Simulationen decken Ursache von „überraschendem“ Tsunami 2018 auf Sulawesi auf

3. September 2019, von Ludwig-Maximilians-Universität München / CEN Universität Hamburg

Foto: Tony Webster

Auf Sulawesi richtete ein Tsunami 2018 verheerende Schäden an. Detaillierte Simulationen zeigen, wie die Erde zuvor bebte und mit einer Abschiebungsbewegung an der Bruchkante die Flutwelle hatte entstehen lassen. Beteiligt war auch Jörn Behrens vom Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit der Universität Hamburg und Experte für Tsunami-Modellierung und -Frühwarnung.

Erst das Beben, dann der Tsunami: Die Katastrophe auf der Insel Sulawesi, Indonesien, im September 2018 kostete mehr als 4000 Menschen das Leben, mehr als 14.000 wurden verletzt; die Erdstöße und mehr noch die Flutwelle verwüsteten die Region rund um die Bucht von Palu. Auf den Inseln Indonesiens bebt regelmäßig die Erde. Schließlich liegt der Staat in einer der seismisch aktivsten Regionen der Erde, nahe der Bruchkante zweier Kontinentalplatten, dort, wo sich die Australische unter die Eurasische Platte schiebt. Die dabei entstehenden Spannungen führen häufig zu Erdbeben.

Doch eines gab der Forschung Rätsel auf: Wie hatte dem Beben ein Tsunami folgen können? Das Beben mit dem Epizentrum an Land hatte zu horizontalen Verwerfungen des Bodens geführt. Für einen Tsunami aber, eine große Flutwelle, braucht es eine vertikale Bewegung. Was also hatte die Wassermassen nach unten gezogen oder nach oben gedrückt, so dass die riesige Welle hatte entstehen können?

Ein Team von Geologen, Geophysikern und Mathematikern um Thomas Ulrich am Institut für Geophysik der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) hat nun mit gekoppelten Erdbeben-Tsunami-Modellen das Beben und die Flut detailliert simuliert. Damit rekonstruierten sie, welche Dynamiken an jenem Septembertag die Erdkruste vor allem auch unter der engen Meeresbucht, der Palu Bay, im Norden Sulawesis erschüttert haben.

Professor Jörn Behrens und Stefan Vater (inzwischen FU Berlin) entwickelten am CEN der Universität Hamburg die hochauflösende und effiziente Simulation der Tsunami-Wellen und Überflutungen vor Ort. „Mit unserer Simulation sowie den langjährigen Erfahrungen in der Tsunami-Simulation speziell in Indonesien konnten wir die Katastrophensituation an den Küstenlinien gut wiedergeben – ein wichtiger Baustein zur Lösung des Rätsels“, sagt Jörn Behrens. Die Simulationen liefen auf einem Höchstleistungsrechner am Leibniz-Rechenzentrum in Garching, beteiligt waren außerdem Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Pasadena, USA, sowie von den Universitäten Berlin (FU), Utrecht, Brasilia und Zürich.

Die Studie zeigt, dass die durch das Erbeben hervorgerufenen Bewegungen des Meeresbodens unter der Palu Bay den Tsunami hatten auslösen können. Erdrutsche an den steilen Hängen der Bucht, wie zunächst vermutet, spielten dabei eine untergeordnete Rolle, sagt Alice-Agnes Gabriel, Geophysikerin und Mitautorin der Studie. Die Forscher fanden heraus, dass sich der Meeresgrund unter der Bay entlang einer Bruchkante mit einer schnellen Reißbewegung nicht nur seitwärts verschoben, sondern auch gehoben und abgesenkt hatte, um etwa 1,5 Meter im Schnitt. Begünstigt habe das auch die komplizierte Tektonik unter der Palu Bay. „Wie in einer Art Badewanne muss sich die dadurch ausgelöste Flutwelle in der engen Bucht aufgetürmt haben“, sagt Gabriel.

Erstautor Thomas Ulrich betont: „Der Befund, dass die Verwerfungen durch das Erdbeben die entscheidende Rolle für die Entstehung des Tsunami an der Palu Bay gespielt haben, ist durchaus überraschend. Wir hoffen, dass unsere Studie dazu beiträgt, die tektonischen Verhältnisse und die Erdbebendynamik genauer zu verstehen, die in ähnlichen Verwerfungszonen lokale Tsunamis begünstigen könnten.“ Zu den Regionen, die in dieser Hinsicht vergleichbar seien, rechnen die Forscher beispielsweise die Bodega Bay und die Tomales Bay in Nordkalifornien.