Schweizer Großprojekt Wie groß ist die Gefahr durch Alpensee-Tsunamis?

Verheerende Flutwellen in einem Bergsee - das gibt es wirklich. Und wenn es das nächste Mal so weit ist, könnten massive Schäden drohen. Geoforscher untersuchen nun in einem Großprojekt, wie hoch das Risiko tatsächlich ist.

Institut für Geologie, Universität Bern

Aus Zürich berichten und (Video)


Von wegen ruhige Bergwelt. Der große Bildschirm im Rücken von Donat Fäh zeigt, wie sehr dieser Eindruck täuscht. Dort angezeigt werden die Echtzeitdaten des Messnetzes von rund 200 in der Schweiz verteilten Seismometern. Drei bis vier Erdbeben zeichnen die Apparaturen des Schweizerischen Erdbebendienstes an der ETH Zürich auf - und zwar pro Tag.

"Wir haben viele kleine Erdbeben in der Schweiz", sagt Fäh. Aber zehn bis zwanzig Mal im Jahr haben die Erdstöße auch eine Magnitude von 2,5 und mehr - und sind damit sehr wohl von der Bevölkerung zu bemerken.

Der Geoforscher Fäh leitet den Bereich Erdbebengefährdung und Risikoanalyse beim Erdbebendienst. Und weil sich die Schweiz genau dort befindet, wo sich afrikanische und eurasische Erdplatte treffen - weswegen sich die Alpen überhaupt erst aufgefaltet haben - befasst er sich zusammen mit seinen Kollegen nicht nur mit theoretischen, sondern sehr realen Problemen durch die Erschütterungen.

Geologisches Modell der Alpen im Museum Focus Terra an der ETH Zürich
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Geologisches Modell der Alpen im Museum Focus Terra an der ETH Zürich

Die größte Gefahr für Erdstöße im Land gibt es im Wallis, rund um Basel und in Graubünden - aber auch für das Rheintal und die Zentralschweiz sehen die Fachleute geologische Risiken. Und das bedeutet nicht nur, dass Privathäuser oder öffentliche Gebäude einstürzen, Brücken kollabieren oder Brände in Industriebetrieben auftreten könnten - im schlechtesten Fall könnten auch verheerende Flutwellen in Alpenseen entstehen.

"Wir haben alle 100 Jahre Erdbeben, die solche Phänomene auslösen können", sagt Fäh. Wie wahrscheinlich solche Tsunamis im Detail sind, wo die größten Schäden drohen, wie sich die Bevölkerung warnen ließe - all das sehen sich Forscher eines Schweizer Verbundprojektes, an dem er mitarbeitet, gerade an.

Dazu haben sie unter anderem neun vom Alfred-Wegener-Institut im deutschen Bremerhaven ausgeliehene Unterwasser-Seismometer auf dem Grund des Vierwaldstätter Sees installiert. Auch mit Sediment-Bohrkernen aus den Seen und Rutschungsversuchen in riesigen Wassertanks wollen die Wissenschaftler die Rätsel der Alpen-Tsunamis lösen. Das Geld für das Zwei-Millionen-Franken-Projekt stammt unter anderem vom Schweizer Nationalfonds, der ETH Zürich und dem Bundesamt für Umwelt in der Nähe von Bern.

Installation von Seismometern im Vierwaldstätter See bei Buochs (Archivbild)
Urs Flueeler/KEYSTONE/dpa

Installation von Seismometern im Vierwaldstätter See bei Buochs (Archivbild)

Wie verheerend Tsunamis in Alpenseen sein können, wissen die Forscher aus historischen Aufzeichnungen. So verwüstete in der Nacht auf den 18. September 1601 eine Flutwelle das Gebiet von Ennetbürgen am Vierwaldstättersee. "1000 Schritte oder drei Büchsenschüsse" weit ins Hinterland strömte das Wasser laut dem damaligen Luzerner Stadtchronisten Renward Cysa. Mindestens acht Menschen starben.

Der Geoforscher Flavio Anselmetti von der Universität Bern hat die Ausbreitung der Wogen in Computermodellen untersucht - und weiß um die Gefahren für die Menschen am Seeufer. Einzig die Kirche von Ennetbürgen sei verschont geblieben, wegen ihrer erhöhten Lage, berichtet er.

Schuld an der Welle war ein Erdbeben, das nach heutigen Berechnungen wohl eine Magnitude von 5,9 hatte. Unter Wasser kamen dadurch mehrere Millionen Kubikmeter an Material ins Rutschen. Außerdem rauschte eine vergleichbar große Menge an Gestein durch einen Bergsturz am Bürgenstock in den See. "Die Kombination dieser zwei Phämomene gab dann eine Tsunamiwelle von ungefähr vier Metern Höhe", sagt Anselmettis Zürcher Kollege Fäh. Und schon drei Generationen später, im Jahr 1687, schwappte die nächste Riesenwoge über den See, diesmal waren wohl Sedimente im See ganz ohne Anstoß von außen ins Rutschen gekommen.

So viel scheint bereits klar: Wer mehr darüber weiß, wie sich die Sedimente verhalten, also all das feine aus den Felsen der Berge stammende Material, das Bäche und Flüsse über Tausende von Jahren in die Seen gespült haben, der ist dem Verständnis der Alpen-Tsunamis entscheidend nähergekommen. "Bei einem Erdbeben werden Sedimente geschüttelt. Und wenn die Amplitude groß genug ist, verlieren die Sedimente an den Hängen ihre Stabilität", erklärt Forscher Fäh.

Lawine unter Wasser

Aber wie genau verhält sich das Material unter Wasser? "Bei Überwasserrutschungen wissen wir mittlerweile ziemlich gut Bescheid, unter Wasser wissen wir dagegen fast gar nichts", beschreibt Helge Fuchs von der Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie an der ETH Zürich das Problem.

Auf dem Campus Hönggerberg, etwas außerhalb des Stadtzentrums hat das Institut in einer großen Versuchshalle mehrere Wassertanks aufgestellt, die an Riesenaquarien erinnern. Darin stellen Fuchs und seine Kollegen immer wieder Unterwasserrutschungen unter kontrollierten Bedingungen nach: Sie lassen Kunststoffgranulat eine schiefe Ebene hinabrutschen und filmen das Ganze mit Hochgeschwindigkeitskameras.

Forscher Fuchs beim Experimentieren
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Forscher Fuchs beim Experimentieren

Klar ist: Wo unter Wasser große Sedimentmengen wie eine Lawine in Bewegung kommen, also an den Hängen eines Sees, sinkt die Wassersäule. Wo das Material später zum Liegen kommt, wird sie dagegen angehoben. Das passiert tiefer im See - und die Welle ist geboren. Bestimmte Unterwasserhänge scheinen sich besonders gut für Rutschungen zu eignen. Die Forscher interessieren sich am meisten für Hangneigungen von 10 bis 20 Grad. Hier kann unter Umständen schon ein kleiner Schock von außen, ein Erdstoß zum Beispiel, ausreichen, um große Sedimentpakete ins Rutschen zu bringen.

Und noch ein paar Dinge sind seit den ersten Experimenten in den Tanks klar: "Wir haben festgestellt, dass es extrem wichtig ist, wie nah der Rutsch an der Wasseroberfläche ist", sagt Forscher Fuchs. Auch die Gesamtmasse der in Bewegung kommenden Sedimente ist von Bedeutung - und wie steil der Hang ist.

Mit den Ergebnissen aus den Versuchen wollen die VAW-Wissenschaftler ein Computermodell zur Wellenausbreitung testen, das sie entwickelt haben. Welch große Gefahren durch die Tsunamis drohen könnten, zeigt ein Ereignis aus dem Jahr 563 am Genfer See. Damals waren wahrscheinlich an einem Berg am östlichen Seeende große Mengen an Gestein ins Rutschen gekommen.

Im Video: So untersuchen Forscher, was bei Bergstürzen ins Wasser passiert

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Einmal abgestürzt, könnte das Felsmaterial unter Wasser Dutzende Meter tiefe Unterwassercanyons an der Rhônemündung zum Einsturz gebracht haben. Das sogenannte Tauredunum-Ereignis schickte jedenfalls eine riesige Welle über den See. Sie versehrte, so wissen Historiker, viele Siedlungen am Ufer und schwappte in Genf sogar über die Stadtmauer. Laut Computermodellen dürfte die Woge das Ufer in Lausanne etwa 13 Meter hoch überflutet haben, in Genf noch 8 Meter hoch.

Heute leben rund um den Genfer See rund eine Million Menschen, weit mehr als damals. Einem guten Teil von ihnen würde bei einem vergleichbaren Ereignis Gefahr drohen. Sonderlich oft scheinen solche Flutwellen ja nicht aufzutreten, ließe sich argumentieren. Doch weil die Ufer des Genfer Sees und der anderen Schweizer Seen so dicht besiedelt sind, weil in den Seegrundstücken auch große wirtschaftliche Werte gebunkert sind, wären bei einem Tsunami im 21. Jahrhundert unvorstellbar hohe Schäden die Folge.



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