Lidar: Laserbilder zeigen Auswirkungen eines Erdbebens

Eine hochauflösende, mit Laserinstrumenten erstellte Reliefkarte zeigt, wie sich nach einem Erdbeben in Mexiko die Landschaft verändert hat. Die Karte zeigt sogar kleine Verwerfungen, die mit bloßem Auge im Gelände kaum zu erkennen sind.

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Karte des Erdbebengebietes: undokumentierte Verformungen des Bodens
Karte des Erdbebengebietes: undokumentierte Verformungen des Bodens (Bild: UC Davis)

Laseraufnahmen machen sichtbar, wie ein Erdbeben die Landschaft verändert: Wissenschaftler haben ein Erdbebengebiet in Nordmexiko vermessen und zeigen auf einer Karte, wo sich die Landschaft abgesenkt und gehoben hat.

Auswirkungen sichtbar

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Am 4. April 2010 bebte im Norden der Halbinsel Baja California nahe der Stadt Mexikali die Erde. Das Beben, das eine Stärke von 7,2 hatte, erzeugte eine 120 Kilometer lange Verwerfung mit vielen Bruchlinien. Wissenschaftler aus den USA, Mexiko und China um Michael Oskin von der Universität des US-Bundesstaates Kalifornien in Davies (UC Davies) haben die Auswirkungen jetzt mit Hilfe von Laserinstrumenten sichtbar gemacht.

Drei Tage lang vermaßen die Wissenschaftler die 480 Quadratkilometer große Erdbebenzone aus der Luft: Sie tasteten die Landschaft per Light Detection And Ranging (Lidar) ab - Lidar ist eine Methode zur optischen Abstandsmessung, die ähnlich dem Radar funktioniert. Die Messinstrumente haben eine so hohe Auflösung, dass sie nur wenige Zentimeter große Oberflächenmerkmale erfassen.

Kartenvergleich

Die so erzeugte Karte verglichen sie mit einer Lidar-Karte, die die mexikanische Regierung 2006, also vor dem Beben, erstellt hatte. So konnten sie die Auswirkungen des Bebens genau sehen. Der Vergleich zeigt nicht nur die ohnehin gut sichtbaren, etwa anderthalb Meter hohen Abbrüche, die nach dem Beben an den Hängen entstanden.

  • Die Höhenkarte zeigt mit 2facher vertikaler Überhöhung, wo sich die Landschaft gehoben (rot) und wo sie sich abgesenkt hat (blau). (Bild: UC Davies)
  • Einige der Abbruchkanten sind auch im Gelände gut zu erkennen. (Foto: CICESE)
  • Das Beben ereignete sich im April 2010 in Nordmexiko. Es hatte eine Stärke von 7,2. (Bild: Nasa-JPL/Caltech/USGS/Google Earth)
Die Höhenkarte zeigt mit 2facher vertikaler Überhöhung, wo sich die Landschaft gehoben (rot) und wo sie sich abgesenkt hat (blau). (Bild: UC Davies)
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Das Lidar zeige auch neue Bruchlinien und Verformungen im Boden, darunter beispielsweise kleine, aber wichtige Faltungen in einer Sedimentschicht, die der Colorado River angeschwemmt hat. Diese Verformungen seien bis dato noch nicht dokumentiert worden, schreiben die Wissenschaftler im US-Fachmagazin Science. Solche kleinen Verformungen des Bodens seien vor Ort mit bloßem Auge kaum zu erkennen, erklärt Oskin.

Großes Beben

Das Erdbeben im Jahr 2010 ereignete sich nicht an einer großen Verwerfung wie etwa dem nahen San-Andreas-Graben, sondern durch eine Reihe kleinerer Verwerfungen in der Erdkruste, die im Umkreis der großen Verwerfungszonen auftreten. Die neue Karte zeige, wie sieben von ihnen zusammen ein starkes Beben auslösen können, sagt Oskin.

Mit Hilfe solcher hochauflösender Karten könnte analysiert werden, wo sich die Erdkruste durch ein Erdbeben verformt habe, erklärt der Nasa-Geophysiker Eric Fielding, der an dem Projekt beteiligt war. So könnten Wissenschaftler Erdbebenzonen untersuchen und möglicherweise Aussagen über den Verlauf künftiger Beben treffen.

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