Die Kalifornier kennen Erdrutsche, die nach Stürmen auftreten, wenn gesättigter Boden und Gestein seinen Halt verlieren und von der Oberfläche abrutschen. Diese Art von Erdrutschen kann durch starken Regen ausgelöst werden, und herannahende Stürme können eine Warnung sein, dass Wohngebiete evakuiert werden müssen.
Erdrutsche, die während der heißen, trockenen Sommer passieren, überraschen die Menschen jedoch meist. Im Juli 2023 beispielsweise kam scheinbar aus dem Nichts ein Erdrutsch und verwüstete ein Viertel in Rolling Hills Estates, das auf der Nordseite der Halbinsel Palos Verdes im Los Angeles County liegt.
Nun haben Erdrutschforscher der UCLA und des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA eine Arbeit veröffentlicht, Geophysikalische Forschungsbriefe Das zeigt, dass es sich bei dem Ereignis von Rolling Hills Estates 2023 um einen langsam fortschreitenden Erdrutsch handelte, der im Winter zuvor begann, als ungewöhnlich starker Niederschlag in den Hang eindrang und seine Stärke verringerte. Die Forscher verwendeten Satellitendaten, um winzige Verschiebungen der Oberfläche des betroffenen Gebiets vor, während und nach dem Erdrutsch zu messen, und kamen zu dem Schluss, dass diese Methode verwendet werden könnte, um zukünftige Erdrutsche zu erkennen, bevor sie katastrophale Ausmaße annehmen.
„Bewegungen beim Portuguese Bend-Erdrutsch auf der Halbinsel Palos Verdes wurden seit den späten 1950er Jahren aufgezeichnet“, sagte der Co-Autor der Studie, Alexander Handwerger, ein Wissenschaftler am Joint Institute for Regional Earth System Science & Engineering der UCLA und am JPL. „Aber vor 2023 gab es in dieser Region der nahegelegenen Rolling Hills Estates keine erkennbaren Bewegungen. Die Menschen begannen im April 2023 von Bewegungen zu berichten, die durch Risse in Häusern angezeigt wurden, was mit unseren Beobachtungen übereinstimmt. Es gab zunächst langsame Bewegungen, die sich nach und nach beschleunigten und einige Monate später in einem vollständigen Einsturz gipfelten.“
Die von Xiang Li, einem Postdoktoranden an der UCLA, geleitete Studie verwendete alle paar Wochen Satellitenradar- und optische Daten über Los Angeles, um die Bodenbewegung im Laufe der Zeit zu messen. Die Satellitenradardaten für Rolling Hills Estates von 2016 bis Juli 2023 zeigten, dass der Boden nach sehr geringen Bewegungen während der Regenzeit 2019 stabil blieb, bis im Februar schwere Winterregenfälle ab Dezember 2022 die Bewegung in Gang setzten. Bis Juni hatte sich das Gebiet 0,04 Meter oder etwa 1,6 Zoll bewegt, und am 8. Juli – einem sonnigen, trockenen Tag, dem 40 trockene Tage vorausgingen – kam es zu einer horizontalen Bewegung von etwa 10 Metern oder 33 Fuß, die 12 Häuser zerstörte.
Animation, die eine Verschiebung von 4 cm zwischen Januar 2022 und 25. Juni 2023 zeigt. Bildnachweis: Xiang Li/UCLA
Der wahrscheinliche Grund für die Verzögerung zwischen der ersten Bewegung im Februar und dem vollständigen Zusammenbruch im Juli ist, dass es einige Zeit dauerte, bis sich eine zunehmende Instabilität entwickelte. Die Forscher vermuten, dass sich beim Durchsickern des Wassers durch den Boden eine Gleitfläche bildete, die den Erdrutschkörper einschließlich der Bodenoberfläche nach und nach abrutschen ließ, bis sich der gesamte Erdrutsch auf einmal schnell bewegte.
„Die Bildung der Gleitfläche wird eine gewisse Bewegung auslösen, während der Zusammenbruch erst dann erfolgt, wenn die Gleitfläche vollständig entwickelt ist“, sagte Li. „Die Entwicklung kann sich über Stunden, Monate oder Jahre erstrecken.“
Anschließend versuchten die Forscher herauszufinden, ob der Erdrutsch in Rolling Hills Estates vorhergesagt werden konnte. Durch Berechnung der Verschiebung im Zeitverlauf kamen sie auf den 11. Juli als voraussichtliches Datum für den Erdrutsch, drei Tage nach dem tatsächlichen Erdrutsch am 8. Juli. Sie weisen darauf hin, dass ihre Ergebnisse zwar ermutigend sind, die Vorhersage von Erdrutschen anhand von Satellitendaten der Fernerkundung jedoch noch weiter verfeinert werden muss und Erdrutsche in Gebieten ohne gute historische Satellitendaten auf diese Weise möglicherweise nicht vorhergesagt werden können.
Li sagte, eine der Herausforderungen bei der Erdrutschvorhersage sei der Zeitraum, in dem sie stattfinden. Eine genaue Vorhersage erfordert kontinuierliche historische und laufende Satellitenradar- oder Vor-Ort-Messungen.
Handwerger ist Kernmitglied eines Projekts am JPL, das eine analysebereite Datenbank für Oberflächenverschiebungen aus Satellitenradardaten für die gesamten Vereinigten Staaten, US-Territorien, Kanada innerhalb von 200 km der US-Grenze und alle Festlandländer von der südlichen US-Grenze bis einschließlich Panama erstellt. Das Projekt mit dem Titel „Observational Products for End-Users from Remote Sensing Analysis“ oder OPER, wird analysebereite Daten für eine nahezu Echtzeitüberwachung und möglicherweise auch für die Vorhersage von Erdrutschen enthalten.
„Diese Bewegungen können ganz subtil sein, bevor sie sich schnell bewegen“, sagte Li. „Risse in Strukturen sind das, was die Leute in der Regel zuerst bemerken. Tatsächlich meldeten Anwohner in Rolling Hills Estates erstmals ab April 2023 Risse in ihren Häusern. Anzeichen aktiver Bewegung erfordern Vorsicht und Überwachung, da sie auf ein fortschreitendes Versagen in der Zukunft hinweisen könnten.“
Mehr Informationen:
Xiang Li et al., Untersuchung des Verhaltens von eingeleiteten fortschreitenden Erdrutschen und langsam fortschreitenden Erdrutschen in Los Angeles mithilfe von Satelliten-InSAR und Pixel-Offset-Tracking, Geophysikalische Forschungsbriefe (2024). DOI: 10.1029/2024GL108267