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Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Früherkennung von Erdbeben.
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Bisher sind keine vergleichbaren Verfahren zur Früherkennung bekannt.
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Heute stellt man Ort, Zeitpunkt, Tiefe und Stärke der Epizentren von Erdbeben fest, während und nachdem es passierte. Bei Plattenverschiebungen rechnet man mit der kontinuierlichen gleichen oder änlichen Weiterverschiebung der Platten wie heute und bei stossartigen Verschiebungen mit Wiederholungen in bestimmten Abständen.
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Man weiss aber nicht, was die Ursache der Verschiebungen ist. Man glaubt an Konfektionsströmungen im Erdmantel. Die Erklärung der Plattenverschiebungen über Gewichtsverlagerungen an der Erdoberfläche ist unterdrückt. Damit fehlt die Kenntnis bei Richtungs- und Geschwindigkeitsänderung sowie für neue Verschiebungen. Man konnte daher Ort, Zeitpunkt, Tiefe und Stärke von auftretenden Beben nicht im Voraus bestimmen.
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Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.
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Sie ermöglicht ein Verfahren zur Früherkennung von Erdbeben, das Landflächen, Meeresflächen, tektonische Platten, Navigationssysteme und sonstige Teile verwendet, um bei Veränderung der Wasser- oder Eishöhe über den Platten, die durch die Gewichtsverlagerung verursachte Sollverschiebung der Platten ermittelt, hängende Plattenregionen misst, und die Orte, Zeitpunkte, Stärken und Tiefen der Entspannung im Voraus aufzeigt.
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Nun wird die Erfindung anhand lediglich eines Beispiels genauer erklärt.
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Das Beispiel dieses Verfahrens arbeitet hier folgendes ab:
- 1. Ist-Bewegungen der Platten messen (Richtung und Geschwindigkeit)
- 2. Messung Meeresspiegel (Anstieg – Senkung)
- 3. Messung der Höhe von a) Festland und b) Unterseeboden (Hebungen – Senkungen)
- 4. Erkennen des Ursprungs der Gewichtsveränderung (wo die verändernde Menge herkommt/hingeht)
- 5. Ermittlung von zukünftigen Hebungen und Senkungen im Voraus
- 6. auf neue Zielrichtung und Geschwindigkeit der Plattenbewegung überprüfen (die durch die Gewichtsverlagerung entstand)
- 7. Feststellung der Soll-Istdifferenzen der Plattenbewegung
- 8. Bremsende und hängende Punkte genauer untersuchen
- 9. Untergrund der hängenden Punkte analysieren
- 10. Ermitteln der nächsten Entspannungen (Ort, Zeit)
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zu 1.: Man stellt auf den Land- und Unterseeflächen erst relativ gleichmässig verteilte Messpunkte auf. Dann erhöht man die Anzahl der Messpunkte speziell an tektonischen Plattengrenzen und anderen bekannten Erdbeben- und Bruchzonen. Man misst die Position der Punkte mit Hilfe Satellitennavigation möglichst genau. Nach jeder Woche misst man die Position der Punkte neu, speichert sie und trägt sie in passende Diagramme zum Vergleichen ein. Zum Beispiel nach einem Jahr lässt sich ablesen, welcher Punkt sich wie weit und wie schnell in welche Richtung bewegte. Damit hat man die Ist-Plattenbewegung.
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zu 2.: Gleichzeitig misst man die Höhe des Meeresspiegels in jeder Woche über Satellit. Man erhält eine Kurve, wie schnell, wie viel und in welche Richtung sich die Meeresspiegelhöhe verändert. Bei 2,8 mm Anstieg auf dem Globus sind zum Beispiel 1 Billion m3 Eis zusätzlich abgeschmolzen (1 Million km2 mal 1 m Eisdicke).
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Als nächstes misst man die Hebungen und Senkungen des Festlandes und des Unterseebodens mit aufgestellten Messpunkten und Navigations- und Meßsystemen präzise.
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zu 3a. Parallel zur Messung der Meeresspiegelhöhe misst man die Höhe des Festlandes an den Messpunkten über Satellit. Man erhält eine Kurve, wie schnell, wie viel und in welche Richtung sich die Landhöhe verändert.
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zu 3b. Gleichzeitig misst man die Höhe des Unterseebodens. Bei zerklüftetem Untergrund fehlen die Probleme mit Fischernetzen. Bei den übrigen Untersee-Messpunkten nimmt man Technik, bei der sich die Fischernetze über die Messpunkte hinweg ziehen lassen. Man fährt nun zum Beispiel einmal in der Woche oder im Monat mit einem Schiff über den Messpunkt, stellt mit ihm die Verbindung zwischen Messpunkt und Navigations- und Meßsatelliten her und misst die genaue Position und Höhe möglichst präzise. Im Vergleich mit vorherigen Messungen erhält man die aktuellen Hebungen und Senkungen.
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Wir machen im Beispiel nur mit einem Meeresspiegelanstieg weiter. Bei zusätzlicher Eisbildung und Meeresspiegelsenkung verhalten sich die Entwicklungen entsprechend umgekehrt.
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zu 4. Nun sucht man den Ursprung der Gewichtsveränderung. Beim Meeresspiegelanstieg (hier 2,8 mm) sucht man nun, wo das abgeschmolzene Wasser herkam. Dort entlastet es das Land, während jeder m2 Ozeanfläche hier um 2,8 kg schwerer wurde. So schnell das Eis abschmilzt, so schnell werden die Ozeane schwerer. Sie pressen nun Unterseeboden in Richtung Land. Das Land unter dem abgeschmolzenen Eis braucht aber um ein Vielfaches länger um sich nahezu ausgleichend zu heben, weil sich die sehr zähflüssige Erdkruste viel langsamer bewegt und ihre Platten in sich viel zu fest sind. Ausgeglichenheit wird bei unserer sehr zähflüssigen Erdkruste nie erreicht. Das Defizit drückt immer auf das übrige Festland. Das gestiegene Gewicht der Meere drückt darunter Erdmagma an jede Küste. Je nachdem wieviel Ozeanoberfläche hinter einer Küste oder Landregion steht, im Verhältnis soviel Erdmagma kommt unten auf sie zu und hebt und faltet. Egal wo sich die Meeresoberfläche befindet, ist zu beachten, dass das Erdmagma unter den Ozeanen aus allen Richtungen auf das Festland drückt und auch in ganz anderen Regionen der Erde Hebungen erzwingt, als den Entlasteten, und egal, ob das Festland dort leichter wurde oder nicht. Obwohl der Meeresspiegel steigt, hebt sich das meiste Festland auch, nur weniger viel!
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Die Erdoberfläche ist in mehrere Platten aufgeteilt, an deren Rändern sich eine über die andere Platte schiebt, sie auseinanderdriften oder aneinander entlang gleiten. Diese Ränder befinden sich sowohl unter den Ozeanen als auch auf dem Land. Um die Drücke des Meeresspiegelanstiegs aufzunehmen muss sich Unterseeboden in Richtung Festland schieben, egal wo die Bruchzonen sind und ob die Plattenränder unter dem Meer liegen oder nicht. Faltungen innerhalb der Ozeane sind hier ein Nullsummenspiel, wenn die Meeresoberfläche nicht durchbrochen wird. Anstatt dem Übereinanderschieben der Platten entlasten zusätzlich Faltungen die Schubdrücke am Festland.
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zu 5. Ermittlung von zukünftigen Hebungen und Senkungen im Voraus
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Von Vorteil ist, dass zuerst das Eis abschmilzt und dannn erst über mehr oder weniger grosse Zeiträume die Höhen- und Positionsänderungen der Platten erfolgen. Im Falle lokaler und globaler Temperaturänderungen schmilzt mehr oder weniger Eis ab. Gleichzeitig können Senken austrocknen oder sich bei höheren Niederschlägen auffüllen. Das verändert den Druck auf den Untergrund. Meistens lässt sich auch diese Temperaturentwicklung über viele Jahre im Voraus sehen. So projektiert man die Eis- und Wasserstandsveränderungen im Voraus. Entsprechend muss sich das zähflüssige Erdmagma darunter bewegen und Höhenveränderungen liefern. Man trägt auf seiner Karte mit den Messpunkten jetzt ein, welcher Messpunkt sich um wieviel heben oder senken muss, wann das beginnt und erstellt die Intensitätskurven über die nächsten Zeiträume.
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Die Erde hat etwa 29% Land und 71% Meer. Wasser wiegt 1 g pro ml, das zu bewegende Erdmagma zum Besipiel 2,5 bis 3 g. Bei 2,8 mm Meerwasseranstieg müsste sich die gesamte Landfläche jenseits der Abschmelzung zum Beispiel um rund 1 mm anheben. Zuerst müsste die Hebung an der Küste beginnen und zunehmend bis zur Landmitte vordringen. Wo nun eine Platte hängt, baut sich mehr Widerstand auf und entspannt sich später. Wo das Eis abgeschmolzen ist, drückt entsprechend mehr Erdmagma hin. Andere tektonische Platten rund herum stehen oft im Wege und schützen die abgeschmolzene Region. Eine langfristige vollkommene Entspannung ist unmöglich. Entsprechend falten sich viele Landmassen vorher dort, wo die meiste Strömung hinkommt und nicht wo sie hin soll.
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Man hat bei Punkt 3 die aktuellen Höhenänderungen gemessen. Sie zeigen die Höhenentwicklung der letzten Jahre bei jedem Punkt. Bei gleichmässiger Entwicklung und gleichmässigem Eisabschmelzens (gleicher Ort, gleiche Menge) müsste die Höhenentwicklung erst einmal so weiterlaufen. Bei weniger Eisabschmelzung passt sich diese Höhenentwicklung an; erst drückt es an der Küste weniger und zuletzt in der Landmitte. Mit der Meeresspiegeländerung der letzten nahen Zeiträume lassen sich die Höhenänderungen des Landes an jedem Punkt genau nachverfolgen. Man notiert sie zu jedem Messpunkt in einer fortlaufenden Linie. Höhenänderungen demnächst lassen sich an den letzten Gewichtsverlagerungen und Meeresspiegeländerungen genau weiter projektieren, wenn es so weitergeht.
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zu 6. Es geht nicht so weiter, wenn sich die Ursprungspunkte und/oder die Geschwindigkeit der Gewichtsverlagerung verändern. Nun berücksichtigen wir diese. Alle Gewichtsverlagerungen zählen, auch der Transport von Sedimenten in Flüssen und das Verdunsten von Seen. Ist ein Gletscher nun fertig abgeschmolzen, so kommt von diesem keine weitere Gewichtsverlagerung. Fängt ein anderer neu an abzuschmelzen, so will sich der entsprechende Teil des durch den Meeresanstieg verdrängten Erdmagmas dorthin bewegen. Die meisten oder alle Erdplatten erfahren eine Richtungsänderung auf den neuen Ursprung. In der Projektion der Bewegungsrichtung passen wir unsere Messpunkte an.
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Die Abschmelzgeschwindigkeit verändert sich zum Beispiel bei Änderungen von Temperatur, Fläche und Höhe. Bei sich verändernder Abschmelzgeschwindigkeit wird sich die Bewegungsgeschwindigkeit der Messpunkte anpassen. Wir berücksichtigen diese bei der Projektion unserer Messpunkte in unserer Karte.
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Nun haben wir ermittelt, welcher Messpunkt sich in den nächsten Jahren in welche Richtung, um wieviel und mit welcher Geschwindigkeit verschieben muss (Sollverschiebung). So haben wir die bei Veränderung der Wasser- oder Eishöhe über den Platten, die durch die Gewichtsveränderung verursachte Sollverschiebung.
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zu 7. In den nächsten Jahren vergleichen wir diese errechneten Soll-Messpunkte mit den tatsächlich eingetretenen Ist-Messpunkten um die hängenden Stellen der Platte ganz genau zu ermitteln. Wenn die Messpunkte nicht übereinstimmen, stellen wir eine Soll-Ist-Differenz fest. Um soviel ist die Platte oder ein Teil davon in Verzug.
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zu 8. Dann untersuchen wir die Messpunkte mit den Soll-Ist-Differenzen genauer. Wo sich der alte Ist-Punkt nicht veränderte, hängt die Platte. Dort wo er sich nicht genug zum Soll-Punkt bewegte, ist die Platte gebremst. An den hängenden Punkten baut sich zunehmend ein höherer Druck auf. Mitunter sollte man im Bereich von Soll-Ist-Differenzen mehr Messpunkte aufstellen um die Entfernungen zwischen ihnen zu verringern. Im Laufe der nachfolgenden Zeit wird so die Messgenauigkeit grösser. So lässt sich sehen, wie lang ein hängender Bereich ist. Über Fadenkreuze zwischen den Messpunkten lassen sich hängende Stellen noch genauer eingrenzen. Man zieht eine genaue Linie, unter der die Platte hängt.
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zu 9. Nun analysieren wir den Untergrund an den hängenden und gebremsten Punkten genau. Wir durchleuchten den Untergrund an der gesamten hängenden und bremsenden Linie. Wir erkennen das Material genau an dem die Platte hängt. Wir suchen, ob es im Bereich der Linie auch weicheren Untergrund gibt, und wenn wieviel. So grenzen wir die hängenden Abschnitte genau ein. Auch sehen wir die Tiefe jedes Hängers.
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zu 10. Von den Soll-Verschiebungswerten kennen wir den Schub der auf jeden Hänger wirkt. Zudem erkennen wir anhand des Materials, der Länge und Tiefe der Hänger, die Grösse des Widerstandes jedes Hängers. Anhand von Erfahrungswerten weiss man, wieviel Schub ein Widerstand aushält. So sehen wir, welcher Hänger als nächstes nachgibt, wann er nachgibt und welche danach folgen. Wenn ein Hänger nachgibt, erhöht sich der Schub auf die nächsten. Wir passen alle folgenden rechnerisch an und erhalten eine genaue Linie über das zeitliche Nachgeben jedes Hängers. So haben wir nun genaue Zeitpunkte, die Epizentren und die Mächtigkeiten der zukünftigen Erdbeben sehr genau und teilweise über Monate und Jahre im Voraus.
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Die Vorteile der Erfindung sind im Wesentlichen darin zu sehen, dass Epizentren, Zeitpunkte, Tiefen und Stärken von Erdbeben teilweise sehr genau eingegrenzt und vorhergesagt werden. Das Epizentrum grosser Erdbeben wird lange vor dem Beben bekannt sein. So lässt sich die Bevölkerung präzise vorbereiten. Die Grösse des sich aufbauenden Widerstandes lässt sich laufend beobachten und der Widerstand in der Tiefe gleichzeitig untersuchen. Zudem lassen sich Hebungen und Senkungen im Voraus sehen.