Erdbeben sind möglicherweise nicht die Hauptursache für Überschwemmungen in Gletscherseen

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Gletscherseen entstehen, wenn Schmelzwasser hinter einem Damm zurückgehalten wird, normalerweise Gletschereis, Grundgestein oder einer Art Moräne (Endtypen sind ein nicht verfestigter Trümmerhaufen an der maximalen Ausdehnung des Gletschers). Wenn ein Damm versagt, kommt es zu einer plötzlichen Freisetzung einer großen Wassermenge, die als Überschwemmung bezeichnet wird und katastrophale Folgen für die Umwelt und die Gemeinden flussabwärts hat. Solche Ereignisse scheinen häufiger zu werden, da sich aufgrund des Klimawandels Gletscher zurückziehen und sich Schmelzwasser in größeren und zahlreicheren Gletscherseen ansammelt.

Oftmals wurden Bodenerschütterungen durch Erdbeben mit der Auslösung von Gletscherseeausbrüchen in Verbindung gebracht, indem sie die Integrität des Damms zerstörten. Die seismische Aktivität kann auch eine Destabilisierung der umliegenden Hänge auslösen, was zu Lawinen von Gesteinsschutt führt, die das Wasser im Damm verdrängen und diesen überfluten. Allerdings ein neues Studie veröffentlicht in Geophysikalische Forschungsbriefe deutet darauf hin, dass dies möglicherweise nicht der Fall ist und die Auslöseprozesse viel komplizierter sein könnten.

Dr. Joanne Wood, Postdoktorandin an der University of Exeter, und Kollegen untersuchten Gletscherseen in den tropischen peruanischen und bolivianischen Anden in Südamerika und die Aufzeichnung von Ausbruchsereignissen im Zusammenhang mit Erdbeben. Sie fanden heraus, dass von 59 Erdbeben, die sich zwischen 1900 und 2021 in der Nähe von Gletscherseen ereigneten, nur eines zu einer ausbrechenden Überschwemmung führte.

Im Hinblick auf den aktuellen weltweiten Rekord für durch Erdbeben ausgelöste Ausbrüche von Gletscherseen stellt Dr. Wood fest, dass nur 11 Fälle sicher mit diesem Zusammenhang in Verbindung gebracht werden können (in Peru, Nepal und der Schweiz), sechs davon stehen im Zusammenhang mit einem einzigen Erdbeben der Stärke 7,9 Mai 1970 im Cordillera Blanca-Gebirge in Peru, das überwiegend von Moränen gestaute Seen destabilisierte.

Trotz des intuitiven Zusammenhangs zwischen der Destabilisierung von Staudämmen durch seismische Aktivität und der Auslösung katastrophaler Überschwemmungen stützen die lokalen Anden und die globalen Beweise diese Annahme bislang eindeutig nicht empirisch.

Um dies weiter zu testen, identifizierte das Forschungsteam mithilfe des United States Geological Survey Catalogue 11.733 Erdbeben mit einer Stärke von >4 und 67 zeitlich bekannte Überschwemmungen aus Gletscherseen seit Beginn des Jahres 1900. Diese Überschwemmungsereignisse wurden dann in vier Kategorien unterteilt, um festzustellen, ob es sie gab war eine zeitliche Verzögerung gegenüber einem seismischen Auslöser, indem beurteilt wurde, ob sie am selben Tag wie ein Erdbeben, innerhalb eines Monats, innerhalb von sechs Monaten oder innerhalb eines Jahres auftraten.

Die Wissenschaftler verwendeten diesen Datensatz, um vier mit Erdbeben verbundene Prozesse zu untersuchen und zu untersuchen, warum diese keine Überschwemmungen durch Gletscherseen auslösten (mit Ausnahme der Anomalie von 1970):

  • Erdrutsche lösen Moränenüberschwemmungen aus: Bei dem Ereignis von 1970 wurden fünf der sechs ausbrechenden Überschwemmungen durch Massenbewegungen ausgelöst, aber Dr. Wood und Kollegen vermuten, dass die geringere Größe der Gletscherseen bedeuten könnte, dass dies nicht zu einer so starken Wasserverdrängung führt Dies würde zum Beispiel bei der Blockierung eines Flusssystems der Fall sein.
  • Erschütterungen stören Moränen: Seismische Körperwellen (P- und S-Wellen, die sich durch die inneren Erdschichten ausbreiten) lösen sich auf, wenn sie die Talböden erreichen, wo Gletscherseen entstehen, während Oberflächenwellen durch einige Arten der Topographie blockiert werden können. Weniger Erschütterungen, die Moränen erreichen, bedeuten, dass sie weniger wahrscheinlich einstürzen, und kleine Bewegungen können sogar von Vorteil sein, um die Porosität und Durchlässigkeit zu verringern und so die Stabilität zu erhöhen.
  • Verflüssigung: Locker verfestigte und wassergesättigte Sedimente neigen zur Verflüssigung, wodurch die Bodenoberfläche an Festigkeit verliert und darüber liegende Strukturen einsinken. Zu den gefährdeten Sedimenten zählen natürlich Schluff, feiner Sand und Kies, die im Allgemeinen allesamt kleiner sind als die Bestandteile dammbildender Moränen.
  • Verwerfungen: Durch Staudämme von Gletscherseen verlaufen in der Regel keine größeren Verwerfungen, die Versagens- und Entwässerungspunkte auslösen könnten, und wenn Verwerfungen den See durchschneiden, treten sie in der Regel nicht an der Oberfläche auf.

    • Betrachtet man noch einmal die Anomalie von 1970, vermuten Dr. Wood und seine Kollegen, dass dieses Erdbeben Tausende von Steinschlägen, Steinschlägen und Erdrutschen in Seen in drei Tälern auslöste, die aus tief verwitterten Granitoiden bestanden, die durch Frostkeilung destabilisiert worden waren. Dabei handelt es sich um den Prozess, bei dem Wasser in Risse eindringt, dort gefriert, sich ausdehnt und so den Riss weiter öffnet.

    Abgesehen von der Wasserverdrängungstheorie und der Tatsache, dass es sich bei diesen Seen größtenteils um Moränenseen und nicht um Grundgesteinsseen handelt, wie bei den übrigen peruanischen Seen, bedarf die genaue Ursache des Ereignisses im Jahr 1970 hinsichtlich der ausbrechenden Gletscherseen so katastrophal, dass weitere Untersuchungen erforderlich sind.

    Diese Forschung ist jedoch wichtig, da sie die Vorstellung von Erdbeben als Hauptursache für Überschwemmungen in Gletscherseen in Frage stellt und darauf hindeutet, dass weitere Untersuchungen durchgeführt werden müssen, um die Hauptursache (möglicherweise Permafrost und strukturelle Geologie) zu bestimmen, um die Gefahrenbewertung zu erleichtern die Auswirkungen auf die lokale Umwelt, Infrastruktur und Gemeinden abmildern.

    Mehr Informationen:
    Joanne L. Wood et al., Annahmen auf den Kopf stellen: Erdbeben haben selten Überschwemmungen im Anden-Gletschersee ausgelöst, Geophysikalische Forschungsbriefe (2024). DOI: 10.1029/2023GL105578

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