Am 11. März 2016 jährt sich zum fünften Mal die Tsunami- bzw. Nuklearkatastrophe von Fukushima in der Region Tohoku (Honshu, Japan), die durch ein starkes Erdbeben vor der japanischen Küste ausgelöst wurde.
Prof. Friedemann Wenzel vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist Geophysiker und hat zusammen mit deutschen und japanischen Kollegen diese Region kurz nach dem Erdbeben besucht. In einem Interview mit der Wissensplattform "Erde und Umwelt" erklärt er Zusammenhänge und Hintergründe.

Japan ist eines derjenigen Länder, die am besten auf Erdbeben vorbereitet sind. Warum wurden ein so starkes Beben und der daraus resultierende Tsunami nicht erwartet?

Historische Erdbebenkataloge aus denen Wissenschaftler Gefährdungskarten erstellen, weisen Japan als eines derjenigen Länder aus, die besonders häufig von Erdbeben erschüttert werden. Das Beben im März 2011 ereignete sich entlang des sogenannten Pazifischen Feuerrings, einem Gebiet rund um den Pazifik, wo verschiedene Plattengrenzen existieren an denen es immer wieder zu Erdbeben und Vulkanausbrüchen kommt. Auch starke Erdbeben wie das vor der Chilenischen Küste 1960 mit einer Stärke (Mw) 9,4 oder vor Alaska 1964 (Mw 9,2), die beide gewaltige Tsunami ausgelöst haben, sind für dieses Gebiet dokumentiert.

Dennoch gibt es immer lokale Besonderheiten, die in Gefährdungskarten und Modelle einfließen. Um detaillierte Gefährdungskarten erstellen zu können, werten Wissenschaftler historische Erdbebendaten, die oftmals mehrere hundert Jahre in die Vergangenheit zurück reichen, aus. Allerdings sind geophysikalische Prozesse bei Erdbeben hochkompliziert, so spielen Bruchmechanismen, das Alter der Platten, die Geometrie von Verwerfungen oder auch die Bewegungsdynamik eine wichtige Rolle. Beben mit Magnituden von über 9 treten verhältnismäßig selten auf und waren aus den historischen Daten für Japan nicht zu rekonstruieren. Deshalb wurde ein Beben dieser Stärke für die Region Tohoku nicht erwartet und die Gefährdung unterschätzt, obwohl Beben dieser Stärke für die entferntere Pazifikregion bekannt waren.
Inzwischen beziehen Wissenschaftler deshalb trotz der regionalen, spezifischen geophysikalischen Gegebenheiten noch stärker auch überregionale Informationen ein, um die Erdbebengefährdung abzuschätzen. So sind für Japan sowohl die Gefährdungskarten als auch die damit einhergehenden Katastrophenschutzmaßnahmen überarbeitet und angepasst worden.

Hätte der japanische Katastrophenschutz schneller und besser agieren können und wenn ja wie?

Auch wenn fast 20.000 Todesopfer zu beklagen sind und erheblicher Sach- und Wirtschaftsschaden entstanden ist, müssen für so eine Katastrophenkette oder auch kaskadierende Naturgefahren, also "Dominoeffekte" (Erdbeben-Tsunami-Nuklearkatastrophe) die Einzelereignisse ausgewertet und beurteilt werden.

Durch das Erdbeben wurden zwar Gebäude und Infrastrukturen beschädigt - zum Teil auch schwer - Todesopfer waren aber in den Regionen, die nicht überflutet wurden, sondern nur von der starken Bodenbewegung betroffen waren, kaum zu beklagen. Denn Japan hat nach dem schweren Erdbeben im Januar 1995 in Kobe enorme Anstrengungen unternommen, um die Bauweise öffentlicher Gebäude zu verbessern und erdbebensicherer zu machen. Auch die Erdbebenfrühwarnung bei der die wenigen Sekunden zwischen der Kompressionswelle (P-Welle) und der schadensträchtigen Schwerwelle (S-Welle) genutzt werden, um Züge abzubremsen, Brücken zu sperren oder Produktionsanlagen herunter zu fahren, hat in Japan gut funktioniert.

Problematisch allerdings ist bei Starkbeben die schnelle Bestimmung der Magnitude (s. hierzu FAQ zu Erdbeben Anm. d. Red.). Wird durch ein untermeerisches Erdbeben ein Tsunami ausgelöst, ist die Stärke des Bebens allerdings ein wesentlicher Faktor, um eine adäquate Tsunamiwarnung herausgeben zu können. Die Stärke des Bebens wurde deshalb anfänglich unterschätzt und damit auch die Wellenhöhen des Tsunami.

Die Tsunamiwarnung, die vom Japanischen Meteorologischen Dienst (JMA) mit den voraussichtlichen Wellenhöhen herausgegeben wurde, war deshalb zu optimistisch. So wurden zunächst Warnungen für eine 3-4 Meter hohe Tsunamiwelle herausgegeben. Da aber die Tsunamischutzmauern beispielsweise für 5 Meter ausgelegt waren, wähnten sich viele Menschen in Sicherheit. Ein späteres Update der Tsunamiwarnung erreichte die Bevölkerung allerdings aufgrund des Stromausfalls oft nicht mehr.
Inzwischen gibt JMA deshalb nur noch Tsunamiwarnungen heraus, die keine Angaben zur Wellenhöhe mehr enthalten. Auch die Berechnung der Magnitude ist beschleunigt worden. Dennoch basiert die Tsunamiwarnung in Japan auf den Erdbebendaten. Ergänzt wird diese Information durch Bojendaten. GPS-Informationen, um die Ausdehnung des Bruches schnell zu charakterisieren, werden derzeitig noch nicht hinzugezogen (s. Artikel: Mit Navigationstechnologie Tsunamigefährdung erkennen, Anm. d. Red.).

Der Katastrophenschutz insgesamt hat in Japan gut funktioniert. Das wird auch deutlich, wenn man den Tsunami in Japan 2011 mit dem in Indonesien 2004 vergleicht. Bei letzterem sind über 200.000 Menschen ums Leben gekommen, es gab also deutlich mehr Todesopfer als in Japan.

Bei dem Nuklearunfall allerdings gab es beim Katastrophenschutz unklare Verantwortlichkeiten zwischen dem Betreiber und staatlichen Behörden. Hier wurden Anforderungen der nationalen Atomenergiebehörde inzwischen aber geändert. Das Notfallmanagement wurde überarbeitet, die Sicherheitsanforderungen erhöht und auch die Anforderungen an die notwendige Redundanz von Notstromaggregaten wurden verbessert. So sind 2011 in Fukushima gleich mehrere Notstromaggregate ausgefallen, da sie nebeneinander aufgebaut alle dem gleichen Risiko ausgesetzt waren.

Alle japanischen Nuklearkraftwerke wurden zunächst abgeschaltet. Ältere Kraftwerke werden stillgelegt, während modernere erst nach umfangreichen Sicherheitsüberprüfungen mit erhöhten Standards wieder in Betrieb genommen werden.
Insgesamt hat die Nuklearkatastrophe außerdem zu einem Umdenken in der japanischen Bevölkerung geführt. Bürgerproteste waren vorher undenkbar. Nun aber müssen Entscheidungen der Regierung bezüglich der Energiepolitik auch in Japan anders kommuniziert und abgestimmt werden.

Erdbeben und Vulkanausbrüche sind in Japan eine ständige Bedrohung. Wie werden sensible Infrastrukturen einschließlich der Kernkraftwerke zukünftig vor diesen Naturgewalten besser geschützt?

In Japan ist die Gefahr durch Naturgewalten sehr hoch, dennoch können Risiken durch geeignete bauliche Maßnahmen und eine sorgfältige Standortauswahl minimiert werden. Zwar brauchen Atomreaktoren Kühlwasser, jedoch müssen sie nicht direkt an der Küste gebaut werden. Sie können auch in höher gelegeneren Gebieten errichtet werden.

Viele der alten Kraftwerksstandorte sind aufgrund von politischen infrastrukturellen Entscheidungen in den 50ger/60ger Jahren festgelegt worden. Schließlich werden durch den Bau und Betrieb von Kraftwerken auch viele Arbeitsplätze geschaffen. So wurden Kraftwerke sowohl an der West- als auch an der Ostküste gebaut. Da an der Westküste aber keine Tsunami auftreten, wäre die Standortwahl aus heutiger Sicht natürlich eine andere.

Generell sind die technischen Baukonstruktionen der Japaner aber sehr erdbenesicher. Wie schon gesagt, sind in Bauten, die zwar erschüttert, aber nicht überflutet wurden, kaum Todesopfer zu beklagen.

Wie wird die Bevölkerung auf den Umgang mit Naturgefahren vorbereitet?

Die Region in der Nähe der Hauptstadt Tokio auf der Hauptinsel Honshu wurde am 1. September 1923 von einem schweren Erdbeben stark zerstört. Der größte Schaden und die 105.000 Todesopfer wurden damals durch verheerende Brände bedingt.
Die Liste der möglichen Naturgefahren in Japan ist lang und der Bevölkerung auch bewusst. Um aber das Risiko zu minimieren, werden seit 1960 regelmäßig am 1. September Katastrophenschutzübungen landesweit durchgeführt. So bleibt das Bewusstsein für die Gefährdung auch für Ereignisse, die nicht jedes Jahr auftreten (z.B. Tsunami), bei der Bevölkerung erhalten. Gleichzeitig sind Fluchtwege und Treffpunkte bekannt, so dass im Katastrophenfall jeder weiß, wie er sich zu verhalten hat und wo er sich in Sicherheit bringen kann. Natürlich sind solche Übungen mit einer realen Notfallsituation nicht zu vergleichen, dennoch sind sie ein wichtiges Element des Katastrophenschutzes.

Es gibt jedoch keine statistischen Erhebungen dazu, wie viele Menschen 2011 aufgrund der Warnungen und dem Wissen über Fluchtwege sich retten konnten (s. hierzu auch einen Bericht des KIT, Anm. d. Red.). Leider besteht aber Gewissheit darüber, dass doch noch einige Menschen zurück in Wohnungen gekehrt sind, um Familienangehörige zu holen. Das zeigt noch einmal, dass Übungen zwar wichtig, aber persönliche (Fehl-)Entscheidungen dadurch nicht vollständig auszuschließen sind.

Das Interview führte Dr. Ute Münch, Wissensplattform "Erde und Umwelt"

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