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Lassen sich Erdbeben vorhersagen? Der derzeitige Stand der Forschung
Von Sergej Pulinez
Prof. Sergej Pulinez vom Institut für Angewandte Geophysik in Moskau hielt die folgende Rede am 2. Juli auf der Konferenz des Schiller-Instituts in Rüsselsheim. Die Mitschrift seiner Rede wurde zum Zwecke der Veröffentlichung entsprechend bearbeitet.
Guten Tag. Wir hatten gestern bereits ein Treffen mit Herrn und Frau LaRouche, auf dem wir über viele Probleme redeten. Ich entschloß mich daraufhin, Titel und Inhalt meines Vortrags etwas zu erweitern, und ich möchte zunächst die Fragen aufgreifen, die Herr Prof. Ewert1 eben in seinem Vortrag angesprochen hat.
Ich beginne mit dem Klimawandel, denn alle diese Fragen haben mit dem gleichen physikalischen Mechanismus zu tun. Ich möchte Ihnen zeigen, wie einfache physikalische Gesetze und Prozesse eine sehr wichtige Rolle in unserem Leben und unserer Umwelt spielen können.
Die wichtigsten Prozesse, die wir ansprechen wollen, stehen mit der Ionisation unserer Atmosphäre in Verbindung. Es gibt zwei natürliche Hauptquellen der Ionisation: Die erste ist die Radioaktivität des Erdbodens. Wie wir wissen, enthält die Erdkruste Uran, und die Produkte des Uranzerfalls, besonders gasförmige Produkte wie das Radongas, werden überall freigesetzt, und man kann sie messen.
Abb. 1: Der Hauptmechanismus der Energiefreisetzung in der Atmosphäre ist
die Kondensation von Wasserdampf (W. Hoppel et. al 1986)
Abb. 2: Prozeß der Wolkenbildung (J. Kirby, 2008)
Abb. 3: Künstlerische Darstellung des durch kosmische Strahlen ausgelösten
Teilchenschauers (NASA)
Abb. 4: Veränderung der Wolkendecke, der kosmischen Strahlen und der
gesamten Sonnensteinstrahlung
Abb. 5: Veränderungen der galaktische kosmische Strahlung und des Klimas auf
der Erde in den letzten Jahrtausenden
Abb. 6: Zunahme der Erzeugung von Ionen in den letzten Jahrzehnten
Abb. 7: Der „Pazifische Feuerring“: Starke Erdbeben im November und Dezember
2004 (S.A. Anagnastopoulos, 2011)
Abb. 8: Energie von Erdbeben (P.M. Shearer, 1999)
Abb. 9: Radon-Aktivitätan an aktiven tektonischen Bruchspalten (C.Y. King,
1993; A.A. Spivak, 2009)
a) Kobe/Japan, 10.1. 1995
b) Copala/Mexiko, 14.9. 1995 < einblenden > < ausblenden >
c) Türkei, Juni-Juli 2003 < einblenden > < ausblenden >
d) L‘Aquila/Italien, 6.4. 2009 < einblenden > < ausblenden >
Abb. 11: Erwärmung an aktiven tektonischen Bruchspalten (Grafik D. Ouzonov,
F Freund, 2004, Photos: USGS NEIC)
In Bodennähe entsteht die Ionisation vor allem durch die natürliche Radioaktivität im Erdboden. In den oberen Atmosphärenschichten wird unsere Galaxis zur stärksten Ionisationsquelle. Die galaktischen kosmischen Strahlen, die in unserem Universum entstehen, werden in der Nachbarschaft der Sterne beschleunigt und dringen dann in unsere Umwelt ein und bewirken sehr starke Veränderungen, einschließlich klimatische Veränderungen.
Betrachten wir aber zunächst, welche Prozesse mit der Ionisation verbunden sind (Abbildung 1). Stößt ein neutrales Teilchen (ein Gasmolekül in der Atmosphäre) mit einem energiereichen Teilchen zusammen, kann ein positives Ion entstehen, indem Elektronen aus seiner Schale herausgeschlagen werden. Die freien Elektronen können sich wiederum an ein neutrales Teilchen anlagern und ein negatives Ion bilden.
In unserer Atmosphäre gibt es aber immer auch Wasserdampf, wobei die Struktur des Wassermoleküls nicht symmetrisch ist. Es hat eine Dipolstruktur, so daß ein Teil des Moleküls die positive Ladung des Wasserstoffs und ein anderer Teil die negative Ladung des Sauerstoffs enthält. Aufgrund dieser Polarität lagern sich Wassermoleküle an die Ionen an. Das ist höchst interessant, wird aber in vielen Arbeiten nicht berücksichtigt.
Um flüssiges Wasser in Dampf zu verwandeln, ist zusätzliche Energie erforderlich, die man auch „latente Wärme“ nennt. Denn das freie Wassermolekül, das durch die Luft fliegt, hat mehr Energie, wohingegen die Moleküle des flüssigen Wassers gebunden vorliegen und keine derartige Bewegung haben. Diese zusätzliche Energie, die für den Wechsel des Aggregatzustands der Substanz - hier geht es um Wasser - erforderlich ist, wird „latente Wärme“ genannt.
Wenn man also flüssiges Wasser in Dampf verwandelt, braucht man zusätzliche Energie. Wenn sich diese Wassermoleküle dann mit anderen Molekülen verbinden, wird diese Energie in Form von Wärme wieder freigesetzt, und das ist die latente Wärme. Wir werden uns mit der Rolle der latenten Wärme bei vielen Prozessen in unserer Umwelt noch beschäftigen.
Kosmische Strahlen und Wolkenbildung
Beginnen wir mit der Wolkenbildung (Abbildung 2). Viele Wissenschaftler arbeiten auf diesem Gebiet; die bekanntesten sind wahrscheinlich Henrik Svensmark und Eigil Friis-Christensen, die entdeckt haben, daß kosmische Strahlung für die Bildung von Wolken verantwortlich sind. Warum? Weil die Ionen zu sehr wirksamen Kondensationskeimen werden. Wenn die kosmischen Strahlen in die Atmosphäre eindringen, erzeugen sie zahlreiche Ionen, und der Wasserdampf um sie herum kondensiert. So nehmen diese Teilchen an Umfang zu, bis sie die Größe von Wassertropfen in den Wolken erreichen.
Diese neu gebildeten Ionen und Cluster gehen verschiedene chemische Reaktionen ein. Wie Sie wahrscheinlich wissen, gibt es in unserer Atmosphäre Schwefelsäure, Salpetersäure und viele weitere Verbindungen, die bei diesen Reaktionen entstehen, wobei die Ionen und hydratisierten Ionen - von Wasser umgebenen Ionen - chemisch weiterreagieren.
Sprechen wir nun von den globalen Veränderungen. In Abbildung 3 ist zeichnerisch dargestellt, wie kosmische Strahlen in unsere Umwelt eindringen. Sie sind sehr energiereich: Sie haben Energie im Bereich von Giga-Elektronenvolt und erzeugen einen sogenannten Kaskadenzerfall (kosmischen Strahlungsschauer) mit vielen, vielen energiereichen Teilchen; diese Teilchen kollidieren mit Molekülen in der Atmosphäre, was auch als Teilchenschauer bezeichnet wird.
Svensmark und Christensen zeigten in einer ihrer ersten Veröffentlichungen einen Zusammenhang zwischen Veränderungen des kosmischen Strahlungsflusses und der globalen Wolkenbedeckung, und wie man in Abbildung 4 sieht, ist dieser Zusammenhang sehr genau. Sie sprachen dabei nicht über den physikalischen Mechanismus hierfür, sondern zeigten lediglich, daß es diesen Zusammenhang gibt. Inzwischen gibt es am CERN (Europäisches Zentrum für Kernforschung) in der Schweiz ein großes Projekt namens CLOUD, bei dem mit speziellen Teilchenbeschleunigern die Wolkenbildung durch Ionisationsprozesse untersucht wird.
In der gesamten Literatur berücksichtigt jedoch praktisch niemand die Abgabe latenter Wärme bei diesem Prozeß. Alle betrachten nur die Teilchenbildung in den Wolken. Neben der Wolkenbildung gibt es aber auch diesen positiven Effekt auf der Ebene der Tropopause - 10 bis 15 km über der Erdoberfläche -, die durch die Freisetzung latenter Wärme ständig erwärmt wird.
Wir haben bereits im vorigen Vortrag von globaler Erwärmung und Klimawandel gehört. In diesem Licht können wir jetzt Abbildung 5 betrachten, die eine Analyse radioaktiver Kohlenstoffisotope aus Baumringen in Kalifornien und die Analyse von Stalaktiten in einer Höhle in Oman zeigt, welche auf die Niederschlagsmenge schließen läßt. Die Analyse erstreckt sich über Tausende und Hunderttausende von Jahren, wobei der Kohlenstoff die Aktivität galaktischer kosmischer Strahlung zeigt. Wie man sieht, besteht zwischen Niederschlag und galaktischer kosmischer Strahlung ein sehr guter Zusammenhang.
Periodizität der Veränderungen
Jetzt möchte ich etwas über den Ursprung der Periodizität in diesen Schwankungen sagen. Es gibt kürzere Perioden von 100 Jahren, von denen wir schon hörten; es gibt den Zyklus der Sonnenflecken von elf Jahren und die ganz kurze Periodizität des sogenannten Forbush-Effekts während geomagnetischer Stürme, der nur wenige Tage dauert.
Die längste bekannte Periodizität ist wahrscheinlich mit der Position des Sonnensystems in unserer Galaxis verbunden. Wie Sie wissen, ist unsere Galaxis eine Spirale, und von Zeit zu Zeit tritt das Sonnensystem in die Arme unserer Galaxis ein, wo die Materiedichte höher und somit der Fluß kosmischer Strahlung niedriger ist. Bei geringerer Intensität der kosmischen Strahlung ist die Wolkenbedeckung auf der Erde geringer, und die Temperaturen steigen an. Zwischen den Armen ist dagegen die kosmische Strahlung intensiver, deswegen gibt es mehr Wolken, und die Temperatur sinkt.
Es gibt viele Studien hierüber - denn die Frage ist inzwischen sehr populär -, und man hat festgestellt, daß 75% der globalen Temperaturschwankungen über Zeiträume von Hunderttausenden von Jahren mit Schwankungen im kosmischen Strahlungsfluß erklärt werden können. Es gibt dabei unterschiedliche Zeitskalen in der Korrelation von Sonnen- oder kosmischer Strahlung mit dem Klima:
- Die Ga-Skala (Giga-Jahr oder Jahrmilliarde): Sternenbildung in der Milchstraße und galaktische Aktivitäten;
- den 150-Ma-Zyklus (Millionen Jahre): Arme der Milchstraße;
- 10.000-100.000jährige Zyklen: Hauptsächlich Sonnenaktivitäten und Klima;
- Elfjähriger Sonnenzyklus: Sonnenaktivität und Temperaturschwankungen, Wolken;
- Tage: Forbush-Effekte und verschiedene Klimavariablen.
Außerdem beeinflußt die Sonnenaktivität die galaktische kosmische Strahlung, weil unsere Magnetosphäre vom Sonnenwind umströmt wird. Bei höherer Sonnenaktivität steigt die Dichte des Sonnenwinds, wodurch die Magnetosphäre zusammengedrückt wird und ein größeres Hindernis für die galaktische kosmische Strahlung entsteht. In Zeiten größerer Sonnenaktivität sinkt also der Fluß der galaktischen kosmischen Strahlung.
Man beobachtet jedoch auch bei unterschiedlichen Zykluslängen eine Modulation von Wetter und Klima in Abhängigkeit von der Sonnenaktivität. Das sogenannte Maunder-Minimum während des Mittelalters führte in Holland z.B. dazu, daß sämtliche Kanäle mit Eis bedeckt waren und die Leute darauf Schlittschuh fuhren, wohingegen die Kanäle heute fast nie zufrieren.
Es gibt also unterschiedliche Periodizitäten und unterschiedliche Quellen für die Modulation der galaktischen kosmischen Strahlung. Alle diese Periodizitäten wurden im Zusammenhang mit der Schwankung der globalen Temperatur unseres Planeten entdeckt.
Es gibt zahlreiche Szenarien und Modelle hierüber, die mit unterschiedlichen Mechanismen und Prozessen arbeiten. Aus Zeitgründen werde ich darauf nicht genauer eingehen, doch glauben Sie mir, bei diesen Arbeiten gibt es dramatische Entwicklungen, und viele Leute sind an diesen Studien beteiligt.
Wahrscheinlich haben Sie gehört bzw. selbst gespürt, daß unser Klima und Wetter sehr instabil geworden ist. Das Wetter schwankt zwischen extremeren Bedingungen, zwischen höheren und tieferen Temperaturen, starken Winden bis hin zu Wirbelstürmen. In Abbildung 6 sieht man, wie die Schwankungen in der Erzeugung von Ionen in den letzten Jahrzehnten zugenommen haben; wahrscheinlich ist das einer der Gründe für die Veränderlichkeit unseres Klimas.
Es war überraschend für mich, welch große Rolle die latente Wärme spielt. Nimmt man die gesamte Wärmeenergiebilanz unserer Atmosphäre, so stammen nur 42% davon aus der direkten Erwärmung durch die Sonne; 48% basieren auf den Veränderungen [der latenten Wärme] - dem Tau am Morgen und am Abend -, d.h. auf den täglichen Schwankungen von Verdunstung und Kondensierung. Die täglichen Temperaturschwankungen sind zu 48% von diesen Transformationen der latenten Wärme abhängig.
Erdbeben: Der Feuerring
Der erste Teil meines Vortrags beschäftigte sich mit der Rolle der Ionisation im Zusammenhang mit zyklischen globalen Veränderungen unseres Klimas. Jetzt wollen wir das nächste Problem behandeln: Erdbeben. Ich habe kürzlich auf LaRouchePAC Television einen sehr interessanten Vortrag über den Feuerring gesehen.2
Ich möchte Ihnen zeigen, worum es dabei geht. Abbildung 7 zeigt die Erdbebenlage von Nov.-Dez. 2004. Alle diese Erdbeben damals hatten eine Stärke von über 7. Man sieht, wie der gesamte Ring aktiviert wurde und sich die Erdbeben um diesen Ring herumbewegten.
Jetzt wollen wir über die Prozesse sprechen, die zu einem Erdbeben hinführen, und zuerst möchte ich meinen Ansatz hierzu erläutern.
Abbildung 8 zeigt die Verteilung der Energie bei einem Erdbeben im Vergleich mit anderen uns bekannten Prozessen. In der Abbildung sind die jüngsten starken Erdbeben noch nicht berücksichtigt. Das stärkste Beben des 20. Jahrhunderts war das Erdbeben in Chile 1960, das zweitstärkste ereignete sich am Karfreitag 1964 in Alaska. Beide sind im linken Teil der Abbildung als die zwei oberen Punkte dargestellt. Der zweite Punkt von oben auf der rechten Seite ist der größte Nukleartest der UdSSR in Nowaja Semlja, der das Äquivalent von 56.000 Tonnen Sprengstoff hatte. Man sieht also, welche ungeheuren Energien bei solchen Erdbeben freigesetzt werden.
Viele Leute sagen, es sei unmöglich, Erdbeben vorherzusagen, es sei unsinnig, es überhaupt zu versuchen - unvorstellbar...! Doch auch wenn man eine Atombombe baut, gibt es dafür Vorboten. Es werden dort, wo sie gebaut werden sollen, bestimmte Vorkehrungen getroffen. Es werden Leute eingestellt, man kann alle Prozesse nachvollziehen, bis die Bombe gebaut ist. Das gleiche bei Erdbeben: Wenn in einem einzigen Augenblick so riesige Energiemengen freigesetzt werden, ist unvorstellbar, daß es auf der Erde zuvor nicht irgendwelche Andeutungen gibt!
Bei unseren Untersuchungen verwenden wir den sogenannten physikalischen Ansatz und sogenannte physikalische Vorboten. Eine der ersten Arbeiten hierüber wurde von Christopher Scholz (1973) veröffentlicht, der die Vorläuferprozesse von einem Erdbeben zum nächsten an der gleichen Stelle untersuchte. Bekanntlich ereignen sich Erdbeben mit einer bestimmten Regelmäßigkeit, wobei die Häufigkeit an verschiedenen Orten unterschiedlich sein kann, aber starke Erdbeben ereignen sich in der Regel etwa alle 30 bis 70 Jahre, wobei uns natürlich die letzte Phase von wenigen Monaten oder Wochen vor einem Erdbeben interessiert. In den siebziger und achtziger Jahren wurden von den Vereinigten Staaten, der Sowjetunion und anderen Ländern mehrere Parameter beobachtet, und man hatte große Hoffnungen, daß das Problem gelöst werden könnte.
Aber nach mehreren Fehlschlägen kam es 1996-97 zu einer heftigen Auseinandersetzung im Magazin Science, bei der sich vor allem ein Professor von der Universität Tokio, Robert Geller, hervortat. Seismologen beschlossen daraufhin, daß es unmöglich sei, Erdbeben vorherzusagen, und in der wissenschaftlichen Literatur wurde sogar verboten, den Begriff „Erdbebenvorhersage“ zu benutzen! Es ist kaum zu fassen, aber Wissenschaftler, die dieses Wort benutzten, wurden abgestraft und ihre Arbeiten nicht veröffentlicht - besonders im Journal of Geophysical Research, den Geophysical Research Letters, dem Bulletin of the Seismological Society of America usw.
Glücklicherweise ändert sich die Lage heute wieder. 2005 wurden zeitgleich in den Vereinigten Staaten und Rußland jene Fachgremien wiedereingesetzt, die die verschiedenen Arten der Erdbebenvorhersage analysieren. Doch nach wie vor behaupten die meisten Seismologen, Erdbebenvorhersage sei „unmöglich“.
Ich möchte kurz unser eigenes Modell vorstellen, mit dem sich erklären läßt, wie diese Prozesse sich entwickeln. Von meiner ursprünglichen Ausbildung her bin ich Weltraum-Physiker. Tatsächlich beginnen wir nicht tief unter der Erde, sondern untersuchen die Prozesse, die sich vom Boden aufwärts in der Atmosphäre abspielen. [Der Ablauf des Modells] beginnt mit ersten tektonischen Aktivitäten, die sich in der Aktivierung jener Verwerfungen äußert, wo sich das Erdbeben ereignen wird. Energie wird gespeichert, Deformierungen in dem Gebiet nehmen zu, und mit zunehmender Deformierung kommt es zu Umbildungen in der Erde und zu Wanderbewegungen von Gasen. Man weiß aus der Ölsuche, daß Methan, Kohlendioxid, Wasserstoff und Helium aus tiefen Schichten zur Erdoberfläche wandern. Mit diesen Gasen steigt auch das Radon auf, das in Gegenden aktiver tektonischer Spalten sehr aktiv ist.
Ich werde nicht das gesamte Modell erläutern; wir werden nur einige Bilder betrachten - also keine Sorge! Abbildung 9 zeigt die Radonaktivität über dem Querschnitt einer tektonischen Bruchspalte. Man sieht, wie drastisch die Radonkonzentration im Zentrum der aktiven Bruchspalte anwächst.
In Abbildung 10 sieht man am Beispiel mehrerer starker Erdbeben, wie sich das Radon vor dem Beben verhält. Schaubild (a) zeigt das Erdbeben im japanischen Kobe 1995; (b) das Erdbeben im mexikanischen Copala nahe von Acapulco der Stärke 7,2-7,4. Schaubild (c) zeigt typische Schwankungen für zahlreiche Erdbeben in der Türkei - im übrigen das einzige Land, in dem die Radonüberwachung nicht aus dem Haushalt gestrichen wurde, wie in den Vereinigten Staaten und Rußland geschehen. Es wurden dort 11 Mio.$ für ein Projekt zur Verfügung gestellt, um überall im Land Radonsensoren zu installieren. Das letzte Beispiel (d) stammt von Gioacchino Giuliani: Die rote (untere) Kurve zeigt den steilen Anstieg der Radonaktivität vor dem Erdbeben von L’Aquila in Italien.
Wie läuft nun der Mechanismus ab? Wenn Radon aufsteigt, emittiert es, da es radioaktiv ist, Alphateilchen hoher Energie, die eine Ionisation bewirken. Dann kommt es zur Kondensation von Wasserdampf auf den Ionen und zur Wärmeabgabe - wir kennen diesen Mechanismus ja bereits.
Wenn man einen Infrarotsensor auf einen Satelliten montiert, kann man die Temperaturunterschiede an der Erdoberfläche messen, und es werden die Strukturen der aktiven Verwerfungslinien sichtbar - wie hier in Indien vor dem Erdbeben von Gujarat (Abbildung 11). Die Verwerfungslinien selbst sind alt, jetzt aber waren sie aktiv. In der Karte oben links sieht man die roten Linien, die dem System der Verwerfungslinien folgen. Diese Daten von Infrarotemissionen stammen von dem Terra/Aqua-Satelliten und seinem MODIS-Gerät und machen die Erwärmung genau in der Gegend der aktiven Verwerfungslinien sichtbar.
a) Rückgang der relativen Luftfeuchtigkeit
b) Anstieg der Bodentemperatur (MODIS-Daten des AQUA-Satelliten)
c) Anomalie des latentern Wärmeflusses
d) OLR-Anomalie eine Woche vor dem Erdbeben
e) GPS/TEC-Anomalie (V.G. Bondur, 2006)
Was folgt aus diesen Vorgängen? Wenn Wasserdampf kondensiert, sollte man weniger freien Wasserdampf in der Atmosphäre, d.h. eine abnehmende relative Luftfeuchtigkeit finden (Abbildung 12). Schaubild (a) zeigt den Rückgang der relativen Luftfeuchtigkeit in Islamabad vor dem Kaschmir-Erdbeben 2005. Schaubild (b) zeigt Satellitenmessungen vom Anstieg der Bodentemperatur im gleichen Gebiet. Mit bestimmten Techniken läßt sich der ungewöhnliche Fluß latenter Wärme messen, was im unteren Teil von Schaubild (c) dargestellt ist. Es handelt sich um die gleiche Gegend in Pakistan. Schaubild (d) zeigt die sogenannte „Langwellige Ausstrahlung“ (OLR, in den Weltraum abgegebene langwellige Strahlung), die ebenfalls eine Infrarotemission ist, aber in der Atmosphäre, der Tropopause, in etwa 10-15 km Höhe gemessen wird. Man sieht den roten Fleck nahe des Epizentrums des bevorstehenden Erdbebens. Und Schaubild (e) zeigt die sich entwickelnde Anomalie der Elektronenkonzentration in der Ionosphäre.
Abb. 13: Anomale Veränderungen der latenten Wärme vor und nach dem Seebeben
vor Sumatra am 12. 9. 2007
Abb. 14: Vorwarnzeit der ionosphärischen Vorboten:
a) Anomalien der Ionosphäre
b) Anomalie der „langwelligen Ausstrahlung“
c) Anomalien der Ausbreitung sehr niedriger Frequenzen
Es lassen sich also zahlreiche Parameter bzw. Anomalien in der Atmosphäre messen; alle davon treten am gleichen Ort und fast zur gleichen Zeit auf - zwischen zwei Wochen und wenigen Tagen vor einem Erdbeben.
Ein weiteres Beispiel. In Abbildung 13 ist eine Abfolge von Tagen im Jahr 2007 vor einem starken Erdbeben auf Sumatra dargestellt; man sieht, wie die latente Wärme der Verwerfungszone bzw. dem Umriß von Sumatra folgt. Das läßt sich durch keinen anderen Prozeß erklären, weil sich nämlich alle diese Flecken über dem Meer befinden. Nur Gase können von dort ausgehen. Es ist unmöglich, dies durch andere Mechanismen zu erklären.
Die Frage ist, wie stark die Erwärmung der Atmosphäre wirkt. Wir wissen, daß einige Satelliten wegen starker magnetischer Stürme ausgefallen sind, als sich die Atmosphäre erwärmte und ausdehnte; auch wurde die Weltraumstation durch die erwärmte Atmosphäre abgebremst und verlor aufgrund der Bremswirkung in der dichteren Atmosphäre an Höhe. Auch konnten wir die Verlangsamung eines kleinen Satelliten mit geringer Masse beobachten. Er war mit einem Beschleunigungsmesser ausgestattet, so daß man die Abbremsung des Satelliten beobachten konnte, als er das Epizentrum bevorstehender Erdbeben überquerte. Statistiken zeigen, daß die Abbremsung im Schnitt fünf Tage vor einem Erdbeben einsetzt. Dies entspricht der Statistik der „Langwelligen Ausstrahlung“, die ebenfalls fünf Tage vor einem seismischen Schock ein Maximum in ihrer zeitlichen Verteilung zeigt.
Man kann außerdem ganz unterschiedliche Parameter nehmen (Abbildung 14). Ganz oben sieht man ionosphärische Anomalien; in der Mitte die „Langwellige Ausstrahlung“ und unten die Anomalien in der Ausbreitung sehr niedriger Frequenzen (VLF) im bodennahen Wellenleiter - diese Signale werden von den Sendeanlagen für die Navigation von U-Booten abgegeben. Das alles sind Anomalien genau fünf Tage vor einem Erdbeben.
Wenn man nun weiß, wie sich ein solches Modell entwickelt, ergibt sich eine Synergie vieler atmosphärischer und ionosphärischer Parameter, und man erkennt, wie sich die Prozesse von der Erdoberfläche aus entwickeln.
Abb. 15: Zeitliche Entwicklung (Synergie) der Erdbeben-Vorboten am Beispiel
des Erdbebens in L‘Aquila am 6.4. 2009
Das untere Schaubild in Abbildung 15 zeigt die Radonänderung in der Nähe von L’Aquila in Italien. Dann [darüber] folgt die Obenflächentemperatur, dann die OLR und dann die ionosphärische Anomalie. Die rötliche Linie zeigt, wie sich der Prozeß von der Erdoberfläche bis in die Ionosphäre ausbreitet, und die violette senkrechte Linie zeigt den Augenblick des Erdbebens.
Es gibt zahlreiche weitere am Boden, in der Atmosphäre und von Satelliten gemessene Veränderungen - elektromagnetische Emissionen, Teilchenniederschläge usw. Sie alle zeigen die gleiche Vorlaufzeit vor einem Erdbeben, und sie alle werden experimentell erfaßt.
Es sollte also möglich sein, aus experimentellen Beobachtungen ein Verfahren zu entwickeln, um automatisch diese Vorboten-Phänomene nachzuweisen. Zuerst untersuchen wir dabei die Phänomenologie des Ereignisses. Wir entwickeln ein physikalisches Modell und wir suchen nach den spezifischen Merkmalen, die diese Phänomene von anderen natürlichen Prozessen unterscheiden, zum Beispiel Veränderungen in der Ionosphäre im Zusammenhang mit magnetischen Stürmen.
Aus dieser Untersuchung fertigen wir die „Maske“ des Vorboten an. Dann bestätigen wir diese Maske statistisch, und wenn die Ergebnisse befriedigend sind, ergibt sich eine praktische Anwendung für die Vorhersage.
Man braucht drei Parameter, die ermittelt werden müssen: Die Position des Epizentrums, den Zeitpunkt des Erdbebens und dessen Stärke. Wie bereits gezeigt wurde, läßt sich die Position des Epizentrums recht gut bestimmen. Für den Zeitpunkt ergibt sich ein Fenster von fünf Tagen. Was die Stärke angeht, so läßt sich diese aus einigen empirischen Beziehungen aus der Größe der Anomalie bestimmen. So entstand die Schätzung für das Beispiel des Erdbebens von Irpinia in Italien durch Satellitensondierungen der Ionosphäre.
Doch nach wie vor werden wir von Seismologen kritisiert, die sagen, das sei alles schön und gut, habe aber nichts mit Seismologie zu tun.
Tatsächlich waren wir sehr froh, als wir doch noch einen vernünftigen Seismologen gefunden hatten, der mit uns ins Gespräch kam. Das war der weltweit bekannte griechische Seismologe Gerassimos Papadopoulos. Er untersucht sehr genau die Aufzeichnungen von Erdbeben und versucht die Abfolge der Erdstöße zu bestimmen: Was sind die Vorbeben? Was ist das Hauptbeben? Was sind die Nachbeben? Und gibt es Erschütterungen zwischen der langen Zeit zwischen den Erdbeben?
Ihm gelang es herauszufinden, wie man die Aktivität der Vorbeben genau bestimmen kann. Bei dem L’Aquila-Erdbeben suchte er ebenfalls nach drei Parametern: Erstens, der starken Zunahme der Ereignisrate kleiner Stöße in der Gegend. Zweitens, der Häufung von Ereignissen, die sich nahe des Epizentrums zu vereinigen beginnen. Und außerdem gibt es eine Beziehung zwischen Häufigkeit und Stärke von Erdbeben, die Teil der Gleichung ist. Es gibt einen b-Koeffizienten aus der Gutenberg-Richter-Beziehung, der für den Vorgang charakteristisch ist, und man hat festgestellt, daß der b-Wert vor dem Erdbeben absinkt.
Abb. 16: Vorbeben und andere kurzfristige Erdbeben-Vorboten: der gleiche physikalische Prozeß (G. Papadopoulos)
Wir verglichen seine Ergebnisse des L’Aquila-Erdbebens mit unseren, und man kann genau sehen, daß er dort, wo wir unsere Vorboten sehen, eine Vorbeben-Aktivität feststellt (Abbildung 16).
Somit fanden wir schließlich die Beziehung zwischen den seismischen Parametern - besonders der Vorbeben-Aktivität, die sicher ein Erdbeben ankündigt - und unseren atmosphärischen Parametern. Es besteht also kein Zweifel, daß das, was wir messen, reale Vorboten von Erdbeben sind.
Sind Vorhersagen möglich?
Nachdem ich jetzt einiges über Erdbeben gesagt habe, werden Sie mich fragen: „Warum sagen Sie eigentlich keine Erdbeben voraus, wenn Sie soviel darüber wissen?“ Die Antwort ist ganz einfach. Wenn es bei Ihnen zu Hause brennt, und Sie sind allein, ist die Brandbekämpfung sehr schwierig. Man ruft also die Feuerwehr und andere Notdienste. [Für die Untersuchung von Erdbebenvorboten] sollte ein spezieller Dienst geschaffen werden. Mein Freund und Koautor Dimitar Ousounow, der alle diese Wärmemessungen besorgt hat, lebt in den Vereinigten Staaten, und ich lebe in Rußland; jetzt bin ich hier auf dieser Konferenz. Um Vorhersagen machen zu können, brauchten wir viele Leute, die rund um die Uhr Informationen in Echtzeit auswerten. Zumindest eine Gruppe sollte geschaffen werden, um diese Aufgabe zu erfüllen.
Wir haben keinerlei Finanzierung für unsere Forschung. Alles, was ich Ihnen gezeigt habe, wurde im Verlauf unserer normalen Tätigkeit ohne Finanzierung getan. Um erfolgreich arbeiten zu können, brauchen wir mindestens ein Laboratorium mit entsprechender Leitung. Einige junge Leute sollten darin arbeiten, denn die ganze Datenauswertung ist sehr zeitaufwendig. Heute setzen wir uns nach einem starken Erdbeben an den Computer und versuchen Informationen über atmosphärische Entwicklungen aus der gesamten Welt zu sammeln. Wir haben keinen direkten Zugang, um etwa Informationen über die Lufttemperatur, die Luftfeuchtigkeit in Japan, auf Sumatra usw. sofort zu bekommen oder sie direkt von den Satelliten herunterzuladen. Für GPS-Berechnungen braucht man eine spezielle Infrastruktur. Solange das nicht verfügbar ist, wird sich das Problem nicht lösen lassen.
Wirbelstürme
Ich möchte noch einige Worte zu kurzfristigen Schwankungen in unserer Atmosphäre sagen, d.h. über Wirbelstürme.
Man stelle sich folgende Situation vor: Zunächst ist der Fluß galaktischer kosmischer Strahlung stabil. Doch während eines geomagnetischen Sturms bildet die Sonne ein Hindernis für die galaktische kosmische Strahlung, und deren Fluß nimmt eng begrenzt und während einer kurzen Zeit stark ab. Wenn also die Ionisationsquelle geringer wird, entsteht weniger Wärme, und in der Gegend, wo es eine maximale Teilchenproduktion gab, sollte man einen Rückgang der Lufttemperatur beobachten. Genau das geschieht auch.
Abb. 17: Anomalien über dem Hurrikan „Katrina“:
a) Rückgang des kosmischen Strahlungsflusses,
b) Temperaturabnahme auf Höhe der Tropopause,
c) Unterschiede der Temperaturänderungen,
d) Luftdruck im Zentrum des Wirbelsturms.
Abb. 18: Kosmische Strahlung und Energie des Hurrikans Katrina (S.
Kaviakov, 2005)
a) Rückgang der galaktischen kosmischen Strahlung (oben)
b) wachsende Energie des Hurrikans (unten)
Abb. 19: Der zentrale Mast des ELAT-Projekts in Mexiko zur Ionisation der
Atmosphäre zur Erzeugung von Niederschlägen
Abb. 20: Niederschläge in der Sonora-Wüste (Nationale Wasser-Kommission Mexikos)
Abb. 21: Arbeitsweise des globalen Stromkreises
Abb. 22: Veränderung des vertikalen Stroms im globalen Stromkreis und der
Temperatur (Harrison, 2000)
Am Anfang, als sich Hurrikan Katrina entwickelte, gab es einen magnetischen Sturm. In Schaubild (a) von Abbildung 17 sieht man den Rückgang des kosmischen Strahlungsflusses, der durch Neutronenmessungen in den Vereinigten Staaten festgestellt wurde. Schaubild (b) zeigt die Temperaturabnahme auf Höhe der Tropopause. Und man kann die vertikalen Temperaturprofile über Hurrikan Katrina sehen - zu dem Zeitpunkt war er allerdings noch kein Hurrikan -, wie sie von Radiosonden auf Ballons von meteorologischen Stationen gemessen wurden. Der Temperaturrückgang betrug 8,6°C, was nach atmosphärischen Kriterien ein gewaltiger Rückgang ist. Wenn die Temperatur an der Meeresoberfläche fast 28°C ist und dann die Temperatur oben auf dem Hurrikan sinkt, bewirkt das eine massive Zunahme der vertikalen Luftzirkulation.
Ein weiterer Effekt: Schaubild (c) zeigt, daß diese Temperaturänderungen nicht einheitlich sind, und unsere Modellrechnung zeigt, daß ein Hurrikan unter solchen Bedingungen seine Bahn ändert. Tatsächlich hat Katrina seine Bahn geändert und ist in den Golf von Mexiko gezogen, wo extrem hohe Temperaturen herrschten. Die vom magnetischen Sturm ausgelöste Konvektion setzte ein und verstärkte sich immer weiter, bis Katrina die Kategorie 5 erreichte.
Daran wird deutlich, daß galaktische kosmische Strahlung bei der Verstärkung von Wirbelbewegungen und insbesondere von Hurrikanen tatsächlich eine Rolle spielt.
In Schaubild (a) von Abbildung 18 sind die statistischen Werte eines Rückgangs der galaktischen kosmischen Strahlung dargestellt, und Schaubild (b) zeigt die wachsende Energie des Hurrikans. Das sind statistische Ergebnisse.
Die Ionisation und die Freisetzung latenter Wärme spielt somit bei einem weiteren Prozeß in unserer Atmosphäre eine aktive Rolle.
Kann der Mensch das Wetter ändern?
Zum Schluß noch etwas Interessantes. Wenn die Ionisation so stark ist, kann man dann auch das Wetter beeinflussen? Ja, man kann!
Ich bin einige Jahre in Mexiko gewesen, wo ich für eine Firma arbeitete, die für landwirtschaftliche Zwecke künstlichen Regen erzeugte. Mit Hilfe von Einrichtungen zur Luftionisation erzeugten sie Kondensationskerne und damit Wolken. Abbildung 19 zeigt den zentralen Mast. Ich will auf diese Technologie nicht weiter eingehen, sondern Ihnen nur diese Bilder der tatsächlichen Einrichtungen zeigen.
Abbildung 20 zeigt die Zunahme der Niederschläge in der Sonara-Wüste, als die Einrichtungen dort betrieben wurden. Von 2003 bis 2004 wurden künstlich 2 Mio. m3 zusätzliches Wasser erzeugt, um die Wasserspeicher der kleinen Wasserkraftwerke in einigen Regionen Mexikos aufzufüllen.
All das läßt sich im Rahmen des globalen Stromkreises erklären, der auf der Potentialdifferenz zwischen Ionosphäre und dem Boden basiert (Abbildung 21). Diese Potentialdifferenz baut sich durch Gewitteraktivitäten auf, und der Rückstrom verläuft in Schönwettergegenden von der Ionosphäre zum Boden. Dieses System nennt sich globaler Stromkreis; der Strom selbst ist sehr gering, aber der Gradient des Potentials an der Erdoberfläche ist recht groß, etwa 100 Volt pro Meter. (Beim Menschen ist das eine Potentialdifferenz vom Kopf zum Fuß von 200 Volt.)
Wenn man die Dichte dieses Stroms erfassen und Ionen produzieren könnte, ließen sich viele Dinge machen. Zum Beispiel wurde [2006] die Bahn des Hurrikans Lane verändert - er war zunächst ein tropischer Sturm, der dann zu einem Hurrikan wurde. Es gab eine Vereinbarung mit der Regierung von Baja California, die dortigen Urlaubsgebiete vor Hurrikanen zu schützen. In einem speziellen Experiment konnte gezeigt werden, daß es möglich ist Hurrikane in die eine oder die andere Richtung umzulenken. Die Polarität wurde zweimal geändert, und infolgedessen änderte sich die Bahn des Hurrikans im Vergleich mit der Vorhersage der US-Wetterbehörde (NOAA).
Es gibt somit zahlreiche Arbeitsmöglichkeiten, aber man muß dabei sehr sorgsam vorgehen. Das ist wie beim Umgang mit einer Atombombe. Man kann so etwas nicht den Militärs anvertrauen. Es ist sehr gefährlich!
Hier noch ein weiteres Beispiel. Abbildung 22 gibt Messungen des vertikalen Stroms im globalen Stromkreis und die Temperatur wieder. Man sieht deutlich, daß sie antikorreliert sind. Wenn es also in einem bestimmten Gebiet gelingen würde, den vertikalen Stromkreis zu kontrollieren, ließe sich die Temperatur beeinflussen.
Der Schluß aus meinem Vortrag heute ist wohl, daß man die Ionisationsprozesse in verschiedenen Gegenden in Betracht ziehen sollte, weil sie etwas mit dem Klimawandel, dem Nachweis von Erdbebenvorboten und der Aktivität von Zyklonen und Hurrikanen in den Tropen zu tun haben. Außerdem könnten sie sich auf das Wetter auswirken, so daß es irgendwann möglich sein könnte, das Wetter zu beeinflussen.
Ein Blick in die Zukunft
Ich möchte noch ein paar Worte über die moderne Wissenschaft sagen. Leider hat sich seit einiger Zeit eine sehr enge Spezialisierung entwickelt. Viele kennen sich nur in ihrem Spezialbereich sehr gut aus, doch wenn es um Fragen außerhalb ihres Wissensbereichs geht, kann man mit diesen Leuten nicht mehr reden, weil sie sich nicht auskennen und lediglich antworten: „Das glaube ich nicht!“
Wir sind aber nicht in der Kirche, wo es um Glauben geht, sondern wir betreiben Wissenschaft!
Ich meine deshalb, wir sollten einen „holistischen“ Ansatz entwickeln, wie ich ihn nennen würde. Wissenschaftler sollten in unterschiedlichen Wissensbereichen ausgebildet werden, denn für diese Arbeit muß man sich in der Atmosphärenphysik, der Plasmaphysik, der Atmosphärenchemie und -elektrizität, der Thermodynamik und vielem, vielem mehr auskennen. Wenn man nicht mindestens die Grundbegriffe versteht, wird man in diesen Fragen nicht weiterkommen.
Darum geht es beispielsweise auch in unserem Konflikt mit den Seismologen: Sie kennen sich nicht in der Physik der Ionosphäre aus. Auch die Atmosphärenphysik beherrschen sie nicht richtig. Doch wenn in der Literatur oder in Gesprächen der Begriff „Erdbeben“ auftaucht, sagen sie: „Das fällt in unsere Verantwortung! Ihr habt auf diesem Bereich nichts zu suchen!“
Dieses Problem muß gelöst werden. Wir sollten deutlich machen, daß ein Erdbeben und seine Entwicklung ein komplexer Prozeß ist, der verschiedene Geosphären umfaßt, die sich gegenseitig beeinflussen. Hier stoßen wir auf die Vorstellungen Wernadskijs, wonach alles auf unserem Planeten miteinander in Zusammenhang steht. Das sollten wir im Kopf behalten und uns große Mühe geben, unseren Planeten zu verstehen.
Vielen Dank.
Anmerkungen
1. Prof. em. Friedrich-Karl Ewert, Universität Paderborn, „Der Schwindel mit dem anthropogenen Klimawandel“, vgl. Neue Solidarität 31/2011.)
Den ersten Teil der schriftlichen Dokumentation der Konferenz des Schiller-Instituts finden Sie in der Neuen Solidarität 28/2011, den zweiten Teil mit den Beiträgen über die Notwendigkeit einer Rückkehr zum Glass-Steagall-Trennbankensystem in der Neuen Solidarität 29/2011. In der Neuen Solidarität 30/2011 erschienen Beiträge zur Frage der wissenschaftlichen Methode. Die Beiträge über die Zerstörung der Realwirtschaft durch die derzeitige Politik finden Sie in der Neuen Solidarität 31/2011. In der Neuen Solidarität 32/2011 brachten wir zwei Konferenzbeiträge, die sich mit der Krise in Afrika befaßten, und mit den notwendigen Änderungen der westlichen Politik, sie zu überwinden. Die Beiträge zum Thema „Klassische Kultur als notwendige Bedingung der Menschheit“ brachten wir in der Neuen Solidarität 33/2011. Die Video-Mitschnitte der Konferenzbeiträge finden Sie auf der Internet-Seite des Schiller-Instituts.