Die Erdbeben von New Madrid 1811- 12

Die Erdbeben von New Madrid 1811- 12
Die jüngste Serie von verheerenden Erdbeben in der
Die Magnituden der Ereignisse in New Madrid in den
Region um die neuseeländische Stadt Christchurch
Jahren 1811 und 1812 mussten rekonstruiert werden. Dies
hat einen Vorläufer im Zentrum der USA: Am 16.
geschah auf der Grundlage von historischen Berichten,
Dezember 1811 (also vor 200 Jahren) begann in der
geologischen Untersuchungen und Vergleichen mit
ähnlichen Ereignissen, etwa mit dem Erdbeben um die
Gegend von New Madrid im US-Bundesstaat
Stadt Bhuj in Indien, das 2001 in einer vergleichbaren
Missouri eine seismische Krise, die drei Erdbeben mit
tektonischen Umgebung stattfand. Demzufolge weichen die
einer geschätzten Magnitude von mindestens 7,5 und
Werte, die von den verschiedenen Autoren angegeben
Tausende von Nachbeben über mehrere Jahre
werden, erheblich voneinander ab. In jüngster Zeit wurden
hinweg umfasste. Eine ähnliche Serie würde heute
die geschätzten Magnituden gegenüber denen, die
zu Schäden in dreistelliger Milliarden-Dollar-Höhe
ursprünglich von Otto Nuttli, Arch Johnston und ihren
und einer erheblichen Beeinträchtigung
Kollegen in den 1990er Jahren angesetzt wurden, wie folgt
lebenswichtiger Infrastruktur führen.
nach unten korrigiert:
16. Dezember 1811: 6,7–7,6
Die wissenschaftlichen Fakten
Allgemein wird angenommen, dass in den USA in erster
Linie die Westküste, vor allem Kalifornien, dem Risiko
23. Januar 1812: 6,9–7,6
7. Februar 1812: 7,1–7,8
eines Erdbebens ausgesetzt ist. In einem bahnbrechenden
Artikel im Bulletin of the Seismological Society lenkte Prof.
Otto Nuttli von der University of St. Louis im Jahr 1973 die
Aufmerksamkeit jedoch auf die Erdbebenserie von New
Madrid. Bei den Beben damals waren ähnliche Magnituden
wie beim berühmten Erdbeben von San Francisco erreicht
2
worden, in einem Gebiet von mehr als 600.000 km waren
erhebliche Erschütterungen des Bodens zu spüren – das
ist das Zehnfache der Fläche, die im Jahr 1906 vom
Großen Erdbeben von San Francisco betroffen war. Die
Bodenverformung mit Absenkungen, Bodenverflüssigung
Über die genaue Lage der Epizentren kann auch heute nur
spekuliert werden, aber es herrscht generelle
Übereinstimmung, dass die jüngste seismische Aktivität in
der Erdbebenzone um New Madrid (New Madrid Seismic
Zone, NMSZ) die Verwerfungen und Rupturen von 1811/12
relativ gut widerspiegelt (siehe Abb. 2). Der erste Erdstoß
war der am südlichsten gelegene, der zweite erfolgte an
einer Verwerfung im Norden und die dritte Ruptur, die
wahrscheinlich das stärkste Ereignis hervorrief, verband
die beiden ersten Verwerfungen miteinander.
und Erdrutschen erstreckte sich über eine Fläche von etwa
2
130.000 km . Die New-Madrid-Erdbeben waren selbst noch
in Quebec im Nordosten, an der Atlantikküste im Osten und
der Golfküste im Süden zu spüren (siehe Abb. 1).
Die Erdbebengeschichte der NMSZ ist bis etwa 1100 v.
Chr. zurückverfolgt worden. Während dieses Zeitraums
sind fünf Paläo-Erdbeben dokumentiert, das letzte vor der
Bebenserie von 1811/12 fand um das Jahr 1450 statt. Man
Die Größe der betroffenen Region erklärt sich durch die
geringe Absorption der seismischen Energie in der festen
Erdkruste östlich der Rocky Mountains, wie sie auch beim
Erdbeben in Mittel-Virginia im Jahr 2011 zu beobachten
war und typisch für die so genannten "Stable Continental
Regions" in größerer Entfernung von den Plattengrenzen
hat aufgezeigt, dass das typische Schadensbild in der
NMSZ ein Cluster von zwei oder mehreren Einzelereignissen ist, aber die zeitliche Auflösung für prähistorische Ereignisse erlaubt keinen schlüssigen Nachweis
dafür, dass diese Cluster immer in einer so kurzen
Zeitspanne auftreten, wie es 1811- 12 der Fall war. Die
NMSZ liegt außerdem in der Nähe eines anderen
ist.
Erdbebengebiets, der Wabash Valley Seismic Zone, die
1 Munich Re Topics Geo 2011
nordöstlich entlang der Grenze zwischen Illinois und
Die verfügbaren Daten erlauben keine klare Entscheidung
Indiana liegt. Auch in dieser Region kam es vor etwa 6.000
für das eine oder andere Modell. Solange kein eindeutiger
Jahren zu einem schweren Erdbeben (siehe Abb. 2).
Beweis des Gegenteils vorliegt, scheint es für die
Risikobeurteilung umsichtig zu sein, von einer anhaltenden
Ursprung der seismischen Aktivität in der NMSZ
Aktivität auszugehen. Das Fortbestehen der seismischen
Erdbeben im Zentrum der USA finden in großer Entfernung
Aktivität passt auch zu einer der wahrscheinlicheren
von aktiven Plattengrenzen statt. Der Ursprung dieser
Erklärungen für die Reaktivierung der NMSZ in den
seismisch aktiven Zone ist jedoch mit einer alten Platten-
vergangenen paar tausend Jahren: eine postglaziale
grenze verbunden, einer dem heutigen Ostafrikanischen
Landhebung als Folge des Rückzugs der Gletscher nach
Graben ähnlichen Grabenstruktur, die in der Einbuchtung
dem Ende der letzten Eiszeit. Es dürfte allerdings kaum
des Mississippi liegt. Dieser Graben entwickelte sich zuerst
überraschen, wenn zukünftige Erdbeben nicht an den
vor etwa 750 Millionen Jahren und wurde vor gut 200
Verwerfungen erfolgen, die uns aufgrund von jüngsten
Millionen Jahren erneut aktiv, hat aber nie den Status eines
Messungen der seismischen Aktivität bekannt sind,
voll entwickelten, seismisch aktiven Grabensystems
sondern an anderen Verwerfungen, von denen wir heute
erreicht. Heute liegt dieses Gefüge unter dicken Sedi-
vielleicht überhaupt noch nichts wissen.
menten unterschiedlichen Alters begraben, einschließlich
der sehr jungen Schwemmland-Ablagerungen des
Vorsorge und Schadenpotenzial
Mississippi.
Das Schadenpotenzial der Erdbeben im Zentrum der USA
wird bestimmt vom konkreten Gefahren- und
Ursprünglich war man der Ansicht, dass die seismische
Schadenempfindlichkeitsprofil der Region.
Aktivität der letzten paar tausend Jahre auf Druckbeanspruchung zurückzuführen sei. Später ließen dann
Gefahr
GPS-Messungen sehr geringe Geschwindigkeiten der
Wie bereits erwähnt und in Abb. 2 verdeutlicht, ist das
Oberflächendeformation innerhalb der Auflösungsgrenzen
Gebiet, in dem Bodenbewegungen Schaden verursachen
erkennen. Zwar hat die derzeitige GPS-Datenbank ihre
können, im Verhältnis zu den geologisch jungen westlichen
Grenzen, aber es ist eindeutig schwierig, das Ausmaß und
Bundesstaaten extrem groß. Andererseits gibt es Hinweise
die Wiederkehrperiode von Erdbeben um New Madrid mit
darauf, dass die Spitzen von Bodenbewegungen im Tal
der geringen Deformation in Einklang zu bringen, die in
des Mississippi durch die dicke Schicht von Ablagerungen
diesem Gebiet vorherrscht. Um die per GPS beobachtete
jüngeren Datums gedämpft werden. Nach den
Oberflächendeformation mit dem Aufbau von Stress an
geologischen Forschungsarbeiten über die Ereignisse von
dem inzwischen überdeckten alten Graben in Verbindung
1811/12 und davor sind auch Bodendeformation und
zu bringen, ist ein mechanisches Tektonikmodell nötig. Die
Bodenverflüssigung über eine große Fläche hinweg zu
vorgeschlagenen Modelle lassen sich in zwei Kategorien
erwarten.
einteilen: Modelle, bei denen davon ausgegangen wird,
Eine kritische Frage ist, wie stark die Ballungsräume von
dass sich die der Verwerfung in der NMSZ zugrunde
St. Louis und Memphis von zukünftigen Ereignissen
liegenden Spannungen neu aufbauen ("Wiederaufladung")
betroffen würden. Während der Erdbeben von 1811/12
und Modelle ohne eine solche Wiederaufladung. Zwischen
gingen noch in St. Louis, immerhin etwa 250 bis 300 km
diesen beiden Extremen gibt es außerdem
vom Epizentralgebiet entfernt, Schornsteine zu Bruch.
Übergangsmodelle. Diese unterschiedlichen Modelle
haben erhebliche Auswirkungen auf die Gefahren-
Schadenempfindlichkeit
beurteilung. Bei den Modellen mit Wiederaufladung sollte
Die Bebauung in den mittleren Bundesstaaten der USA,
sich die seismische Aktivität so fortsetzen, wie sie für die
einschließlich der Infrastruktur, ist durchschnittlich
letzten paar tausend Jahre dokumentiert ist; bei den
erheblich weniger erdbebenfest als in den seismisch
Modellen ohne Wiederaufladung sollte die seismische
aktiveren Regionen, insbesondere Kalifornien.
Aktivität dagegen abnehmen.
2 Munich Re Topics Geo 2011
In dem Gebiet, das 1811/12 von den Erdbeben betroffen
Grundlage von fünf realistischen Erdbebenszenarien in den
war, leben heute über 15 Millionen Menschen. Nimmt man
mittleren und östlichen Bundesstaaten der USA.
die Gefahr und die Schadenempfindlichkeit zusammen,
ergibt sich bei einem einzigen Erdbeben hoher Magnitude
Aber trotz all dieser Initiativen, die die Erdbebenvorsorge
ein unmittelbares wirtschaftliches Schadenpotenzial in
und Schadenminderung verbessert haben, hinken die
dreistelliger Milliarden-Dollar-Höhe. Durch das Gebiet
Bundesstaaten im Zentrum der USA in dieser Hinsicht
verlaufen zahlreiche wichtige und potenziell gefährdete
immer noch weit hinter Kalifornien hinterher. Die
Infrastrukturstrecken. Sollten sie beschädigt werden, wären
Umsetzung der Schadenminderungsmaßnahmen wird
Transportwege und Energieverteilung weit über die
auch durch die enorme regionale Reichweite der
unmittelbare Schadenregion hinaus beeinträchtigt und
entsprechenden Programme verlangsamt. Ein weiterer,
würden die Rettungs- und Wiederaufbauarbeiten erheblich
eher soziologischer Aspekt der Ereignisse in der NMSZ
behindern. An dieser Stelle sei auch darauf hingewiesen,
liegt darin, dass trotz des hohen Katastrophenpotenzials
dass 15 Kernkraftwerke innerhalb der NMSZ liegen.
seltener Erdbeben das generelle Ausmaß seismischer
Aktivitäten und damit das Risikobewusstsein nach wie vor
Konzepte zur Schadenverhütung und Schadenminderung
gering ist. Diese Kombination aus geringer
Die bahnbrechenden Arbeiten von Otto Nuttli und seinen
Wahrscheinlichkeit, aber starken Auswirkungen als
Kollegen haben dazu geführt, dass der Erdbebengefahr
Merkmal der Erdbeben in den mittleren und östlichen
und dem Erdbebenrisiko in den mittleren Bundesstaaten
Bundesstaaten ist auch in die baurechtlichen
der USA vermehrte Aufmerksamkeit gewidmet wurde. 1983
Bestimmungen eingeflossen. Hier gilt die Empfehlung,
führte dies zur Gründung einer regionalen Erdbeben-
Gebäude so auszulegen, dass sie Bodenerschütterungen
Arbeitsgemeinschaft (CUSEC) mit Sitz in Memphis,
mit einer Überschreitungswahrscheinlichkeit von 2 % in 50
Tennessee. Aufgabe des CUSEC ist "... die Verringerung
Jahren standhalten (was einer Wiederkehrperiode von
der Zahl der Toten und Verletzten, der Sachschäden und
2.500 Jahren entspricht), in Kalifornien wird dagegen
der Vermögensschäden, die durch Erdbeben in den
üblicherweise eine Überschreitungswahrscheinlichkeit von
mittleren Bundesstaaten der USA verursacht werden".
10 % (Wiederkehrperiode 475 Jahre) empfohlen.
Erfüllt werden soll diese Mission durch die Unterstützung
einer staatenübergreifenden Notfall- und
Das Katastrophenplanungsprojekt für die New Madrid
Wiederaufbauplanung, durch Mittelbeschaffung, Schulung
Seismic Zone wird, kurz gesagt, einen bislang einmaligen
der Öffentlichkeit, Förderung des Gefahrenbewusstseins
Notfall- und Wiederaufbauplan hervorbringen, in den
und Schadenminderung sowie durch Forschung im
Bundesbehörden, staatliche und kommunale Behörden
Zusammenhang mit der Erdbebenvorsorge in den mittleren
eingebunden sind. Ob mit den vorgenannten Aktivitäten
US-Bundesstaaten. Im Vorfeld des 200. Jahrestages der
angemessen auf die Herausforderungen reagiert wurde,
Erdbebenserie von 1811/12 wurde 2006 die New-Madrid-
die sich aus einer Serie von kurz aufeinander folgenden
Katastrophenplanungsinitiative ins Leben gerufen, an
Erdstößen – wie zuletzt im neuseeländischen Christchurch
deren Gründung neben dem CUSEC auch das
– ergeben, wird sich allerdings erst bei einem zukünftigen
Erdbebenzentrum für die mittleren USA (MAEC), die US-
Ereignis erweisen.
Kartographiebehörde (USGS), und die nationale
Koordinierungsstelle für Katastrophenhilfe (FEMA) beteiligt
Versicherungsaspekte
waren. Ziel der Initiative ist die Aktualisierung und
Das Northridge-Erdbeben im Becken von Los Angeles
Optimierung der vorhandenen regionalen Notfall- und
führte im Jahr 1994 zu mehr als 400.000 Versicherungs-
Wiederaufbauplanung für den Erdbebenfall und die
ansprüchen. Mit einer Magnitude von 6,7 lag es am
Identifizierung eventueller Planungslücken. Am 7. Februar
unteren Rand des Spektrums, das bei einem Beben im
2012 wird dieses Projekt im "2012 Great Central US
Gebiet von New Madrid zu erwarten ist, aber ein solches
Shakeout" kulminieren, einer Katastrophenübung auf der
Beben würde dafür eine erheblich größere Fläche
betreffen. Bei einem starken Beben in der Region um New
3 Munich Re Topics Geo 2011
Madrid dürfte die Zahl der Schadenfälle wohl über eine
Million betragen. Rechnungen von Modellierungsanbietern
Gefahr bei einem Beben der Magnitude 7,7 Nordöstliches Segment der NMSZ
haben ergeben, dass die Verluste der
Versicherungswirtschaft bei einem Einzelereignis zwischen
50 und 100 Milliarden Dollar betragen würden, was in etwa
vergleichbar ist mit den Folgen eines solchen Ereignisses
in den westlichen Bundesstaaten. Hierbei ist allerdings zu
Modifizierte
Mercalli
Skala
betonen, dass sich diese Zahl nur auf ein Einzelereignis
bezieht, während das typische Schadensbild für die NMSZ
eher eine Abfolge mehrerer Ereignisse sein dürfte, wie sie
1811/12 beobachtet wurde. Die Stadt Christchurch in
Neuseeland ist derzeit praktisch ein Labor, in dem in
Echtzeit verfolgt werden kann, was eine solche
Ereignissequenz nicht nur für die Wiederherstellung und
den Wiederaufbau, sondern auch für die
Schadenregulierung bedeutet. Verglichen mit Neuseeland
ist der US-Versicherungsmarkt zweifellos besser darauf
vorbereitet, eine Vielzahl von Ansprüchen zu bearbeiten.
Fig.1: Geschätzte Stärke der Erschütterungen bei einem hypothetischen
Erdbeben der Magnitude 7,7 entlang des südwestlichen Abschnitts der
New Madrid Seismic Zone. Das Gebiet mit leichten Schäden (MM VI)
betrifft sogar eine noch größere Fläche als hier dargestellt.
Die Versicherer haben nicht nur aus den Erfahrungen mit
dem Northridge-Beben gelernt, als sich die
Schadenregulierung als erhebliches Problem erwies,
sondern auch aus dem Hurrikan Katrina, der zu mehr als
zwei Millionen Versicherungsschäden führte, und aus der
Hurrikan-Saison 2004, als innerhalb von sechs Wochen
vier Hurrikans über Florida hinweg fegten. Dennoch
werden die Schadenregulierer bei einem Erdbeben in der
NMSZ mit ernsten logistischen Schwierigkeiten zu kämpfen
haben und zudem unter der permanenten Bedrohung
arbeiten müssen, dass weitere, möglicherweise noch
schlimmere Ereignisse eintreten. Klare Deckungsbedingungen und präzise Formulierung der Policen werden
notwendig sein, um nach einer großen Katastrophe in der
NMSZ und in anderen seismisch aktiven Gebieten in den
mittleren und östlichen Bundesstaaten der USA eine
erfolgreiche und zufriedenstellende Schadenabwicklung
sicherzustellen. Abschließend sei darauf hingewiesen,
dass Erdbebenschäden nicht unvermeidbar sind: Die
Versicherungswirtschaft kann viel tun, um die künftige
Schadenlast zu verringern, indem sie Bemühungen zur
Schadenverhütung und Schadenminderung belohnt. Dies
kann beispielsweise dadurch geschehen, dass für
Schadenminderungsmaßnahmen der Kunden Nachlässe
auf die Versicherungsprämien oder geringere
Selbstbehalte angeboten werden.
4 Munich Re Topics Geo 2011
Fig.2 In dieser Karte der Erdbebengebiete um New Madrid und Wabash
Valley sind Erdbeben als Kreise eingezeichnet. Rote Kreise
kennzeichnen Erdbeben von 1974 bis 2002 mit einer Magnitude von
mehr als 2,5, die mit modernen Instrumenten lokalisiert wurden
(University of Memphis). Grüne Kreise bezeichnen Erdbeben vor 1974
(USGS Professional Paper 1527). Größere Erdbeben sind als größere
Kreise dargestellt.
Quelle: U.S. Geological Survey, Department of the Interior/USGS