Bessere Vorhersagen und schnellere Warnungen bei Erdbeben
Es wird angenommen, dass Erdbeben in den letzten zwei Jahrzehnten fast 1 Million Todesopfer und wirtschaftliche Verluste in Milliardenhöhe verursacht haben. Es ist jedoch nicht einfach, sie vorherzusagen, da es immer noch keine einheitlichen Warnzeichen gibt. Im EU-finanzierten Projekt EARLI sollen durch den Einsatz von KI-Technologie zur Erkennung schwacher früher seismischer Signale Frühwarnsysteme beschleunigt und gleichzeitig die Möglichkeit der Erdbebenvorhersage erforscht werden.
Vorhersage von Erdbeben
Erdbeben ereignen sich in der Regel entlang von Verwerfungslinien, langen Brüchen in der Erdkruste, wo tektonische Platten aufeinandertreffen. Wenn diese Platten gegeneinander gleiten, baut sich Druck auf, bis er so groß wird, dass die Platten plötzlich auseinanderbrechen und der Druck in Form von seismischen Wellen freigesetzt wird. „Die Verwerfung beginnt schon einige Zeit vor dem Erdbeben zu gleiten“, erklärt Quentin Bletery vom EARLI-Projektkoordinator, dem French National Research Institute for Sustainable Development (IRD), in einem Artikel, der in „Horizon – The EU Research & Innovation Magazine“ veröffentlicht wurde. „Die Frage ist: Beschleunigt sich das in einer Mikrosekunde oder braucht es mehr Zeit und kann verfolgt werden?“ Da Bletery und sein IRD-Kollege Jean-Mathieu Nocquet davon ausgingen, dass diese Verwerfungen allmählich gleiten, führten sie Untersuchungen durch, die zur Entdeckung eines neuen Signals mit geringer Amplitude führten. Das Signal „könnte – theoretisch – verwendet werden, um vor starken Erschütterungen zu warnen“. Um dieses schwache Signal aufzuspüren, nutzten die Forscher Daten des Global Positioning System mit hohen Raten, die von mehr als 3 000 Stationen in aller Welt stammen. Etwa 90 Erdbeben der Stärke 7 und darüber wurden anhand von Daten analysiert, die Stunden vor dem jeweiligen Beben aufgezeichnet wurden. Dank dieses Ansatzes konnten Bletery und Nocquet ein kaum wahrnehmbares Muster finden, das 2 Stunden vor den Erdbeben in der Nähe des Epizentrums auftrat, das sich als solches herausstellen sollte. „Es ist nur ein kleines Signal, aber es ist nicht zufällig an anderen Orten und zu einer anderen Zeit zu finden“, so Bletery. Der Wissenschaftler erklärt weiter, dass weitere Forschungen erforderlich sind, um dieses „äußerst faszinierende“ Signal besser zu verstehen und um festzustellen, ob eine Vorhersage von Erdbeben möglich ist.
Frühere Warnungen
Das Team von EARLI arbeitet neben der Arbeit an der Erdbebenvorhersage auch an der Verbesserung des Zeitpunkts der Erdbeben- und Tsunamiwarnungen, die die Menschen derzeit auf ihren Mobiltelefonen erhalten. Diese Frühwarnsysteme beruhen auf Daten, die von Seismometern aufgezeichnet werden, sobald ein Erdbebenausbruch begonnen hat, und bieten daher nur eine Vorwarnzeit von wenigen Sekunden. Laut dem Team unterschätzen sie zudem die Stärke der stärksten Erdbeben, da sie nicht in der Lage sind, zwischen einem Erdbeben der Stärke 9 und einem der Stärke 8 zu unterscheiden, wobei ersteres einen etwa 30 Mal größeren Tsunami auslöst als letzteres. Das Team setzt Seismometer ein, um nicht die seismischen Wellen, sondern die durch ein Erdbeben verursachte Störung des Schwerefeldes der Erde zu messen. Dieses Signal ist zwar etwa eine Million Mal kleiner als seismische Wellen – und daher mit Standardtechniken schwerer zu erfassen – aber es ist schneller. Die KI-gestützte Methode befindet sich noch im Versuchsstadium, konnte aber dennoch bereits nach einer Minute eine erste Einschätzung eines drohenden Tsunamis liefern – eine enorme Verbesserung gegenüber den derzeitigen Warnsystemen, die 20 bis 30 Minuten benötigen. „Das Ziel ist es, Frühwarnsysteme viel schneller zu machen“, sagt Bletery. Das Projekt EARLI (Detection of Early seismic signal using ARtificiaL Intelligence) endet nach einer einjährigen Verlängerung 2027. Weitere Informationen: Projekt EARLI
Schlüsselbegriffe
EARLI, Erdbeben, KI, Signal, Warnung, seismisch, Frühwarnsystem, Stärke