waldbr%C3%A4nde-folgten-die-fluten/a-66763600

[2] https://www.tagesschau.de/ausland/afrika/marokko-erdbeben-168.html

[3] https://www.tagesspiegel.de/wissen/klimawandel-begunstigte-libyen-flut-studie-ein-extrem-ungewohnliches-ereignis-10488439.html

[4] Mörner, N. A. (2005). An interpretation and catalogue of paleoseismicity in Sweden. Tectonophysics, 408(1-4), 265-307.

[5] Brandes, C. et al. (2012). Activity along the Osning Thrust in Central Europe during the Lateglacial: ice-sheet and lithosphere interactions. Quaternary Science Reviews, 38, 49-62.

[6] Usman, M. (2016). A study on the enhancing earthquake frequency in northern Pakistan: is the climate change responsible?. Natural Hazards, 82, 921-931.

[7] Jull, M., & McKenzie, D. (1996). The effect of deglaciation on mantle melting beneath Iceland. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 101(B10), 21815-21828.

[8] Swindles, G. T. et al. (2018). Climatic control on Icelandic volcanic activity during the mid-Holocene. Geology, 46(1), 47-50.

[9] Cooper, C. L. et al. (2018). Evaluating the relationship between climate change and volcanism. Earth-Science Reviews, 177, 238-247.

[10] Talwani, P. (1997). On the nature of reservoir-induced seismicity. Pure and applied Geophysics, 150, 473-492.

[11] Brothers, D. S. et al. (2013). Sea-level–induced seismicity and submarine landslide occurrence. Geology, 41(9), 979-982.

[12] Neves, M. et al.(2016). Impact of sea-level rise on earthquake and landslide triggering offshore the Alentejo margin (SW Iberia). Geo-Marine Letters, 36 (6), 415-424.

[13] Firoozfar, A. et al. (2012). Caspian sea level change impacts regional seismicity. Journal of Great Lakes Research, 38(4), 667–672.

[14] Kraft, T., et al (2006). Meteorological triggering of earthquake swarms at Mt. Hochstaufen, SE-Germany. Tectonophysics, 424(3-4), 245-258.

[15] Sharma, Varun, et al. „A long duration non-volcanic earthquake sequence in the stable continental region of India: The Palghar swarm.“ Tectonophysics 779 (2020): 228376.

[16] Majer, Ernest L., et al. „Induced seismicity associated with enhanced geothermal systems.“ Geothermics 36.3 (2007): 185-222.

[17] Jinhua, Zhao, et al. „The theory of drought-earthquake relationship revisited.“ IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Vol. 671. No. 1. IOP Publishing, 2021.

[18] González, Pablo J., et al. „The 2011 Lorca earthquake slip distribution controlled by groundwater crustal unloading.“ Nature Geoscience 5.11 (2012): 821-825.

[19] https://earthquake.usgs.gov/

[20] https://cds.climate.copernicus.eu/cdsapp#!/dataset/reanalysis-era5-single-levels-monthly-means

[21] Seneviratne, Sonia I., et al. „Weather and climate extreme events in a changing climate (Chapter 11).“ (2021): 1513-1766.

[22] https://climate.copernicus.eu/copernicus-september-2023-unprecedented-temperature-anomalies

[23] https://climate.nasa.gov/vital-signs/sea-level/

[24] https://www.usgs.gov/faqs/how-would-sea-level-change-if-all-glaciers-melted 

[25] https://futurevolc.vedur.is/