Auf dem Weg zu erdbebensicheren Städten
Im städtischen Raum sind Erdbebenfolgen am schwerwiegendsten – und viele europäische Städte sind gefährdet. Die höhere Dichte von Gebäuden, Menschen und Infrastruktur und die damit verbundene Konzentration politischer und wirtschaftlicher Macht bedeuten bei Katastrophen größere menschliche und wirtschaftliche Verluste. Angesichts der zunehmenden Verstädterung ist die Abschwächung dieser Risiken von entscheidender Bedeutung für unsere Zukunft. Das Projekt URBASIS, das mit Unterstützung der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen durchgeführt wurde, war ein wichtiger Schritt zur Bewältigung dieser Herausforderung. Das Projektteam untersuchte die Faktoren, die in städtischen Gebieten eine Rolle spielen, um die Auswirkungen künftiger Erdbeben zu verringern. Zu diesem Zweck schuf URBASIS eine multidisziplinäre Ausbildungsplattform für junge Forschende, die es ihnen ermöglicht, bahnbrechende neue Forschung zu betreiben und gleichzeitig die notwendigen Fähigkeiten zu erwerben, um diese Risiken zu erkennen und zu beherrschen. „Das Projekt lieferte eine breite Wissensgrundlage zu allen Aspekten, die auf städtischer Ebene zusammen betrachtet werden müssen: Seismologie, Strukturdynamik, Naturgefahren, Versicherung und Entscheidungsfindung“, sagt Philippe Guéguen, Forschungsdirektor an der Universität Grenoble Alpes, an der das Projekt angesiedelt ist.
Berücksichtigung des städtischen Elements
Das städtische Element als Ausgangspunkt zu nehmen, stelle an sich schon eine wichtige Innovation dar, erklärt Guéguen. Im Allgemeinen wird die Bewertung der Erdbebengefährdung unterschiedslos für alle geografischen Regionen durchgeführt, ohne die am stärksten gefährdeten Gebiete zu unterscheiden. „Wir betrachteten die städtische Komponente als Querschnittselement bei der Definition von Gefährdung, Anfälligkeit und Risiko“, erklärt er. Die Erdbebengefährdung beschreibt, welches Ausmaß an Bodenerschütterungen an der Erdoberfläche aufgrund potenzieller künftiger Erdbeben zu erwarten ist, die Erdbebenanfälligkeit beschreibt das Schadenspotenzial bei einem bestimmten Erschütterungsniveau – beispielsweise aufgrund der Bevölkerungsdichte oder der Robustheit von Gebäuden – und das Erdbebenrisiko beschreibt die erwarteten Auswirkungen potenzieller Erdbeben auf die bauliche Umwelt und das Wohlergehen der Menschen. Ein höheres seismisches Risiko aufgrund der Anwesenheit von Gebäuden und Menschen mag selbstverständlich erscheinen, aber auch die städtische Umwelt kann die Erdbebengefährdung beeinflussen. Dazu gehören sowohl die durch menschliche Aktivitäten verursachte Seismizität als auch die Gefahren, die sich aus der Art und Weise ergeben, wie die gebaute Umwelt, einschließlich der Standortbedingungen, der Eigenschaften von Beständen und der Stadtformen, mit seismischen Wellen interagiert.
Bessere Vorhersagemöglichkeiten
„Die im Rahmen von URBASIS durchgeführten Forschungsarbeiten umfassten die Definition von Modellen zur Vorhersage von Bodenbewegungen in der Nähe von städtischen Gebieten in Verbindung mit vom Menschen verursachter Seismizität, beispielsweise durch Erdwärmebohrungen“, erläutert Guéguen. Die Forschenden nutzten auch physikalische Ansätze, um besser nachzuvollziehen, wie sich eine Stadt als Metamaterial verhalten kann, wobei die Gebäude als Resonatoren fungieren und einen kleinen Teil der Stöße abfangen. Der Beitrag, den künstliche Intelligenz (KI) zur Verbesserung der Vorhersagen leisten kann, war ein weiterer wichtiger Forschungsschwerpunkt. URBASIS-Mitglieder wendeten KI-Modelle auf offene Daten an, die städtische Gebiete charakterisieren, um die Folgen eines Erdbebens zu simulieren und genaue Vorhersagen zu treffen, was die Relevanz solcher Modelle belegt.
Vom Wissen zur Innovation
Guéguen ist überzeugt, dass die einzigartige Form der Zusammenarbeit zwischen Nachwuchsforschenden und anderen Fachleuten, die eine multidisziplinäre Ausbildungsplattform ermöglicht, mehrere Vorteile hat. „Die Stärkung einer engen Zusammenarbeit zwischen Fachkräften aus Physik, Seismologie, Ingenieurwissenschaften und anderen Bereichen hat uns geholfen, ausgefeilte numerische und theoretische Methoden zu entwickeln“, sagt er. „Neben der Förderung wissenschaftlicher Exzellenz ermöglicht uns die verstärkte Zusammenarbeit zwischen dem akademischen und dem privaten Sektor die Umsetzung von Wissen in Innovation auf der Grundlage der von aktiv Mitwirkenden wie Nichtregierungsorganisationen, Versicherungsunternehmen und Verantwortlichen der Politik geäußerten Bedürfnisse.“
Schlüsselbegriffe
URBASIS, Erdbeben, Verstädterung, Seismologie, Erdbebengefährdung, Erdbebenrisiko, KI-Modelle, multidisziplinäre Ausbildungsplattform, Nachwuchsforschende
